Máquinas e Equipamentos

7 de julho de 2009

Nanotecnologia – Bayer constrói maior fabrica de nanotubos de carbono do mundo

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Publicado por: Marcio Azevedo
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    Dentro de sua estratégia de ênfase em segmentos de maior valor agregado e demanda tecnológica, a Bayer MaterialScience inaugurou, no início de 2009, na Alemanha, a maior fábrica de nanotubos de carbono do mundo, com capacidade de produção de 200 t anuais, amparada por estimativas que apontam crescimento da demanda pelo material na faixa de 25% ao ano, nos próximos anos.

    Segundo o responsável comercial e técnico por diversas linhas de produtos da Bayer, Fermín Coloma, a empresa alemã já desenvolveu compostos de resinas epóxi e PEEK contendo nanotubos de carbono. As aplicações para essas nanoestruturas, em geral, buscam algum dos três seguintes efeitos: a melhoria das propriedades mecânicas, da condutividade elétrica ou da condutividade térmica. Nas resinas epóxi, os nanotubos aumentam a resistência a cargas dinâmicas; as “trincas” microscópicas geradas nesse tipo de material em decorrência da solicitação mecânica são estabilizadas pelo material nanoparticulado, que evita a propagação das trincas e a fratura da peça de epóxi. No caso do PEEK, os nanotubos são usados como antiestáticos, evitando-se o acúmulo de cargas elétricas na superfície dos compostos, uma propriedade importante para peças utilizadas em ambientes inflamáveis ou explosivos.

    Plástico Moderno, Fermín Coloma, responsável comercial e técnico por diversas linhas de produtos da Bayer, Nanotecnologia - Bayer constrói maior fabrica de nanotubos de carbono do mundo

    Testes mostram que nanotubos são seguros, afirma Coloma

    No Brasil, porém, a incipiência da nanotecnologia é pronunciada, e Coloma afirma que ainda não houve consultas acerca da carga nanoestruturada.

    Os nanotubos de carbono da Bayer possuem paredes múltiplas, e são vendidos como um aglomerado macroscópico (um pó). Questionado sobre os efeitos que poderiam ter sobre a saúde humana, o responsável técnico e comercial informa que os diversos testes toxicológicos e ecotoxicológicos mostram resultados positivos. Mesmo se migrarem, os nanotubos de parede múltipla possuem um tamanho que impede, ou torna menos provável, o entupimento dos alvéolos pulmonares, o que poderia acontecer com

    os sucedâneos de parede simples. Pela experiência da empresa em várias aplicações de seu produto, não existe migração relevante dos nanotubos para o corpo dos consumidores. “Os nanotubos de carbono de parede múltipla são bastante estáveis na matriz polimérica, portanto oferecem baixo risco de exposição, e sua toxicidade também é baixa”, diz Coloma.

    A incorporação das nanoestruturas de carbono a plásticos pode ser feita em extrusoras ou injetoras, e a Bayer está obtendo resultados positivos com equipamentos relativamente comuns. De modo geral, o processamento requer temperaturas um pouco maiores, tanto na plastificação como no molde.

    Embora os desenvolvimentos iniciais, em plásticos, priorizem o PEEK e o epóxi, a empresa europeia testa plásticos tecnologicamente menos sofisticados, como PA e PC, e acredita em um grande potencial de consumo em aplicações nas quais se requer redução de peso ou modificação da condutividade elétrica, como na indústria aeronáutica. Pás de rotores usados na obtenção de energia eólica e artigos esportivos, como flechas, bastões de hóquei e esquis são outras aplicações que têm demonstrado bom desempenho no mercado do exterior.

    Para o cliente que já utiliza câmaras quentes convencionais, a opção pela versão nanotecnológica modifica o consumo de energia, que, em média, fica 30% menor. Na transformação, a resina representa o maior custo de fabricação, e o segundo é a energia elétrica. Mas, infelizmente para a Delkron, e surpreendentemente, os transformadores ainda parecem pouco sensíveis a isso.

    Nanovisão de futuro – Nesse mercado de acessórios para moldes, porém, Kaiser percebe que não há grande sensibilidade a novas tecnologias. A clientela da Delkron, grosso modo, se divide entre ferramentarias e transformadores e, até cerca de três anos atrás, o esforço de venda da Delkron se concentrava nos transformadores, pois era o ambiente mais receptivo à inovação. Esse enfoque foi invertido. Para Kaiser, as ferramentarias, hoje, representam clientes mais abertos a absorver os novos conceitos da nanotecnologia, em parte, por causa do enxugamento dos departamentos de engenharia em empresas do setor de transformação, da proliferação de ferramentarias e da migração de profissionais das empresas de transformação para essas novas empresas. Por conta desses movimentos, a clientela da Delkron continua se deslocando no sentido das ferramentarias, e esse fato deve se acentuar nos próximos anos. Há cinco anos, a transformação representava 75% dos clientes da Delkron, e Kaiser imagina que as ferramentarias deverão chegar a esse patamar no futuro. “O número de engenheiros em ferramentarias está crescendo, principalmente nas empresas do sul do Brasil, que passam por uma fase de profissionalização importante”, diz, referindo-se ao polo ao redor de Joinville. Em São Paulo, da mesma maneira, ocorre situação similar.

