Everywhere Performance Matters

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2 FORNECEDORA GLOBAL PARA A INDÚSTRIA DE COMPOSITES E REVESTIMENTOS A Reichhold foi fundada em 1927 por Henry Reichhold, que na época havia inventado um processo para fazer tintas de secagem rápida. Essas tintas foram um grande sucesso comercial porque aumentaram significativamente a velocidade das linhas de montagem do famoso carro Ford modelo T. Com o passar dos anos, Henry Reichhold desenvolveu outros tipos de polímeros para a indústria de tintas, expandindo suas atividades para outras áreas de atuação, como resinas epóxis e seus endurecedores, adesivos, polímeros emulsionáveis e resinas poliéster insaturadas. Liderança Global em Composites A Reichhold tem expandido sua participação no mercado de Composites através de inovações tecnológicas e de aquisições estratégicas de outras empresas. As célebres resinas ATLAC e DION, reconhecidas por ter excelente resistência a fogo e a corrosão, foram acrescentadas à linha de produtos da Reichhold, com a aquisição do negócio de poliéster insaturado da Koppers Corporation. As resinas ATLAC e DION colocaram a Reichhold na liderança do mercado americano de resinas poliésteres e epóxi éster-vinílicas. O compromisso da Reichhold com os mercados globais fica claro quando contemplamos as suas aquisições internacionais. As aquisições da Celanese Mexicana e da Resana no Brasil ampliaram sua liderança na América Latina. Na Europa, a liderança veio com as aquisições da Jotun Polymer AS, e da British International Plastics (BIP). Essas aquisições ampliaram a base tecnológica necessária para posicionar a Reichhold como maior fornecedora global de resinas poliésteres e epóxis éster-vinílicas para a indústria de Composites, que foram reforçadas com uma joint venture na república Checa e expansões na Índia e China. Reconhecida mundialmente pela excelência de seus serviços e qualidade de seus produtos, a Reichhold tem uma equipe de Assistência Técnica treinada para solucionar problemas de transformadores, projetistas e usuários de Composites. Soluções que vão desde a recomendação de resinas e informações sobre processamento (laminação e pós-cura) até a resolução de problemas (análise de falhas). Para mais informações sobre a Reichhold e seus produtos, acesse o site: Consultas por devem ser endereçadas para vendas@reichhold.com. NOTA: A partir de 2003, as marcas ATLAC e DION foram consolidadas globalmente, e todas as resinas ATLAC passaram as ser denominadas como DION. Denominação Anterior Denominação Atual ATLAC 382 DION 382 ATLAC 580 DION 9800 ATLAC 490 DION 490 UP 797 DION 797 Everywhere Performance Matters

3 Índice Normas ASTM Aplicáveis a Composites 3 Introdução 4 - Usando este Guia 4 - Escolha da Resina para Ambientes Agressivos 4 - Mercados 4 - Aplicações 5 - Garantia 5 - Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos 5 - Como comprar resinas DION 5 Descrição das Resinas 6 - As resinas Éster-vinílicas Feitas com Epóxi de Bisfenol A 6 - DION DION DION DION IMPACT DION IMPACT DION FR 9300 / DION FR DION FR Resinas Epóxi Éster-vinílicas Novolac 6 - DION IMPACT Resinas Epóxi Éster-vinílicas Modificadas com Elastômeros 6 - DION Resina Éster-vinílica Modificada com Uretano / DION Resinas Poliéster Bisfenol Fumáricas 7 - DION DION Resinas Poliéster Tereftálicas e Isoftálicas 7 - DION DION DION DION Resina Poliéster Clorêndica 8 - DION Atprime 2 8 Vida Útil (Shelf Life) 8 Fatores que Afetam o Desempenho 9 - Altas Temperaturas 9 - Arquitetura dos Laminados 9 - O Véu de Superfície 10 - Liner Termoplástico 10 - As Fibras Picadas 10 - As Fibras Tecidas 10 - Os Rovings Unidirecionais (UD) 10 - Topcoat 10 - Os Sistemas de Cura 10 - Pós-Cura 11 Outras Considerações 11 - Perfís Pultrudados 11 - Manutenção e Inspeção 11 - Colagem Secundária 11 Recomendações para Ambientes Específicos 12 - Ambientes Abrasivos 12 - Biomassa e Conversão Bioquímica 12 - Branqueamento de Celulose 12 - Hipoclorito de Sódio 12 - Dióxido de Cloro 12 - Ozônio 12 - Cloro-soda 13 - Ácidos Concentrados 13 - Ácido Sulfúrico 13 - Ácido Clorídrico 13 - Ácido Nítrico e Ácido Crômico 13 - Ácido Fluorídrico 13 - Ácido Acético 13 - Ácido Perclórico 13 - Ácido Fosfórico 13 - Água Desionizada e Água Destilada 13 - Dessalinização 13 - Galvanoplastia 14 - Desulfurização de Gases 14 - Gasolina e Alcoóis 14 - Hidrometalurgia e Extração Mineral 14 - Alimentos e Água Potável 14 - Materiais Radioativos 14 - Hidróxido de Sódio e Soluções Alcalinas 14 - Solventes 15 - Eletricidade Estática 15 - Atendendo as Exigências da FDA 15 Tabela de Resistência Química 16 Dados Específicos de Metalização DION 797 ºC 32 Corrosão Metálica 33 - Corrosão Galvânica 33 Tipos Mais Comuns de Corrosão Metálica 33 - Ligas Passivadas e Corrosão por Cloretos 33 - Trincamento pela Ação de Sulfetos 34 - Corrosão por CO Outros Tipos de Corrosão Sob Tensão 34 - Fragilização pelo Hidrogênio 34 - Bactérias Redutoras de Sulfato e Corrosão Induzida por Micróbios 34 Outros Polímeros Termofixos 34 - Epóxi 34 - Resinas Fenólicas 35 - Borrachas e Elastômeros 35 Materiais Alternativos 35 - Termoplásticos 35 - Refratários e Tijolos Resistentes a Ácidos 35 - Concreto 36 Casos Históricos 37 Outros Casos Históricos 63 2

