Elementos Básicos de Operações
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Aula 04:
INDÚSTRIA
DOS
PLÁSTICOS: PVC
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CADEIA PETROQUÍMICA
Petroquímicos
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Plásticos
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O emprego de plásticos é cada vez maior. Coisas que até
pouco tempo eram feitas de metal hoje são feitas de
plástico. Madeiras, vidros, tecidos e até papel foram
substituídos por plásticos.
As principais vantagens dos plásticos são as seguintes:
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mais leves,
mais duráveis,
mais fáceis de moldar,
e não o são atacados pela água.
Um exemplo disso são os sacos plásticos para embalagem.
hoje se usa saco plástico para embalar quase tudo.
A quantidade de plástico usada è enorme. É por isso que
existe muita preocupação na reciclagem do plástico.
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Polímeros
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São materiais de origem natural, artificial (polímeros naturais modificados) ou
sintética, de natureza orgânica ou inorgânica, constituídos por muitas
macromoléculas, sendo que cada uma dessas macromoléculas possui uma
estrutura interna em que há a repetição de pequenas unidades (meros). A
palavra polímero vem do grego, significando: Poli = muitas; Meros= partes,
unidades de repetição.
Quanto à forma final de utilização, os polímeros podem ser divididos em
plásticos, fibras poliméricas, borrachas (ou elastômeros),espumas, tintas e
adesivos.
Os plásticos podem ser subdivididos em duas categorias, segundo seu
comportamento tecnológico diante das condições de processamento:
– Termoplásticos: materiais plásticos que apresentam a capacidade de ser
repetidamente amolecidos pelo aumento de temperatura e endurecidos pelo
resfriamento.
– Termofixos ou termorrígidos: materiais plásticos que, quando curados, com ou sem
aquecimento, não podem ser reamolecidos por meio de um aquecimento posterior.
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Tipos de Plásticos
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Reciclagem de Plásticos
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Os plásticos são substâncias inertes, não reagem com nada. De um
lado isso é bom, pois torna os objetos de plástico muito duráveis. Por
outro lado, quando um material plástico é jogado no lixo, torna-se um
problema. O plástico fica ali por muitos e muitos anos, pois não é
atacado pela chuva, pelos raios solares nem por micróbios. Por essa
razão ele é um poluente bastante sério. Por isso é importante não jogar
fora artigos de plástico, mas reciclar. A reciclagem de plásticos não é
fácil.
O reaproveitamento dos termoplásticos é até certo ponto simples, uma
vez que podem ser derretidos e transformados em outros objetos. Os
termofixos são mais problemáticos, pois não podem ser derretidos; são
cortados.
Por isso, na reciclagem, os plásticos precisam ser separados quanto ao
tipo. não se pode misturar plásticos.
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PVC E SUA UTILIZAÇÃO
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O PVC é o segundo termoplástico mais consumido em todo
o mundo, com uma demanda mundial de resina superior a
27 milhões de toneladas no ano de 2001, sendo a
capacidade mundial de produção de resinas de PVC
estimada em cerca de 31 milhões de toneladas ao ano.
Dessa demanda total, 22% foram consumidos nos Estados
Unidos, 22% nos países da Europa Ocidental e 7% no
Japão. O Brasil foi responsável pelo consumo de cerca de
2,5% da demanda mundial de resinas de PVC.
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Principais aplicações do PVC no Brasil (2001)
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Tempo aproximado de vida em serviço de produtos de
PVC, em função do percentual de aplicação.
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Eteno
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O Eteno ou etileno é obtido por meio de processos
convencionais da indústria petroquímica a partir de
petróleo, gás natural ou etanol.
Frações dessas matérias-primas são ricas em
hidrocarbonetos leves, particularmente etano, propano e
butano, os quais são convertidos em eteno e propeno por
processos de craqueamento, nos quais ocorrem
desidrogenação e quebra das moléculas dos
hidrocarbonetos saturados.
