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PROF. MS. Fernanda Palladino INDÚSTRIAS DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS INDÚSTRIAS DE EXPLOSIVOS.

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1 PROF. MS. Fernanda Palladino INDÚSTRIAS DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS INDÚSTRIAS DE EXPLOSIVOS

2 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Introdução: Matéria-prima para a fabricação da nitrocelulose é a celulose; A madeira e linter de algodão são as principais fontes de obtenção de celulose, utilizando polpas com mais de 98% de pureza; Cada unidade de β-D-glucose contém uma hidroxila primária e duas hidroxilas secundárias que representam papel importante na transformação química da celulose em nitrocelulose. São estes grupos funcionais que reagem parcialmente com ácido nítrico formando a nitrocelulose. Os grupos hidroxílicos primários apresentam maior reatividade que os secundários sendo os primeiros a reagirem durante a nitração; Por um processo de imersão, faz-se a nitração da celulose com mistura sulfonítrica

3 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Introdução: É considerada uma das mais antigas resinas sintéticas utilizadas na fabricação de tintas e vernizes de alta performance. Produzida pela primeira vez há mais de 160 anos, passou a ser largamente empregada em tintas após a 1ª Guerra Mundial. A nitrocelulose representou um marco no desenvolvimento da indústria de tintas mundial, foi responsável pela popularização das lacas automotivas e industriais, propiciando acabamentos de fácil aplicação, rápida secagem e alto desempenho. Devido à sua rápida secagem, foi o principal fator que tornou possível a produção em massa na indústria automobilística. Por tratar-se da resina de mais rápida secagem, é usada em segmentos como repintura automotiva, seladores e acabamentos para madeira, tintas de impressão por rotogravura e flexografia, cosméticos (esmalte de unha) e acabamentos para couro, além de diversas outras aplicações, mesmo com o aparecimento de novos sistemas de resinas.

4 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Introdução: Há muito tempo foram detectadas propriedades explosivas do algodão nitrado. A descoberta de métodos de gelificar o material, transformando-o numa massa uniforme e densa, de aparência resinosa, reduziu a superfície e a rapidez da explosão. Com a descoberta de métodos apropriados de estabilização, para prolongar a vida em depósitos, a nitrocelulose logo deslocou a pólvora negra como propelente militar. É uma das principais matérias-primas para pólvoras e dinamites.

5 O processo de fabricação consiste na purificação do linter bruto para obtenção de celulose, nitração da celulose com mistura sulfonítrica, estabilização e fervimentos para extração de ácido residual ocluso nas fibras da NC. Durante o processo, algumas variáveis são controladas de acordo com a necessidade de sua aplicação. Os diferentes tipos do produto são caracterizados principalmente em relação ao teor de nitrogênio e à viscosidade (ou grau de polimerização). A nitrocelulose com alto teor de nitrogênio possui entre 11,8% a 12,3% do elemento em sua fórmula. Atua com solvente nas áreas de tintas e vernizes. Nitrocelulose com teor de nitrogênio acima de 12,5% a 13,6%, praticamente insolúvel em álcoois, são destinadas na fabricação de pólvoras e cargas para diversos explosivos de aplicações civil e militar. INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose ( NC)

6 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose

7 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Descrição do processo: Purificam os linters de algodão, ou a polpa de madeira especialmente preparada, mediante a fervura em vasos ( Kier), com solução de Soda Caústica diluída; É realizado um alvejamento com Ca(Ocl)2 ou NaOCl ( Perclorato de Cálcio ou de Sódio) O algodão é seco, afofado e pesado; A mistura ácida é feita com ácido concentrado e ácido usado, que são aquecidos a uma temperatura apropriada e carregadas no nitrador; A nitração (esterificação) é em geral conduzida em condições cuidadosamente controladas, num nitrador com submersão mecânica;