4 Normas ASTM Aplicáveis a Composites ANSI/ ASTM E 84 ASTM D 229 ASTM D 256 ASTM F 412 ANSI/ ASTM D 445 ASTM D 543 ANSI/ ASTM D 570 ASTM D 579 ASTM C 581 ASTM D 618 ASTM D 621 ANSI/ ASTM D 635 ANSI/ ASTM D 638 ASTM D 648 ASTM D 671 ASTM D 674 ANSI/ ASTM D 695 ASTM D 696 ASTM D 747 ASTM D 759 ASTM D 785 ASTM D 790 ASTM D 792 ASTM D 883 ASTM D 1045 ASTM D 1180 ANSI/ ASTM D 1200 ANSI/ ASTM D 1598 ASTM D 1599 ASTM D 1600 ASTM D 1694 ASTM D 2105 ANSI/ ASTM D 2122 ASTM D 2143 ASTM D 2150 ASTM D 2153 ASTM D 2290 ASTM D 2310 Surface burning characteristics of building materials Testing rigid sheet and plate materials used in electrical insulation Impact resistance of plastic and electrical insulating materials Standard definition of terms relating to plastic piping systems Kinematic viscosity of transparent and opaque liquids Resistance of plastics to chemical reagents Water absorption of plastics Woven glass fabrics Chemical resistance of thermosetting resins used in glass fiber-reinforced structures Conditioning plastics and electrical insulating materials for testing Deformation of plastics under load Rate of burning and/or extent and time of burning of self supporting plastics in a horizontal position Tensile properties of plastics Deflection temperature of plastics under flexural load Flexural fatigue of plastics by constant-amplitude-of-force Long-time creep or stress-relation test of plastics under tension or compression loads at different temperatures Compressive properties of rigid plastics Coefficient of linear thermal expansion of plastics Stiffness of plastics by means of cantilever beam Determining the physical properties of plastics at subnormal and supernormal temperatures Rockwell hardness of plastics and electrical insulating materials Flexural properties of plastics Specific gravity and density of plastics by displacement Definition of terms relating to plastics Sampling and testing plasticizers used in plastics Bursting strength of round rigid plastic tubing Viscosity of paints, varnishes and lacquers by the Ford viscosity cup Time-to-failure of plastic pipe under constant internal pressure Short-time rupture strength of plastic pipe, tubing, and fittings Abbreviation of terms related to plastics Threads of reinforced thermoset resin pipe Longitudinal tensile properties of reinforced thermosetting plastic pipe and tube Determining dimensions of thermoplastic pipe and fittings Cyclic pressure strength of reinforced thermosetting plastic pipe Specification for woven roving glass fiber for polyester glass laminates Calculating stress in plastic pipe under internal pressure Apparent tensile strength of ring or tubular plastics by split disk method Classification for machine-made reinforced thermosetting resin pipe standard ANSI/ ASTM D 2321 ASTM D 2343 ASTM D 2344 ASTM D 2412 ANSI/ ASTM D 2487 ASTM D 2517 ANSI/ ASTM D 2563 ASTM D 2583 ASTM D 2584 ASTM D 2585 ASTM D 2586 ASTM D 2733 ASTM D 2774 ASTM D 2924 ASTM D 2925 ASTM D 2990 ASTM D 2991 Underground installation of flexible thermoplastic sewer pipe Tensile properties of glass fiber strands, yarns, and roving used in reinforced plastics Apparent horizontal shear strength of reinforced plastics by short beam method External loading properties of plastic pipe by parallel-plate loading Classification of soils for engineering purposes Reinforced thermosetting plastic gas pressure pipe and fittings Classifying visual defects in glass-reinforced plastic laminate parts Indentation hardness of plastics by means of a barcol impressor Ignition loss of cured reinforced resins Preparation and tension testing of filament-wound pressure vessels Hydrostatic compressive strength of glass reinforced plastics cylinders Interlaminar shear strength of structural reinforced plastics at elevated temperatures Underground installation of thermoplastic pressure piping Test for external pressure resistance of plastic pipe Beam deflection of reinforced thermoset plastic pipe under fullbore flow Tensile and compressive creep rupture of plastics Stress relaxation of plastics ASTM D 2992 Obtaining hydrostatic design basis for reinforced thermosetting resin pipe ASTM D 2996 ASTM D 2997 ANSI/ ASTM D 3262 ASTM D 3282 ASTM D 3299 ASTM D 3517 ASTM D 3567 ASTM D 3615 ASTM D 3681 ASTM D 3753 ASTM D 3754 ASTM D 3839 ASTM D 3840 ASTM D 4097 Specification for filament-wound reinforced thermosetting resin pipe Specifiation for centrifugally cast reinforced thermosetting resin pipe Reinforced plastic mortar sewer pipe Classification of soils and soil-aggregate mixtures for highway construction purposes Filament-wound glass fiber-reinforced polyester chemical resistant tanks Specification for reinforced plastic mortar pressure pipe Determining dimensions of reinforced thermosetting resin pipe and fittings Test for chemical resistance of thermoset molded compounds used in manufacture Chemical resistance of reinforced thermosetting resin pipe in the deflected condition Glass fiber-reinforced polyester manholes Specification for reinforced plastic mortar sewer and industrial pressure pipe Recommended practice for underground installation of flexible RTRP and RPMP Specification for RP mortar pipe fittings for nonpressure applications Specification for contact molded glass fiber-reinforced thermoset resin chemical-resistant tanks 3

