Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Tecnologia de fabricação de ecocompósitos aplicada a produtos artificiais e protótipos em plantas mínimas / Pedro Zöhrer Rodrigues da Costa. O principal objetivo desta tese é apresentar novos métodos e processos para a produção e reciclagem de ecocompósitos para aplicação em ecoprodutos. Isto levou ao desenvolvimento de pesquisas sobre ecocompósitos utilizando matrizes biodegradáveis e fontes renováveis.

OBJETIVOS

Objetivos Gerais

Objetivos específicos

Compósitos

Propriedades dos compósitos
Eco-compósitos

Segundo Callister 2002, os compósitos podem ser classificados com base na natureza dos componentes em: naturais (ossos, músculos, madeira) e sintéticos (plásticos reforçados, concreto armado, ligas de alumínio com fibras de boro). As fibras podem ser todas paralelas (unidirecionais), dispostas perpendicularmente (bidirecionais como nos tecidos) ou orientadas em diferentes ângulos (multiaxiais como nas mantas/feltro). Do ponto de vista da sustentabilidade, os compósitos podem ser classificados de acordo com o respeito pelos objetivos ambientais e pela sua ecoeficiência.

Polímeros

Identificação dos plásticos na prática

Testes de avaliação sensorial

Degradação físico-químico de polímeros
Biodegradação e compostagem
Reciclagem, Upcycling e Downcycling

Tipos e métodos de processamento para reciclagem de
Plantas mínimas para reciclagem

Ou seja, o Upcycling não se limita a aceitar a simples possibilidade de reciclar resíduos, mas sim a transformar produtos e partes de produtos em novos produtos com maior valor percebido, melhor qualidade e valor ambiental. Downcycling é o conceito de recuperação de um material para reaproveitamento em um produto de menor valor, ou seja, a integridade do material fica de alguma forma comprometida com o processo de recuperação na reciclagem afetando o produto final. O projeto de reciclagem por dissolução não só comprova a viabilidade técnica e económica, mas também mostra que é possível reciclar polímeros sem perda de propriedades técnicas resultantes de um processo produtivo sem deterioração da cadeia polimérica.

METODOLOGIA

Critérios de seleção dos materiais

Seleção do material da matriz
Materiais adotados como matriz

Cerâmicos
Polímeros-termoplásticos naturais renováveis biodegradáveis
Polímeros termofixos de origem renovável e biodegradável
Polímeros termoplásticos sintéticos não renováveis (PS, PSE, PSE,

Solventes

Etanol
Limoneno
Acetato de etila
Acetona
Redutor de tintas THINNER 2002
Toluol
Gasolina comum
Seleção dos solventes

Materiais usados para o reforço ou carga

Celulose e lignocelulose

Fácil acesso – pode ser facilmente adquirido em lojas de produtos químicos pelo preço de compra de R$ 4,00/litro para o silicato de sódio neutro. Fácil acesso - Pode ser adquirido puro em pedrinhas por kg ou em forma de cera em pasta pronta. Fácil acesso - Pode ser produzido pela reação do gás etileno de fontes não renováveis (petróleo) ou do metano renovável (metabolismo anaeróbico da biomassa) reagindo com ácido acético na presença de sais de mercúrio como catalisador.

Facilidade de acesso - O etanol ou álcool etílico na forma anidra (sem água) pode ser encontrado em postos de gasolina e em lojas de produtos químicos com o nome de álcool etílico absoluto. Facilidade de acesso - Pode ser adquirido em farmácias, mas sua venda é limitada a 2 litros por CPF por mês. Facilidade de acesso - Pode ser adquirido em farmácias, mas sua venda é limitada a 2 litros por CPF por mês.

Fácil acesso - Pode ser adquirido em lojas de produtos químicos, mas sua venda é limitada a 2 litros por CPF por mês. Fácil acesso - Pode ser facilmente encontrado de norte a sul do Brasil, bem como em diversas partes do mundo nos postos de gasolina. O mais barato e acessível é o etanol, encontrado em farmácias, supermercados, lojas de essências, farmácias e postos de gasolina.

Facilidade de acesso – A produção de CB pode ser realizada em condições estáticas, por mistura ou mistura, resultando em diferentes formas estruturais de celulose.

Nomenclatura

Eco-compósito tipo 1

Subgrupo A
Subgrupo B
Subgrupo C

Eco-compósitos tipo 2
Eco-compósitos tipo 3
Eco-compósitos do tipo 4

Os ecocompósitos tipo 1 são caracterizados pela utilização de materiais originários de fontes renováveis e/ou abundantes no ambiente natural ou urbano. Uma característica que o diferencia dos demais ecocompósitos desta pesquisa é o fato de apresentar uma fase anterior da formação do material de reforço antes da aplicação do material matriz. Caracteriza-se por conter uma fase prévia de moldagem do material de reforço antes da aplicação da matriz polimérica cerâmica.