    Um dos mercados em que a Delkron possui atuação significativa é o de talheres. Essas peças têm massa muito baixa, de modo que em um molde com 24 cavidades, para 36 gramas de peça, o galho (canal de injeção) pesa 27 g, quando não há câmara quente. A penetração do acessório na moldagem desse tipo de peça se torna óbvia, quando se sabe que a câmara quente elimina os galhos. Descartáveis, de um modo geral, representam um mercado importante, assim como autopeças, motopeças, eletroeletrônicos e descartáveis.

    A nanotecnologia abriu um leque de possibilidades novas de aplicações para a Delkron. Recentemente, a companhia se direcionou para câmaras quentes dotadas de sensor de pressão no interior da cavidade, uma exclusividade mundial da empresa brasileira, segundo Kaiser. O emprego de nanomateriais na fabricação desses sensores de pressão reduz o seu tamanho, abrindo aplicações antes impossíveis em face da dificuldade com o espaço livre no molde para a inserção do equipamento.

    O conhecimento da pressão intracavitária traz benefícios, alguns dos quais a própria Delkron só percebeu após desenvolver o equipamento. De posse dos dados de pressão fornecidos pelos sensores ao longo do tempo de injeção, percebe-se que, depois que a cavidade é preenchida, a pressão se mantém em um patamar alto por algum tempo, que corresponde à etapa de compactação da peça. Nessa fase, a resina, sob alta temperatura, entra em contato com o molde e começa a se contrair. A diminuição de volume faz com que um “excedente” de resina continue sendo injetado na cavidade por determinado período, que corresponde à fase de compactação. Kaiser afirma que a redução do tempo de injeção pode levar o tempo de compactação a valores próximos de zero, o que praticamente elimina os tensionamentos da peça. Partes que costumam se deformar, como hélices, passam a manter a forma, e o seu peso cai até 10%, em média.

    A Delkron tem um lado exportador e historicamente 18% de seu faturamento vem das vendas ao exterior. O maior mercado externo é, não por acaso, o de Portugal, conhecido pelos seus moldes. “O produto da Delkron tem excelente aceitação em Portugal”, diz o engenheiro. Outros destinos importantes são: China, em segundo lugar, seguida por Argentina e Chile.

    As pesquisas da empresa paulista continuam apontando novos caminhos. Estão em desenvolvimento e teste novos modelos de resistências nos quais o filamento metálico de níquel/cromo opera em estado líquido sem “queimar” a resistência, graças a uma cápsula compactada, que evita a fuga da liga liquefeita. Mesmo derretido, o metal continua a transmitir a corrente elétrica. Nas resistências comuns, eventuais sobrecargas causam o derretimento da liga de Ni/Cr e a interrupção da passagem de eletricidade. Mas onde está a nanotecnologia nesse produto vindouro? Nos nanocompósitos utilizados, em companhia de outros materiais, na produção da cápsula que contém a liga.

    Com a resistência operando a uma temperatura tão alta, é possível empregar dispositivos de aquecimento menores. Aliás, o

    Plástico Moderno, Nanotecnologia - Bayer constrói maior fabrica de nanotubos de carbono do mundo

    Kaiser espera obter resistências à prova d’água com nanotecnologia

    uso de resistências menores só é possível se a temperatura da resistência for maior, pois a diminuição da massa da resistência em relação à massa de plástico que ela vai aquecer reduz o fluxo de calor.

    Também estão sendo testadas resistências à prova d’água. O principal causador de queima de resistências em moldes é o vazamento de água de refrigeração. Desde 91, a Delkron fabrica produtos para stack molds (moldes empilháveis), ferramentas que multiplicam a quantidade de cavidades em relação a moldes tradicionais, e que, exatamente por isso, experimentam um crescimento da demanda. Essa elevação da quantidade de cavidades aumenta a chance de ocorrência de vazamentos. As resistências hoje utilizadas precisam “respirar”, pois elas absorvem umidade do ambiente e, na partida da câmara quente, é necessária uma fase de aquecimento mais brando (soft start) para expulsar a água absorvida. Por isso, não existem ainda resistências à prova d’água. Kaiser busca uma resina modificada com nanopartículas que permita vedar a resistência e torná-la resistente à água, uma aplicação que exigirá do material capacidade para operação constantemente sob temperatura de cerca de 350ºC.

     

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      1. Boa tarde,

        Bacana o artigo do site. Acho que poderia abordar mais questões a respeito do que foi aqui tratado, isso ajudaria a esclarecer algumas dúvidas que tivermos. Vlw



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