5 Introdução A Reichhold é uma empresa especializada na produção e no desenvolvimento de resinas termofixas para várias aplicações. Este guia trata especificamente das resinas termofixas usadas em ambientes agressivos. As resinas passaram a integrar a família de produtos da Reichhold em 1989, com a aquisição da divisão de resinas da Koppers Corporation. A sólida reputação das resinas é sustentada por inúmeras aplicações bem sucedidas em praticamente todos os ambientes agressivos encontrados na indústria moderna. Originalmente desenvolvidas para resolver problemas de corrosão na indústria de cloro, essas resinas tiveram sucesso tão marcante que seu uso foi estendido para outros ambientes agressivos. Usando este Guia A resistência das resinas a ambientes agressivos foi comprovada por 50 anos de uso em centenas de aplicações. Essa experiência prática é confirmada por ensaios em condições controladas de laboratório. A tabela de corrosão citada neste guia não corresponde à situação limite das resinas. Ela reflete as condições ensaiadas em laboratório ou testadas na prática, mas não corresponde ao limite máximo de uso. Novos ensaios e novas experiências podem expandir os limites dessa tabela. As mudanças podem ser tanto na temperatura de uso como na concentração dos produtos químicos. Eventualmente novos produtos químicos podem também ser incorporados a essa tabela. A avaliação de resinas em laboratório é feita conforme o protocolo da ASTM C 581, que ensaia laminados padrão imersos em ambientes corrosivos de temperatura e concentração controlados. Os laminados são retirados dessa imersão em intervalos de 1, 3, 6 e 12 meses, e ensaiados para medir as variações na resistência à flexão, no módulo de flexão, na dureza Barcol e no peso, tomando como referência as propriedades originais. Algumas vezes as variações dimensionais (inchamento ou encolhimento) são também medidas. Estes dados, somados à avaliação visual do laminado, são usados para estabelecer a adequação da resina ao ambiente ensaiado. Além dos ensaios de laboratório, a experiência e os casos históricos também são importantes na recomendação da resina para uso em ambientes agressivos. As temperaturas máximas de uso e as concentrações dos produtos químicos citadas neste guia foram estabelecidas para laminados pós-curados e construídos de acordo com padrões de qualidade vigentes na indústria de Composites. As temperaturas de uso podem ultrapassar por curtos períodos de tempo os valores máximos especificados neste guia. Para mais informações nesses casos, os representantes técnicos da Reichhold devem ser consultados. Em aplicações pouco agressivas como dutos, coletores ou chaminés para transportar ou coletar gases ou vapores, a temperatura de operação pode exceder os limites máximos estabelecidos neste guia. Porém, recomendamos fazer ensaios ou testes sempre que a temperatura de uso exceder os valores citados neste guia. Fatores como a espessura do laminado, a condutividade térmica, o desempenho estrutural e os efeitos da condensação devem ser considerados quando os composites são usados em temperaturas elevadas. Escolha da Resina para Ambientes Agressivos A enorme diversidade dos produtos químicos industriais exige o uso de diversos tipos de resina para otimizar o desempenho dos composites. As resinas mais usadas nessas aplicações são as isoftálicas, as tereftálicas, as clorêndicas, as epóxi éstervinílicas, e as bisfenólicas. Cada uma dessas resinas tem suas vantagens e desvantagens, que devem ser levadas em conta ao fazer a escolha. A Reichhold tem uma linha completa de produtos para essas aplicações e pode recomendar o melhor para cada caso específico. Mercados As resinas para ambientes agressivos são usadas em uma ampla gama de aplicações industriais: Papel e celulose Geração de energia Petróleo Galvanização Saneamento Farmacêutica Automotiva Náutica Biocombustíveis Cloro-soda Tratamento de efluentes Mineração Eletro/eletrônica Agricultura Alimentos Aeronaves Concreto polimérico 4

6 Introdução Aplicações As resinas têm mais de 50 anos de uso em vários ambientes agressivos: Tanques aéreos Tanques para decapagem e galvanização Tubulações para esgoto Chaminés e revestimentos de chaminés Tampas de células de cloro Contenção secundária Torres de resfriamento Recuperação estrutural de tanques Tanques enterrados Tubulações industriais Lavadores e dutos Ventiladores, sopradores e coifas Torres para branquear celulose Grades e perfis estruturais Revestimentos de pisos Jaquetas de tanques enterrados Os produtos químicos atacam apenas a barreira de corrosão e não alteram o desempenho estrutural dos equipamentos de composites. A escolha da resina é feita para maximizar a durabilidade da barreira de corrosão. Essa durabilidade (conhecida como vida funcional) pode ser estimada imergindo cupons no ambiente agressivo e medindo a penetração em função do tempo. Se o ambiente penetrar com rapidez, a espessura da barreira de corrosão deve ser aumentada para assegurar a vida funcional desejada. A Reichhold pode preparar e fornecer os cupons com diversas resinas para fazer ensaios de imersão na planta do cliente. Ao fazer solicitações de assistência técnica sobre a escolha da melhor resina para ambientes específicos, tenha em mãos as seguintes informações: 1 Composição do ambiente 2 Concentração dos diversos componentes 3 Temperatura de trabalho (inclusive flutuações, possibilidade de variações acidentais) 4 Natureza e concentração dos contaminantes 5 Necessidade de resistência a chamas 6 Tipo e dimensões do equipamento 7 Processo de laminação Garantia Os textos a seguir são recomendações e diretrizes gerais com o propósito de orientar os clientes na verificação de se as resinas fabricadas pela Reichhold são cabíveis para as suas aplicações. Nada contido nas recomendações a seguir constituirá qualquer garantia, expressa ou implícita, nem tampouco garantia de comerciabilidade ou de adequação a um propósito específico ou particular, em especial fora das condições recomendadas nos respectivos Boletins Técnicos dos produtos. Todos os direitos autorais, tais como, mas não limitadamente a, marcas, patentes e direitos intelectuais são reservados e de propriedade exclusiva da Reichhold, não representando este material qualquer tipo de transmissão de propriedade, uso ou outra forma de utilização