Caracteriza-se por incluir uma etapa anterior de moldagem do material de reforço antes da aplicação da matriz polimérica termoplástica de origem natural renovável. São compósitos de reforço constituídos por cartolinas e folhas de celulose nova, previamente processadas por separação, colagem e beneficiamento. Os ecocompósitos deste tipo permitiram a reciclagem completa dos produtos após o fim da sua vida útil, bem como a refabricação, reutilização e biodegradabilidade.

Estas ecomontagens permitiram a reciclagem total dos materiais compósitos dos produtos após o fim da sua vida útil, possibilitando a sua refabricação, reutilização ou biodegradação. São composições caracterizadas pela utilização de fibras celulósicas ou lignocelulósicas de origem descartável ou não, ou fibras animais como lã ou seda como material de reforço. São compósitos caracterizados pela utilização de fibras celulósicas e lignocelulósicas de origem descartável ou não descartável como material de reforço, ou fibras animais como lã e seda.

São compósitos caracterizados por um método de produção que consiste no cultivo de material vivo que cresce em formas ou moldes que podem aceitar materiais in situ que modificam o material de reforço ou atuam como matriz.

Máquinas, equipamentos e ferramentas

Este capítulo descreve os materiais e processos utilizados para a fabricação de Ecocompósitos, tanto em amostras quanto em protótipos. O método proposto para produção de Ecocompósitos envolveu experimentos práticos com captura de imagens e descrição do processo. O controle do processo e formulação de compósitos foram orientados pelos resultados de trabalhos acadêmicos na área de ecocompósitos e por experimentos via avaliação organoléptica, semelhantes ao análogo na produção de polpas alimentícias (COSTA e PEREIRA, 2017).

A fabricação dos protótipos de ecoprodutos aplicou o conhecimento gerado a partir de resultados preliminares obtidos em testes experimentais com polímeros puros e cargas e reforços combinados. Máquinas: Fresadora CNC e corte a laser ROLAND, máquinas da oficina universitária, liquidificadores domésticos, liquidificadores industriais com capacidade de 15 l, moinhos de facas marca RONE-N200, amassadeiras de pão GPaniz modelo AE capacidade 60 l/60 kg de massa, secagem elétrica forno Flock Color com 12 prateleiras de 9KW e estufa com lâmpada infravermelha e estufas solares.

Processo Base Eco-compósito 1

Preparação do material de reforço celulósico

Resultados Parciais

Preparação dos materiais usados na matriz

Solubilização do silicato de sódio
Solubilização do breu e óleo de linhaça
Aplicação da matriz solúvel sobre os substratos celulósicos

Exemplos de fabricação de protótipos em Eco-compósito tipo 1

Depois de seca, a solução de silicato de sódio foi aplicada com rolos de pintura. No terceiro teste, o polímero foi dissolvido e misturado com reforço a frio e formado em molde aberto com auxílio de uma espátula. O PCL dissolvido recebeu uma carga de serragem fina e foi gradualmente homogeneizado com auxílio de uma espátula até não haver mais absorção de material.

PASSO 3: Formação do compósito - Utilizando o mesmo molde do teste 1, a massa foi facilmente colocada com uma espátula no molde aberto (controle do processo organoléptico - Visão e tato). O polímero puro retirado do leite desnatado foi utilizado na forma de um colóide que foi moldado manualmente em molde aberto. Ensaio 2, Preparação com matriz solubilizada misturada com reforço em forma de partículas formando uma pasta que foi formada no molde aberto com auxílio de espátula.

Caracterização da 1ª ETAPA: Para o material de reforço na forma particulada foi utilizada serragem, retirada dos restos da máquina espessadora sem peneiração (serragem irregular) e com auxílio de peneira de cozinha número 18, que chamamos de serragem fina. Foi utilizado um recipiente maior para que fosse possível adicionar o material de reforço e amassar a massa manualmente. Para grandes quantidades recomenda-se a utilização de uma amassadeira). O uso do tolueno melhora essas propriedades, possibilitando sua utilização em combinação com antissolventes.

Outros testes realizados com diferentes materiais de reforço com matriz PSE dissolvida em solvente e anti-solvente. O polímero foi dissolvido com um solvente puro ou utilizando um solvente com anti-solvente. A utilização de Ecocompósitos de matriz polimérica reforçados com fibras de origem celulósica na concepção de produtos.

