Preparação e caracterização de materiais compósitos SiC/caulim/Al ...
Tratamento de Resíduos de Materiais Compósitos
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Tratamento de Resíduos de Materiais Compósitos Estruturais Produzidos com Fibra de Vidro e Fibra de Carbono
Daniel Kersting
Disciplina PMT-5835 / Novembro-2012
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Tópicos Abordados
- Conceitos Básicos: Compósitos / Resina Termofixas / Fibra de Vidro / Fibra de Carbono
- Dados Comerciais- Reciclagem: Conceitos / Viabilidade / Tipos- Iniciativas no Brasil- Aspectos Legais- Principais Processos
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Conceitos Básicos
- Compósito ou Material Compósito:
É um tipo de material composto de dois ou mais materiais reunidos com o objetivo de associar e agregar as melhores propriedades de ambos: Matriz (meio agregante), e Reforço (meio agregado);
Exemplos: tanques para gás veicular, tubos para transporte de fluidos perigosos, peças aeronáuticas, vigas para pontes, etc.
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Parede produzida de argila e
galhos, e pilar de concreto armado
reforçado com tecido de fibra de
carbono pré-impregnado com
resina epóxi
Exemplos
Aerogeradores Tanques PontesMais aviões, navios, carros esportivos, etc...
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Compósitos Estruturais
Tipo Laminar Tipo Sanduíche
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Resinas Termofixas
- São materiais compostos de macromoléculas altamente ligadas umas as outras de forma a resultar em um polímero infusível e insolúvel a solventes comuns. Esta classe de polímeros, após passar por uma reação de cura, forma uma estrutura semelhante a uma rede tridimensional que não pode ser desfeita por uma simples adição de calor.
- Exemplos: resina epóxi (boa resistência química), resina fenólica (boa resistência térmica e a chama), resina poliéster (propriedades medianas com baixo custo), etc...
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Fibra de Vidro-Os primeiros usos que se tem registro de fibras de vidro datam da Antiguidade ;
-Em 1938, foi estabelecido pela empresa Owens-Corning o primeiro processo para a fabricação de fibras longas, para uso em isolamento térmico de motores ;
-Primeiros usos de fibra de vidro como reforço datam dos anos de 1940, durante o esforço de guerra empreendido pelos EUA ;
-Composição: óxidos de silício, alumínio, entre outros componentes conforme o tipo de aplicação;
-Principais tipos: tipo A, tipo AR, tipo E, tipo C, etc.
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Processo de Fabricação
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Fibra de Carbono
-São fibras que possuem pelo menos 92% de teor de carbono em sua composição;
-As fibras de carbono podem ter diferentes constituições, com fibras curtas ou longas, e sua estrutura molecular pode ser cristalina, amorfa ou parcialmente cristalina, dependendo do processo de produção escolhido;
-Estrutura Grafítica: propriedades mecânicas e físicas altamente dependentes deste tipo de estrutura;
-Divididas em três tipos, a saber: uso geral (GP, general purpose), alta performance (HP, high-performance), e fibras de carbono ativadas (ACF, activated carbon fiber).
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Estrutura / Fabricação
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Dados ComerciaisIndicador de Desempenho 2007 2008 2009 2010 2011 2012*
Valor de Produção (milhões R$)
1.964 2.226 2.244 2.584 2.796 3.000
Consumo de matérias-primas (mil toneladas)
172 184 183 205 214 230
Nível Operacional (%) 71,9 75,0 73,9 82,8 83,4 85
Porque Compósitos Estruturais?
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Dados ComerciaisPorque Resinas
Termofixas?Porque Fibra de Vidro e
Fibra de Carbono?
Bahia vai ganhar primeira fábrica de fibras de carbono do Hemisfério Sul
“A DurolineTec, grupo constituído entre as gaúchasDuroline e Vipal, investiráinicialmente R$ 325 milhões para implantar na Bahia a primeira fábrica de fibra de carbono do Hemisfério Sul. O anúncio foi feito, nesta quarta-feira (23FEV2011), durante assinatura do protocolo de intenções entre a empresa e o Governo do Estado para produzir três mil toneladas do produto e mais 1,2 mil toneladas de tecidos ou impregnados, além de gerar 400 novos empregos”.
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Reciclagem
Definição adotada pela EPA (Environmental Protection Agency) a agência ambiental dos Estados Unidos:“reciclagem é a ação de coletar,
reprocessar, comercializar e utilizar materiais antes considerados como lixo”.
Principais problemas atualmente:
-Falta de sistemas de coleta seletiva / triagem adequados; e
-Baixo valor agregado para material reciclado.
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Reciclar Compósitos: Viabilidade
- Disponibilidade do Resíduo;
- Coleta e Transporte Eficientes;
- Reprocessamento; e
- Mercado Consumidor
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Iniciativas
- No Brasil: Empresas realizando reciclagem
primária (mecânica); eALMACO/IPT: mapeamento da
situação nacional.
- No Exterior:Consórcios / Associações /
Iniciativas / Grupos de Pesquisa Setoriais compostos por empresas e universidades: Fibrecycle, Compocycle, etc.
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Reciclagem Mecânica
Corte / Quebra
Moagem Peneiras Ciclone Fase Rica: Fibras
Fase Rica: Resina
No exterior: Ercom (Alemanha), e Phoenix Fiberglass (Canadá)
No Brasil: Fibrav
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Reciclagem Mecânica
Fibrecycle:
Advanced Composites Group
Tilsatec
Sigmatex
NetComposites
Exel
University of Leeds
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Reciclagem Química
Extração com Fluidos Supercríticos
Reator de Pirólise
Fibras Longas e Cargas Inorgânicas
Separação Fibras Longas
Cargas Inorgânicas Hidrocarbonetos
Líquidos/Gasosos CO, CO2 e H2O
Pirólise com Altas Temperaturas
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Reciclagem Química
Pirólise com Catalisadores / Vácuo
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Reciclagem Química
Solvólise
Irradiação com Micro-ondas (com e sem solventes)
Corte / Quebra
Reator com Irradiação de Micro-ondas
Separação e Limpeza
Fibras Prontas
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Reciclagem Térmica
Via Leito Fluidizado
Corte / Quebra
Reator c/Leito Fluidizado
Limpeza das Fibras
Fibras soltas, com 6 a 10mm de comprimento
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Reciclagem Térmica
Corte / Quebra
Trituração / Moagem
Ajuste de Carga Térmica para Uso em Forno Rotativo
Forno Rotativo para Produção de Cimento
Cimento
Via Fabricação de Cimento
Compocycle: Fiberline (Dinamarca), Zayons (Alemanha), Holcim (Alemanha)
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Obrigado pela atenção.
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