ou licença de tais direitos. Os produtos da Reichhold são destinados a clientes industriais. A Reichhold garante que todos os seus produtos serão fabricados conforme especificações padrão escritas (Boletins Técnicos). O desempenho dos produtos da Reichhold deverão ser inspecionados, testados e avaliados pelos clientes nas condições de suas próprias instalações e processos fabris, sempre respeitando as recomendações constantes nos respectivos Boletins Técnicos do produtos, para que sejam aprovados previamente à sua aquisição e utilização. As recomendações adiante não têm a finalidade e nem tampouco substituem os testes a serem feitos pelo consumidor dos produtos da Reichhold. Os testes prévios feitos pelos clientes deverão ser documentados por escrito, para comprovar a sua realização, sob pena de a Reichhold não se responsabilizar por eventuais danos alegados pelos clientes em aplicações posteriores dos produtos. Quaisquer reclamações e/ou reivindicações relativas a produtos da Reichhold deverão estar amparadas por ensaios e testes feitos com eles pelo cliente (documentados por escrito) previamente, durante e posteriormente ao seu emprego, sempre obedecendo às recomendações indicadas abaixo e nos respectivos Boletins Técnicos, sob pena de a Reichhold não ser responsável por quaisquer danos alegados pelo cliente. A Reichhold não será responsável pelo mau uso, pelo manuseio inadequado, por não atendimento às recomendações técnicas e/ou por quaisquer outros atos ou omissões do cliente que venham a causar danos a pessoas ou coisas. Ficha de Informações de Segurança de Produtos Químicos A Reichhold disponibiliza a ficha de informação de segurança para todos os materiais citados neste guia. Tenha em mãos esses dados antes de manusear, armazenar ou usar qualquer produto citado neste guia. Como comprar resinas DION Para comprar as resinas DION e Atprime 2, disponibilizamos os seguintes contatos: Telefone: , Vendas: , vendas@reichhold.com 5

7 Descrição das Resinas As Resinas Éster-vinílicas Feitas com Epóxi de Bisfenol A As resinas éster-vinílicas feitas a partir de base epóxi têm excelentes propriedades estruturais e resistência a produtos agressivos. Essas resinas são obtidas reagindo uma base de epóxi com ácido metacrílico. O ácido metacrílico aumenta o peso molecular da base de epóxi e introduz nela dois grupos terminais metacrilato característicos das resinas éster-vinílicas. A diluição em estireno é feita depois dessa extensão. As resinas epóxi éster-vinílicas de bisfenol A têm alta tenacidade e grande alongamento de ruptura, o que transfere aos equipamentos feitos com elas as excelentes propriedades de resistência a impacto e a manuseio rude, e bom desempenho sob cargas térmicas e cíclicas. Quando não aceleradas, as resinas epóxi éster-vinílicas de bisfenol A podem ser armazenadas por até 12 meses sem perder suas propriedades originais. As versões pré-aceleradas têm vida de armazenagem mais curta. DION 9100 A série de resinas DION 9100 é feita a partir de epóxi de bisfenol A, e é muito usada para fazer tanques, tubos e dutos para ambientes agressivos como ácidos, bases e alguns solventes. Essa série de resinas tem suas propriedades ajustadas para laminação manual ou para enrolamento e geralmente não é pré-acelerada. Versões pré-aceleradas da série DION 9100 podem ser fornecidas se solicitadas. DION 9102 A série de resinas DION 9102 é uma versão que tem menor viscosidade e menor peso molecular que a série DION A resistência a corrosão, as propriedades mecânicas e a estabilidade da série DION 9102 são similares às da série DION A série de resinas DION 9102 cura com baixos teores de acelerador, o que é uma propriedade interessante para facilitar a laminação por enrolamento. DION Essa resina atende às exigências da NSF/ANSI standard 61 para tanques e tubos em contato com água potável na temperatura ambiente. DION IMPACT Esta é uma versão especial da DION 9102, com pouca cor, baixa viscosidade e boa cura na temperatura ambiente. Como todas as resinas com tecnologia IMPACT, ela cura com baixo teor de acelerador. Esta resina é particularmente boa para o processo de enrolamento, que exige molhagem rápida das fibras de vidro. Ela atende às exigências da NSF/ANSI standard 61 para tanques e tubos em contato com água potável na temperatura ambiente. DION IMPACT Esta é uma resina éster-vinílica de bisfenol A com alta reatividade e baixo teor de estireno (<35%). DION FR 9300 Esta série de resinas epóxi éster-vinílicas retardante de chamas tem resistência à corrosão similar às da série DION 9100 e DION Os laminados feitos com ela têm espalhamento de chama classe I quando aditivados com 1,5% de trióxido de antimônio ou 3% de pentóxido de antimônio. A série DION FR 9300 é muito usada para fazer dutos retardantes de chama que atendam as exigências do International Congress of Building Officials (ICBO). Ela é usada também para fabricar reatores de grande diâmetro Jet Bubbling Reactors (JBR) do tipo Chyioda usados na desulfurização de gases gerados na queima de carvão. Elas são usadas também para fazer as chaminés e os revestimentos dessas instalações. DION FR 9301 Esta resina retardante de chama é pré-carregada com pentóxido de antimônio e requer apenas a adição do catalisador e do acelerador para ser aplicada. Os laminados feitos com ela são translúcidos e facilitam a inspeção visual. DION FR 9310 Essa série de resinas também é retardante de chamas, mas por ter teor de bromo mais alto que o da série DION FR 9300 ela atende a classe I sem adição de antimônio. A resistência a corrosão e a altas temperaturas são iguais ou maiores que as da série DION