Processo base Eco-compósito 2

Preparação dos materiais usados como reforço e carga
Preparação do compósito com matriz de proteína animal

Resultados parciais

Testes preliminares com PCL fundido

Reciclagem
Testes com PCL fundido combinado ao material de reforço
Teste da matriz de PCL solubilizada com os reforços
Teste da matriz coloidal de PCL com reforços
Discussão dos resultados parciais

Preparação dos materiais usados como reforço e carga
Preparação do compósito com matriz de caseína

Teste preliminar 1 conformação- Compósito de piaçava com matriz

Preparação de compósitos com matriz de PVAc com cola PVA e

Testes preliminares com o material da matriz
Teste comparativo matriz coloidal e solubilizada, reforço tipo
Teste comparativo matriz coloidal e solubilizada, reforço tipo fibra
Testes com processo de fabricação por separação

Corte com serra circular e serra de fita corte laser
Desbaste com desengrosso, plaina elétrica e fresa CNC

Testes com processo de fabricação por união

Colagem

Testes com processo de fabricação por melhoramento

Abrasão por lixa
Polimento

Testes na fabricação de protótipos

Testes na Conformação de pequenos objetos
Testes na fabricação de objetos de maior dimensão

Processo base Eco-compósito Tipo 5

Testes preliminares com o cultivo do material de reforço

Cultivo base para produção da CB (celulose bacteriana)

Testes com processo de fabricação por melhoramento

Purificação da CB
Conformação pós cultivo

Testes com processo de fabricação por separação, união, laminação 158
Teste com a fabricação de protótipos

Carteira de documento CB não purificada
Mini carteira de documento CB purificada com pigmento de

Abaixo na tabela comparamos receitas de diferentes autores para o meio de cultura e suas condições ideais para o cultivo de CB. A maior variação está no uso de outras fontes de sacarídeo e no meio de cultura utilizado por S.C.O.B.Y. Com base nos métodos apresentados anteriormente, foram realizados testes de assimilação da técnica de produção de CB, onde foram verificadas alterações na cultura de CB à medida que o meio de cultura era trocado, por exemplo em relação à fonte de sacarídeos utilizados no meio de cultura.

3ª Etapa - secagem - Quando esse filme atingiu sua espessura máxima, foi retirado do líquido e lavado suavemente com água e sabão (Fig.91-a). No tratamento químico utilizamos primeiro soda cáustica/hidróxido de sódio (NaOH)( Fig.-92 b) e depois com água sanitária/hipoclorito de sódio (NaOCl)( Fig.-c) como é feito com fibras de lignocelulose. Em seguida, foi lavado com água corrente para retirar os produtos químicos e neutralizar a celulose, que foi deixada secar (Fig.92 d).

Durante a secagem é possível moldar a celulose no sentido da sua espessura, criando formas em alto e baixo relevo (Fig.93 aeb), bem como formas tridimensionais (Fig.93c), que podem ser colocadas sobre uma escorredor e deixe secar. molde ou modelo. Úmido ou seco, é fácil de cortar com tesoura ou faca, e para unir uma peça à outra basta umedecer as partes a serem coladas com água e pressionar até secar completamente, não deixando costuras e outras fixações mecânicas sendo necessárias (Fig. 94 De). O processo completo de produção do protótipo 1 (Fig. 96) e do porta-cartão (Fig. 97) pode ser visto em: https://www.instructables.com/id/Kombucha-Wallet/.

Foi realizado um ensaio com a construção de um protótipo de portfólio de documentos (fig. 98 a) onde foi adotado um CB limpo (fig. 98 b) com soda cáustica e água sanitária, que tinha como detalhe estético distintivo, a cor e padrão de levado. de contaminação bacteriana e fúngica em CB purificado (Fig. 98 c).

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Outro grupo que apresenta impacto positivo ao meio ambiente é o grupo dos ecocompósitos tipo 1. Para os ecocompósitos com matriz de breu e óleos secantes, bem como para os demais ecocompósitos, não foram realizados testes de caracterização padronizados. compósitos. No entanto, testes preliminares de flexão foram realizados nas amostras para auxiliar no dimensionamento e forma adequados ao usar materiais ecocompósitos em protótipos de móveis, e estudos de distribuição de carga e tensão usando modelos reduzidos (Figura 101 w).

Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Departamento de Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Campina Grande – UFCG, 2014. Tese (Doutorado em Processamento de Materiais a partir de Pós) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013. Dissertação (Mestrado em Pó) Doutor em Engenharia Mecânica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.

Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2006. Monografia (Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Rio Grande do Norte Norte, 2015. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2003.

Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro Tecnológico, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.