BRPI0802379A2 - processo para obtenção de um compósito de resina polimérica com resìduo da queima do carvão mineral - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA OBTENçãO DE UM COMPóSITO DE RESINA POLIMéRICA COM RESìDUO DA QUEIMA DO CARVãO MINERAL, compreendido pelo processo e o produto obtido utilizar como matéria prima a resina polimérica e a cinza, de baixo valor económico e alta concentração de impurezas. Sendo o produto final de baixa densidade, baixa absorção de água. boa resistência mecânica, adequado para produção de diversos produtos.
Description
"PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DE RESINAPOLIMÉRICA COM RESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃO MINERAL".
Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um "PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DE RESINA POLIMÉRICA COMRESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃO MINERAL", que foi desenvolvida com afinalidade de promover a preparação de um compósito de resina polimérica comadição de cinza rejeito de queima do carvão mineral. O material é preparado porprocesso de extrusão para formação dos péletes injetado para formação das peças,
Estado da Técnica
A idéia de se reforçar plásticos iniciou-se na década de 40, utilizando afibra d vidro, baseada na estrutura do bambu. Depois da década de 60, oscompósitos poliméricos tinham seus usos restritos a alguns setores, como naindustria bélica, na produção de mísseis, foguetes e aeronaves de geometrias complexas. Atualmente estruturas de alto desempenho e baixo peso vêm sendoutilizadas também em industrias automotivas, esportivas e construção civil, entreoutras.
Durante os últimos 20 anos, um substancial desenvolvimento de compósitos paraaplicações estruturais foi observado. A principal motivação desta grande evolução foi a possibilidade de se produzir compósitos com altas propriedades mecânicas ebaixas densidades que potencialmente poderiam substituir materiais usualmenteutilizados como o aço e madeira. A combinação de polímeros de alto desempenhocom fibras cerâmicas ou poliméricas de alto módulo elástico e resistênciamecânica, permitiu a produção de novos compósitos com um grupo de propriedades específicas (por unidade de peso) superiores ao aço, alumínio eoutros. Esses compósitos apresentam em geral altas razões módulo/peso eresistência/peso superiores à de materiais cerâmicos, poliméricos e metálicos.Compósitos são materiais projetados a conjugar característicasdesejáveis de dois ou mais materiais. Inúmeros tipos de materiais particulados temsido utilizados como carga em compósitos poliméricos como carbonato de cálcio,talco, argilas e micro esferas de vidro, influenciando de maneira positiva nas propriedades como resistência à influencia, rigidez e temperatura de distorção aocalor.
A produção destes compósitos apresenta-se também como umaalternativa de reciclagem, tendo em vista a possibilidade do reaproveitamento dealguns rejeitos industriais de interesse.
A presente invenção é relativa ao desenvolvimento de um materialcompósito do tipo cinza pesada, gerada na queima do carvão com materialpolimérico, apresentando uma alternativa ao subproduto resultante da queima docarvão mineral, desta forma podendo contribuir para desenvolvimento de novastecnologias que apresentem potencialidade industrial para a fabricação de novosprodutos e reduzir o passivo ambiental.
O compósito foi preparado com matriz polimérica e rejeito de queima docarvão mineral. A cinza utilizada no presente invento possui em torno de 0,3% deágua e massa especifica de 2,2g/cm . O material é desidratado em estufa a 105 eapós a secagem, passa por um processo de separação de gramatura dos grãos,sendo que no compósito, é utilizado somente material com distribuição dagramatura de partículas igual ou inferior a 0,015mm. Os compósitos sãopreparados com matriz de resina polimérica (1) com adição de percentuaisdiferentes de cinza (2). Há agregação de até 40% de carga adicionada. Apreparação do compósito ocorre com a adição de carga a uma extrusora (3) do tipomono rosca espagueteira variando as zonas de aquecimento de 150°C a 170°, comrotação de rosca de 50rpm, para a formação de péletes (4). O material possuidensidade intermediária a matriz polimérica a cinza, absorvendo o mínimo deágua não perdendo suas propriedades quando submetidos ao choque térmico comuma variação de temperatura de -5°C a 50°. Pode-se observar que os compósitosnão sofrem rompimento na tensão utilizada, conseqüentemente nota-se deformaçãonas dimensões originais.
Entre as diversas técnicas para avaliação da miscibilidade decomportamento dos componentes de compósitos tem sido a verificação dodeslocamento de bandas de absorção através de técnica d infravermelho,observando que não ocorre interação nos grupos funcionais do material poliméricoe a carga adicionada.
Observou-se que na formação de um compósito acima de 40% de cinza amatriz polimérica não agrega mais o material, ocorrendo uma perda na cargaadicionada. O resíduo da queima do carvão mineral possui uma grande dispersãoda distribuição do tamanho granulométrico fazendo-se necessário a separação dasmesmas. Devido à abrasividade da cinza, utilizou-se 40% como limite máximo deporcentagem sobre o polímero, sendo que em concentrações superiores a cinzaimplica em problemas de abrasão na extrusão.
A manutenção da distribuição do tamanho das partículas proporcionauma melhor homogeneização dos compósitos.
Devido a grande necessidade de matérias modernos de engenharia aofato dos polímeros puros não apresentarem o comportamento ou as propriedadesnecessárias para determinadas funções, novos materiais começaram a serestudados.
O processo de acordo coma presente invenção é adicionalmenteexplicado por meio de fluxograma da Figura 1 que mostra esquematicamente aoperação do processo.
O processo produtivo e os parâmetros relativo à obtenção doscompósitos, estão assim detalhados:Extrusão (3)
As amostras são preparadas fundindo-se o polímero e adicionado-se acarga (cinza úmida) em uma extrusora com zonas de aquecimento, a umatemperatura de processamento de 150°C a 200°.
Injeção (5)
As peças são preparadas em uma injetora com zonas de aquecimentoentre 150°C a 2000°.
Com base no descrito podemos verificar que a "PROCESSO PARAOBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DE RESINA POLIMÉRICA COMRESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃO MINERAL", é inovador e até então nãocompreendido no estado da técnica se enquadra perfeitamente dentro dos critériosque definem a patente de invenção. Suas reivindicações são as seguintes.
Claims (4)
1. "PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DERESINA POLIMÉRICA COM RESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃOMINERAL", caracterizado pelo processo utilizar como matéria prima a resinapoümérica e cinza.
2."PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DERESINA POLIMÉRICA COM RESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃOMINERAL", caracterizado pelo material ser obtido pelo processo de extrusão.
3. "PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DERESINA POLIMÉRICA COM RESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃOMINERAL", caracterizado pelo material ser obtido pelo processo de injeção.
4. PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE UM COMPÓSITO DERESINA POLIMÉRICA COM RESÍDUO DA QUEIMA DO CARVÃOMINERAL", caracterizado pelo material ser obtido pela inserção de O a 40% decinza..
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