FR Resinas Epóxi Éster-vinílicas Novolac Essas resinas diferem das éster-vinílicas convencionais por serem obtidas a partir de epóxi novolac multifuncional em lugar do epóxi de bisfenol A. A troca da base epóxi aumenta a densidade de interligações e confere a essas resinas grande resistência a solventes e a altas temperaturas. DION IMPACT 9400 Essa série de resinas epóxi éster-vinílicas novolac é caracterizada pela alta resistência à corrosão, principalmente a solventes. Como ela tem alta reatividade, sua vida de armazenagem (shelf life) é limitada a 3 meses. Resinas Epóxi Éster-vinílicas Modificadas com Elastômero A inclusão de elastômeros especiais de alto desempenho na cadeia molecular permite obter resinas epóxi éster-vinílicas de excepcional tenacidade. DION 9500 Essa resina epóxi éster-vinílica modificada com borracha tem alta elongação, excelente tenacidade, baixo pico exotérmico e baixo encolhimento. Essas propriedades a torna particularmente adequada para suportar cargas dinâmicas e para adesão a substratos como aço, concreto, composites, etc, podendo também ser usada como primer para tubos de PVC reforçados com fibras de vidro. A resistência à corrosão é boa, mas ela não tem bom desempenho em presença de solventes que atacam borrachas. A DION 9500 é adequada para laminação manual e a pistola, podendo ser usada também em outros processos. Resina Éster-vinílica Modificada com Uretano DION 9800 (antes conhecida como Atlac 580) A resina éster-vinílica modificada com uretano é reconhecida por suas características especiais e excelente desempenho. Apesar de pertencer à família éster-vinílica, essa resina não tem base epóxi. Ao contrário das resinas de base epóxi, a DION 9800 não espuma quando ativada com MEKP contendo altos teores de água oxigenada. Além disso, ela tem excelente poder de molhagem das fibras de vidro e pode ser tixotropada com a sílica convencional (não-hidrofóbica) usada para poliésteres. A resina DION 9800 é fácil de processar e é especialmente adequada 6

8 Descrição das Resinas para laminação manual, enrolamento e pultrusão. Ela molha muito bem as fibras de carbono, de aramida e as fibras de vidro convencionais. Além disso, ela tem excelente resistência a ácidos, bases, produtos oxidantes e outros. Resinas Poliéster Bisfenol Fumáricas As resinas poliéster de bisfenol A, também conhecidas como resinas bisfenólicas, foram as primeiras a ser usadas em ambientes agressivos. Elas têm sido usadas com sucesso nesses casos desde a década de 50. Atualmente milhares de tanques, tampas de células de cloro, torres de branqueamento e lavadores de gases feitos com essas resinas continuam em uso em tudo o mundo testemunhando décadas de excelentes serviços. Os laminados feitos com resinas poliéster bisfenólicas têm baixa tenacidade e alta interligação. Esses laminados tipicamente têm alta temperatura de transição vítrea (Tg) e de termo distorção (HDT), podendo ser usados (aplicações não estruturais) em temperaturas até 175ºC. As resinas poliéster bisfenólicas têm boa resistência a ácidos, a álcalis e a ambientes oxidantes como os usados para branquear celulose. As resinas poliéster bisfenólicas têm ótima estabilidade e podem ser armazenadas até 6 meses. DION 382 (antes conhecidas com Atlac 382) Essa série de resinas poliéster bisfenol fumárica tem uma longa história de sucesso em todo o mundo, sendo normalmente fornecida em versões pré-aceleradas. DION 6694 Essa série de resinas é uma versão da série DION 382 modificada para ter melhor resistência a altas temperaturas e a ambientes ácidos, alcalinos e oxidantes. A DION 6694 é a melhor resina disponível no mercado para aplicações na indústria de cloro-soda e para branquear celulose. Resinas Poliéster Tereftálicas e Isoftálicas As resinas poliéster tereftálicas e isoftálicas usadas em ambientes agressivos têm alto peso molecular e alta reatividade. Elas têm boa retenção de propriedades mecânicas em altas temperaturas e ótima resistência a ácidos, a sais e a outros ambientes agressivos em baixa concentração. Apesar de boas para ácidos essas resinas não devem ser usadas em ambientes alcalinos, com ph superior a 10,5. Elas podem ser armazenadas por um período de até 3 meses. DION Série de resinas isoftálicas resilientes, não aceleradas e não tixotrópicas, usadas em ambientes de baixa agressividade, como água salgada. DION Série de resinas isoftálicas rígidas, tixotrópicas e aceleradas para uso nos processos de laminação a pistola, manual e enrolamento. DION 490 (antes conhecida como Atlac 490) - Essa é uma resina poliéster tereftálica de alta reatividade, tixotrópica e pré-acelarada, usada em aplicações que exigem bom desempenho em altas temperaturas e boa resistência a solventes orgânicos. Seu grande destaque é a alta densidade de interligação, que lhe confere alta resistência à temperatura e a ambientes agressivos. As principais aplicações comerciais são para armazenar combustíveis líquidos como gasolina, diesel e etanol, sendo certificada pela UL 1316 para essas aplicações. Em alguns solventes a DION 490 tem desempenho comparável ao da epóxi éster-vinílica novolac DION 9400, mas com custo muito mais baixo. DION 495 Essa é uma versão da DION 490 com menor peso molecular e baixa emissão de voláteis. Nota: Quando formuladas e curadas de maneira adequada, as resinas DION 6694, 9100, 382 e 9102 atendem as exigências da FDA title 2 CFR para contato com alimentos. Resina Temperatura do Laminado Resistência a tração, MPa Módulo de tração, MPa 25ºC 65ºC 95ºC 120ºC 150ºC 25ºC 65ºC 95ºC 120ºC 150ºC DION DION FR DION DION DION DION DION DION Construção do Laminado V/M/M/WR/M/WR/M/WR/M WR = tecido 800 g/m² V = véu de vidro, 10 mil Teor de vidro = 45% M= manta 450 g/m² 7