8 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Descrição do processo: Uma carga do nitrador é constituída por 14,5 Kg de celulose purificada. Ela é agitada com 680 Kg de mistura sulfonítrica a 30 C por 25 min; A composição da mistura sulfonítrica ácida é em média: 21% de HNO 3, 63% de H 2 SO 4, 0,5% de N 2 O 4 ; 15,5% de H 2 O; Toda a carga no nitrador cai numa centrífuga, onde os ácidos são expelidos do nitrador de celulose; O ácido usado é parcialmente concentrado para ser reutilizado, sendo uma outra parte vendida ou empregada de outra forma, por exemplo pela desnitrificação ou concentração do H 2 SO 4 ; O nitrato de celulose é lavado abundantemente com água, lavado a fervura e novamente relavado numa batedeira;

9 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Descrição do processo: Para se produzir uma pólvora sem fumaça mais estável durante o armazenamento, emprega-se a seguinte purificação em duas etapas, seguido por lavagem, para destruir os ésteres instáveis do ácido sulfúrico e remover completamente o ácido livre; Etapa 1 Quarenta horas de fervura, usando-se pelo menos 4 águas de lavagem; Etapa 2: Maceração da fibra numa batedeira ou numa máquina de Jordan, seguida pela lavagem do algodão nitrado por solução fervente de Na 2 CO 3 ( 2,5 Kg de barrilha por 1 Kg de nitrato de celulose) e depois, diversas lavagens com água pura fervente;

10 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Descrição do processo: A nitrocelulose lavada é separada da maior parte da água mediante centrifugação. Com isso o teor de água fica em torno de 28%; Neste ponto a nitrocelulose é armazenada até que seu uso seja desejado, e se pode fazer um exame completo em laboratório; O teor de água do algodão nitrado é reduzido a um valor baixo mediante a colocação de álcool, numa desidratação a pressão; O nitrato de celulose é desintegrado e, depois gelificado pela adição de álcool, éter, difenilamina e de outros agentes modificadores; Forma-se grãos por extrusão através de uma matriz perfurada, os grãos são secos e misturados para construir a pólvora sem fumaça; (Fig. 22.3)

11 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose Descrição do processo: A nitrocelulose reduzida desta forma contém cerca de 12,6% de N 2 e é conhecida como pinoalgodão. Com ácido mais concentrado o teor de N 2 pode ir até 13,6%. O algodão nitrado com 13,2% de N 2 ou mais é conhecido como algodão pólvora; A pólvora sem fumaça é a nitrocelulose gelificada contendo cerca de 1% de difenilamina para melhorar sua duração no armazenamento, e uma pequena quantidade de plastificador ( por ex. o ftalato de dibutila). (Fig. 22.3)

12 INDUSTRIA DE EXPLOSIVOS Nitrocelulose

13 INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS Embora a palavra fibra seja referente apenas aos materiais naturais (algodão,lã, etc.) é usada atualmente para indicar também os produtos sintéticos, incluindo não só as fibras celulósicas mas também as polifibras. As celulósicas formam-se quando materiais polimerizados, como a celulose, são dissolvidos ou dispersados e, depois, fiados em finos filamentos. O raiom viscose, os acrílicos e os poliésteres formam-se mediante os dois métodos de constituição de cadeias moleculares longas: polimerização por condensação e por na polimerização por adição

14 A listagem das fibras sintéticas, que em 1900 incluía apenas a nitrocelulose, tem hoje muitos produtos, sendo os mais importantes as poliamidas ou náilons as fibras feitas de poliacilonitrila, os poliésteres,as olefinas, as fibras spandex (lycra), as fibras de vidro, e as fibras celulósicas. INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

15 Tres das propriedades mais importantes das fibras são: Comprimento: Filamentos contínuos : são fibras individuais cujo comprimento é quase infinito. (ex. a seda, o raiom, o náilon são fabricados desta forma) Fios: o algodão e a lã são exemplos de fibra natural em forma de fio, de comprimento mais ou menos uniforme e curto. Frisado: é o ondulado que se imprime a fibras sintéticas mediante ação química e mecânica e tem grande importância no processamento das fibras de fio. Denier: é uma medida de peso por unidade de comprimento. Um fibra tem uma seção reta correspondente a 1 denier, se 9000 m da fibra pesam 1 g. INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