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Cloro
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A matéria-prima básica desse processo é o sal comum, da terra ou
cloreto de sódio, cujas reservas mundiais são estimadas em cerca de
37 quatrilhões de toneladas. A demanda mundial de cloro é da ordem
de 80 milhões de toneladas anuais, das quais aproximadamente 34%
são utilizadas na produção de PVC.
A produção do cloro é feita por meio da eletrólise do cloreto de sódio
(sal comum) em meio aquoso, ou seja, na forma de salmoura altamente
saturada. Nesse processo, o gás cloro é liberado no ânodo da célula
eletrolítica, enquanto o hidróxido de sódio (soda cáustica) e o gás
hidrogênio são produzidos no cátodo.
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Monômero cloreto de vinila (MVC)
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A produção do monômero cloreto de vinila (MVC) é realizada por meio de
duas rotas principais.
– A rota do eteno/cloro ou processo balanceado é a mais amplamente utilizada
em escala mundial.
– Apesar de a rota do acetileno apresentar a vantagem de menor custo de
instalação da planta de produção, o custo do acetileno derivado do petróleo é
maior que o do eteno, o que a torna economicamente pouco viável.
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Reações de Obtenção do MVC)
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Processo de Polimerização em Suspensão
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No processo de polimerização em suspensão, o MVC é disperso na forma de
gotas de diâmetro entre 30 e 150 mm, em meio a uma fase aquosa contínua, por
agitação vigorosa e na presença de um colóide protetor, também chamado
dispersante ou agente de suspensão.
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Plantas comerciais de polimerização em suspensão utilizam reatores de batelada
cujo tamanho aumentou significativamente ao longo dos anos.
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A reação de polimerização do cloreto de vinila é extremamente exotérmica, e a
capacidade de remoção de calor do meio reacional é geralmente o fator limitante
para redução dos tempos de reação por batelada.
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O carregamento do reator geralmente é iniciado com água desmineralizada,
aditivos de polimerização, dispersantes (na forma de solução) e iniciadores.
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Uma vez que a reação é iniciada, o reator deixa de ser aquecido e passa a ser
resfriado, pois a reação é exotérmica.
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Sendo a conversão da reação atingida, geralmente na faixa dos 75 aos 95%, a
reação é encerrada e o monômero remanescente é recuperado.
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A resina seca é então peneirada para retenção de partículas extremamente
grosseiras e armazenada em silos.
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Processo de Polimerização em Suspensão
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Moldagem por Extrusão
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O processo de moldagem por extrusão é uma das técnicas
de processamento mais úteis e das mais utilizadas para
converter compostos de PVC em produtos comerciais.
Considera-se que entre 45 e 50% de todos os produtos de
PVC são obtidos por meio do processo de moldagem por
extrusão.
A capacidade do PVC de aceitar várias modificações por
meio da incorporação de aditivos permite seu uso numa
ampla diversidade de produtos, dentre os quais filmes para
embalagens, fios e cabos elétricos, chapas, perfis diversos
e tubos.
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Moldagem por Extrusão
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Extrusão de tubos rígidos de PVC
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O processo de produção de tubos
rígidos de PVC inicia-se na extrusora,
responsável pela gelificação,
plastificação e homogeneização do
composto originalmente na forma de
pó.
Uma vez fundido, o composto alimenta
a matriz, responsável pela conformação
do material na forma do produto final. À
saída da matriz encontra-se um
calibrador a vácuo, o qual resfria o
material fundido e dá dimensões ao
produto final.
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Processo de produção de filmes de PVC
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Moldagem por Injeção
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Produtos típicos de PVC obtidos por meio de moldagem por injeção são
conexões, alguns acabamentos de perfis, solados de calçados e peças
técnicas diversas.
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Moldagem por Sopro
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O princípio geral de moldagem
por extrusão-sopro consiste em
extrudar verticalmente o
composto de PVC fundido na
forma de um tubo ou mangueira,
expandindo-o no interior de um
molde oco bipartido por meio da
injeção de ar comprimido e
forçando-o a assumir o formato
interior do molde.
Uma vez resfriado o produto é
extraído do molde e tem início
um novo ciclo de moldagem.