9 Descrição das Resinas Resina Poliéster Clorêndica Essa resina poliéster é obtida incorporando anidrido ou ácido clorêndico (também conhecido como ácido HET) na estrutura molecular. Sua mais notória característica é a boa resistência a ambientes ácidos e oxidantes, o que a torna particularmente atraente para aplicações em branqueamento de celulose e em ambientes contendo ácido crômico ou ácido nítrico. Essa resina tem uma longa tradição de uso em galvanoplastia. Ela tem alta interligação, o que é desejável para uso em altas temperaturas, mas que a torna suscetível a trincas. Ela não deve ser usada em ambientes alcalinos. Devido ao cloro presente no ácido clorêndico, essa resina tem propriedades retardantes de chama quando usadas com trióxido ou pentóxido de antimônio. DION 797 Essa resina clorêndica tem alta reatividade, podendo ser usada em temperaturas até 175ºC. A DION 797 pode ser fornecida pré-acelarada e tixotropada. Se desejado ela pode ser aditivada com 5% de trióxido de antimônio para ter espalhamento de chama classe II (30 segundos). A DION 797 é formulada para otimizar seu desempenho em ambientes agressivos. Atprime 2 O Atprime 2 é um primer de dois componentes, ativado por umidade, muito usado para promover a adesão de composites a substratos de composites, concreto, aço, ou termoplásticos. O Atprime 2 é especialmente recomendado para fazer colagens secundárias em laminados novos ou envelhecidos em uso. Esta aderência resulta da união química dele ao substrato de composites. O Atprime 2 não contém cloreto de metileno, e pode ser armazenado por longo tempo sem perder suas propriedades. O Atprime 2 é recomendado para fazer a reparos e promover a colagem secundária a substratos de composites. A cura é feita pela umidade residual do substrato e do ar, sem o emprego de qualquer catalisador ou acelerador. Resina Resistência a flexão, MPa Temperatura do Laminado Módulo de flexão, MPa 25ºC 65ºC 95ºC 120ºC 150ºC 25ºC 65ºC 95ºC 120ºC 150ºC DION DION FR DION DION DION DION DION DION Construção do Laminado V/M/M/WR/M/WR/M/WR/M WR = tecido 800 g/m² V = véu de vidro, 10 mil Teor de vidro = 45% M= manta 450 g/m² Vida Útil (Shelf Life) As resinas de uso geral são fornecidas pré-aceleradas e têm vida útil limitada em 3 meses a contar da data da fabricação. As resinas usadas em ambientes agressivos, como as, são fornecidas sem acelerador e por isso têm vida útil mais longa. Os boletins técnicos trazem detalhes sobre isso. A vida útil é válida para resinas mantidas em seus tambores originais lacrados, em temperaturas abaixo de 25ºC e armazenadas ao abrigo do sol e de outras fontes de calor. As temperaturas muito baixas também devem ser evitadas. As resinas que excederem a vida útil devem ser revalidadas antes de ser colocadas em uso. As resinas epóxi éster-vinílicas IMPACT têm vida útil de 12 meses. 8

10 Resina Resistência a tração, Mpa Módulo de tração, Mpa Alongamento de ruptura % Castings Resistência a flexão, Mpa Módulo de flexão, Mpa Dureza Barcol DION , DION FR , DION , DION , DION , DION , DION , DION , HDT ºC Fatores que Afetam o Desempenho O projeto e a fabricação de equipamentos de composites são processos especializados que requerem conhecimentos específicos. Para fazer produtos que atendam as exigências específicas de cada usuário, os transformadores e os fornecedores de matérias-primas devem entender as exigências das aplicações. Uma das causas mais freqüentes das falha dos composites é o uso do equipamento em condições mais severas que aquelas para as quais eles foram construídos. Este problema foi reconhecido pela norma RTP-1 emitida pela ASME American Society of Mechanical Engineers para tanques de composites usados em ambientes agressivos. A norma RTP-1 tem uma seção chamada UBRS que trata da especificação das necessidades do usuário. Essa UBRS informa ao fabricante do equipamento as necessidades da aplicação de maneira padronizada e sem ambiguidades. Ela identifica, entre outros itens, sua função e configuração, as condições de trabalho internas e externas, as cargas mecânicas atuantes, as exigências de instalação e as exigências legais de segurança. O fabricante deve ler com atenção as exigências da UBRS antes de iniciar o projeto e a construção do tanque. Altas Temperaturas As resinas retêm suas propriedades até a temperatura de termo distorção (HDT). Acima do HDT elas perdem propriedades mecânicas de maneira acentuada e absorvem muita água. Nenhuma resina deve ser usada em ambientes aquosos ou em aplicações estruturais acima de seu HDT. As resinas de alta reatividade, como a epóxi éster-vinílica novolac 9400, a poliéster bisfenólica 6694, a clorêndica 797 e a tereftálica 490, têm alto HDT e suportam bem as altas temperaturas. Algumas delas podem ser usadas continuamente em temperatura de até 175ºC em aplicações não estruturais e em ambientes secos. Nota: Para facilitar a exposição, este guia supõe que a temperatura de transição vítrea, Tg, seja igual ao HDT. Como dissemos, se a aplicação for estrutural a temperatura de trabalho deve ser menor que o HDT da resina. Por exemplo, a norma BS 4996 estabelece que a temperatura de trabalho deve ser pelo menos 20ºC menor que o HDT da resina seca. Se o ambiente for aquoso, porém, o HDT cai devido à absorção de água e a máxima temperatura de uso deve ser pelo menos 10ºC menor que o HDT saturado. A Reichhold deve ser consultada para recomendar a melhor resina para ambientes aquosos em altas temperaturas. Ao fazer a análise estrutural para altas temperaturas, o engenheiro deve levar em conta que os