16 Fibra de Poliamida ou Nailon: Foi a primeira fibra inteiramente sintética, resultante das pesquisas da Du Pont Co. O nailon 66 é fabricado pela reação da hexametilenodiamina com o ácido adípico, para formal o sal de nailon, ou o adipato de hexametilenodiamônio, este composto pela polimerização com a remoção de uma molécula de água se transforma numa poliamida linear. INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

17 Fibra de Poliamida ou Nailon: Características: O náilon é também um pó de moldagem bastante popular; O náilon é o mais forte que qualquer fibra natural e apresenta uma resistência quando úmido, que corresponde a 80-90% da resistência a seco; Suas boas propriedades de flexibilidade tornaram-se muito conveniente para lingerie e confere-lhe boa capacidade do estiramento; A elevada tenacidade do náilon, atribui-lhe grande importância nos tecidos de para-quedas e em tecidos análogos; Ele pode ser tingido por todos os corantes ácidos e dispersos (acetatos), tem baixa afinidade para os corantes de algodão e aos corantes de enxofre; INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

18 Fibra de Poliamida ou Nailon:

19 Ácido adípico é bombeado à autoclave, junto com a etileno diamina e o ácido acético ( este para estabilizar a viscosidade); A solução do sal de náilon passa para um evaporador e entra novamente em outra autoclave; Após a evaporação, a solução de sal escorre para autoclaves encamisados equipados com serpentinas internas e aquecidos a vapor de Dowtherm, nesta etapa o resto da água é removido, adiciona-se o pigmento agente de dispersão ( TiO 2 ) e ocorre a polimerização; Depois de a polimerização estar completa, o polímero fundido e viscoso é forçado, por nitrogênio especialmente purificado à 2,7 – 3,4 atm, a sair pelo fundo, caindo sobre um tambor de casting; Cada grupo de 907 Kg da massa é extrusado tão rapidamente quanto possível, a fim de tornar mínimas as diferenças de tratamento do polímero; INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

20 Fibra de Poliamida ou Nailon: Sobre o tambor de casting, com 1,8 m, forma-se uma fita do polímero, com 30 cm de largura e 0,6 cm de espessura. Borrifos de água no interior do tambor resfriam e endurecem o verso da fita, a face é resfriada por ar e água; As fitas são cortadas em pequenos pedaços ou escamas antes de serem misturadas. Misturam-se duas ou mais partidas para aumentar a uniformidade da carga da máquina de fiação; Os misturadores são esvaziados em moegas montadas num monotrilho, as quais alimentam a área de fiação; Uma unidade típicas de fiação é constituída por um vaso metálico com uma camisa aquecida a vapor de Dowtherm, no qual a temperatura é mantida no ponto de fusão ( 263 C) do náilon. INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

21 Fibra de Poliamida ou Nailon: Mais uma vez, são tomadas precauções especiais para manter a massa de fiação livre de oxigênio. Quando as escamas de náilon entram no vaso, são lançados sobre uma grade, onde são fundidas; o líquido goteja para a câmara de magma abaixo; O polímero fundido passa pelos bocais da câmara de fusão, entrando nas bombas de fiação, lançando num filtro de areia, que é seguido por peneiras e pelas fieiras; Os filamentos são solidificados no ar, numa chaminé de arrefecimento, e passam, na forma de um feixe, por câmaras de umidificação a vapor, onde o teor de umidade é equilibrado, a fim de se estabilizar o comprimento do polímero fiado; INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

22 Fibra de Poliamida ou Nailon: Após a lubrificação num cilindro de acabamento, o filamento é esticado, ou estirado, até o ponto desejado, mediante passagem por um sistema de cilindros, que irá desenvolver as características de resistência e elasticidade do náilon, pois as moléculas são orientadas em contraste com o arranjo mais ou menos desordenados que tinham antes O estiramento pode ser de 3 a 6 vezes, conforme as propriedades mecânicas desejadas; O filamento de náilon está pronto para ser enviado aos diversos fabricantes; INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS

23 Fibra de Poliamida ou Nailon: INDUSTRIA DE FIBRAS E PELÍCULAS SINTÉTICAS


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