composites têm baixo coeficiente de condutividade térmica e que as temperaturas caem rapidamente a valores aceitáveis na parede estrutural. A norma BS 4996 reconhece a existência do gradiente de temperatura na parede dos laminados. Arquitetura dos Laminados Os equipamentos de composites usados em ambientes corrosivos são feitos com um laminado estrutural, uma barreira de corrosão e uma lâmina interna rica em resina (liner). Essa construção reconhece que a permeabilidade dos composites aumenta com o teor de vidro. O liner é feito com alto teor de resina para dificultar a penetração do ambiente agressivo. Com a mesma finalidade e pela mesma razão, a barreira de corrosão também deve ter baixos teores de fibras. As fibras de vidro e as cargas atuam nos composites como o lendário Cavalo de Tróia, que facilita a passagem do inimigo (o ambiente agressivo) para o interior do laminado. As cargas, mesmo as inertes, assim como as fibras de vidro facilitam a entrada dos produtos químicos no laminado efeito Cavalo de Tróia. Isso explica porque o liner e a barreira de corrosão dos equipamentos para ambientes agressivos devem ser ricos em resina. O liner e a barreira de corrosão servem para retardar a penetração do ambiente agressivo nas lâminas estruturais. De acordo com as práticas vigentes, a barreira de corrosão e o liner devem ter espessuras mínimas respectivamente iguais a 2,0 mm e 0,3 mm. Para ter essas espessuras, a barreira de corrosão deve ser feita com no mínimo 900 gramas de fibras de vidro picadas e 2100 gramas de resina por m 2. O liner deve ser construído com uma ou mais lâminas de véu de superfície feito de fibras de vidro ou de fibras poliméricas. O laminado estrutural pode ser feito com fibras de vidro picadas, tecidas, contínuas ou combinações delas. As lâminas feitas com fibras contínuas são muitas vezes chamadas de lâminas unidirecionais ou lâminas UD. O acabamento externo é feito com uma lâmina de resina conhecida como topcoat. A resina do topcoat pode conter absorvedor de UV ou pigmentos para minimizar o efeito danoso das intempéries. Os topcoats são especialmente úteis para proteger os laminados ricos em vidro, como os feitos com lâminas UD. 9

11 Fatores que Afetam o Desempenho O Véu de Superfície As normas vigentes exigem que o liner seja feito com véu de superfície. Os véus podem ser de fibras de vidro tipo C, de vidro ECR, de vidro AR, ou de fibras poliméricas. Os véus de vidro são fáceis de impregnar e se conformam bem ao molde. Os véus poliméricos são mais difíceis de impregnar que os de vidro, mas produzem liners de maior espessura. Porém, como veremos em seguida, essa maior espessura não significa necessariamente maior proteção. Em relação aos véus de vidro, os poliméricos têm uma vantagem e pelo menos duas desvantagens. A vantagem é que eles têm maior espessura e isso retarda a penetração do ambiente agressivo. As desvantagens são (a) a maior suscetibilidade a trincas e (b) a maior porosidade. Se o liner trincar, a barreira de corrosão fica sem proteção. E a porosidade facilita a penetração do ambiente agressivo. Esse tipo de coisa é mais grave nos liners feitos com duas lâminas de véu polimérico, ou nos locais onde ocorre sobreposição de camadas. Quando for necessário aplicar duas lâminas de véu, é bom que pelo menos uma delas seja de vidro. Dessa maneira obtemos um liner de grande espessura, com pouca porosidade e boa resistência à formação de trincas. Os fabricantes que optarem por fazer liners com dois véus poliméricos devem ter em mente esses problemas. Liner Termoplástico Nas aplicações em que as resinas epóxi éster-vinílicas e as bisfenólicas não suportam o ataque do ambiente, o liner e a barreira de corrosão devem ser substituídos por lâminas de termoplásticos. O laminado estrutural aplicado sobre o termoplástico é feito da maneira tradicional, com resina poliéster ou epóxi éster-vinílica reforçada com fibras de vidro. Apenas o liner e a barreira de corrosão são substituídos pela lâmina de termoplástico. Os termoplásticos mais usados para esta finalidade são o PVC, o polipropileno e alguns polímeros fluorados. Os equipamentos com esses liners são mais caros que os feitos com resinas poliéster ou epóxi éstervinílica, mas em algumas aplicações eles são a única solução possível. As Fibras Picadas As mantas de fibras picadas usadas para fazer a barreira de corrosão têm 450 g/m 2. São necessárias duas dessas mantas para produzir barreiras de corrosão com a espessura mínima de 2,0 mm. Como opção às mantas, o fabricante pode usar fibras de vidro contínuas (roving) que são picadas imediatamente antes da laminação. Para essa aplicação é melhor usar rovings para laminação de telhas em lugar dos usados para laminação a pistola. Ao contrário dos rovings de pistola, os de telha têm tratamento superficial isento de PVA e por isso são menos suscetíveis a formar bolhas osmóticas quando o equipamento é usado em ambientes aquosos sob altas temperaturas. As Fibras Tecidas As lâminas de fibras tecidas têm propriedades mecânicas superiores às de fibras picadas. Se o laminado for feito com mais de uma lâmina de tecido, elas devem ser separadas intercalando pelo menos uma lâmina de manta entre elas. Isso é necessário para minimizar o risco de delaminação entre dois tecidos. As fibras tecidas são usadas no laminado estrutural, depois da barreira de corrosão que é feita com fibras picadas. Os tecidos mais usados são conhecidos como woven roving e têm 600 ou 800 gramas por metro quadrado. Os Rovings Unidirecionais (UD) Os rovings são usados para laminação a pistola (fibras picadas) ou para enrolamento (fibras unidirecionais). As lâminas UD usadas na estrutura de laminados cilíndricos são feitas por enrolamento e têm altas propriedades mecânicas na direção das fibras. Na direção transversal às fibras essas propriedades são baixas. As lâminas UD trincam com relativa facilidade na direção transversal às fibras. Ademais, por terem altos teores de vidro, elas facilitam a penetração do ambiente pelo efeito Cavalo de Tróia. Essas são as razões porque as lâminas UD não devem ter contato direto com ambientes agressivos. Elas devem ser aplicadas sobre a barreira de corrosão ainda úmida, ou seja, antes da resina curar. Se isso não puder ser feito, a barreira de corrosão deve ser coberta com uma fina camada de resina e de fibras picadas antes de aplicar a primeira lâmina UD. As lâminas unidirecionais devem ser protegidas com uma camada externa rica em resina, conhecida como topcoat. Topcoat Topcoat é a camada externa de resina, aplicada por fora para proteger o laminado contra as intempéries, respingos e vapores corrosivos. Os topcoats são formulados adicionando na resina agente tixotrópico, absorvedor de UV e parafina na resina. Os Sistemas de Cura O grau de cura, ou melhor, o grau de interligação, é um dos fatores determinantes do desempenho das resinas em ambientes agressivos. Para ter grau de cura adequado, a dureza da resina deve ser pelo menos igual a 90% da citada pelo fabricante. Se o ambiente for muito agressivo é necessário um esforço adicional para aumentar a cura, o que pode ser feito fazendo pós-cura em altas temperaturas. Estudos de laboratório indicam que o sistema BPO + DMA dá cura melhor antes da pós-cura que o sistema MEKP + Cobalto + DMA. Porém, essa superioridade não é confirmada na prática e muitas vezes, a produção em fábrica ou no campo indica que as resinas curadas com BPO apresentam cura inferior às curadas com MEKP. Isso talvez se deva à dificuldade de dispersão do BPO na resina. É difícil dispersar as partículas sólidas do BPO nas condições de campo, e isso pode explicar porque os resultados de laboratório não são reproduzidos. O MEKP, ao contrário, é solúvel e fácil de ser misturado na resina. Outra vantagem do MEKP sobre o BPO é sua melhor resposta à pós-cura. 10

12 Fatores que Afetam o Desempenho Uma particularidade interessante dos MEKPs é a que diz respeito à espumação das resinas epóxi éster-vinílicas. As resinas epóxi éster-vinílicas espumam quando curadas com MEKP e essa espumação é tão intensa a ponto de gerar laminados porosos. Esse problema pode ser evitado fazendo a cura com BPO + DMA ou trocando o MEKP por CHP. A espumação é um problema exclusivo das resinas epóxi éster-vinílicas. A éster-vinílica derivada de poliéster bisfenólico, como a 9800, não espuma quando curada com MEKP. Laminados sem porosidade podem ser feitos com resina epóxi éster-vinílica curada com BPO + DMA ou com CHP + cobalto + DMA. O fabricante do equipamento deve estar bem informado sobre o melhor sistema de cura para a resina. Mais detalhes sobre a cura podem ser encontrados no livro Cura e pós-cura de resinas poliéster e epóxi éster-vinílicas. Pós-Cura O desempenho dos laminados em ambientes agressivos pode ser melhorado com pós-cura. A pós-cura aumenta o grau de interligação da resina e dificulta a penetração do ambiente agressivo. Quando a cura é ativada com o sistema BPO + DMA, a pós-cura deve ser feita antes de 15 dias após a laminação. As resinas ativadas com o sistema MEKP + Cobalto não têm essa restrição e podem ser póscuradas a qualquer hora. Os composites devem ser póscurados durante pelo menos 2 horas em temperatura igual ao HDT da resina. Outras Considerações Perfís Pultrudados As informações contidas nos guias de corrosão valem para laminados feitos com liner e barreira de corrosão, o que exclui a maioria dos perfis pultrudados. Quando imersos em ambientes agressivos, a vida funcional desses perfis pode ser muito inferior à dos laminados feitos com liner e barreira de corrosão. A ausência das lâminas externas ricas em resina facilita a penetração do ambiente no laminado e não permite fazer previsões gerais sobre o desempenho dos composites pultrudados imersos em ambientes agressivos. Manutenção e Inspeção A vida estrutural dos composites é definida como o tempo até a falha por ruptura e tem interesse apenas nas aplicações em obras de infra-estrutura, como é o caso de tubos usados para adução de água. Nas aplicações industriais o interesse é focado na vida funcional, que é definida como o tempo até a falha da barreira de corrosão. Dito em outras palavras, a vida funcional é medida pelo tempo entre as paradas para fazer manutenção. A vida funcional depende da resina, do ambiente, da espessura e da qualidade tanto do liner como da barreira de corrosão. Outros fatores, como instabilidade do processo, mudanças na composição do ambiente e flutuações inesperadas de temperatura, também podem reduzir a vida funcional dos equipamentos. Daí a importância dos programas de inspeção e manutenção preventiva. Esses programas servem para reduzir os tempos de parada dos equipamentos e minimizar os custos de manutenção. Também devem ser levados em conta os custos ambientais e os riscos à vida e à propriedade decorrentes de falhas catastróficas. Este assunto é muito complexo e é tratado com detalhes em texto separado. Colagem Secundária A colagem secundária, isto é, a laminação sobre laminado curado, é muito suscetível a delaminação. Para obter bons resultados, o substrato curado deve ser lixado até expor as fibras de vidro. A colagem secundária pode ser melhorada com Atprime 2, um produto especialmente desenvolvido pela Reichhold para dar boa aderência com laminados curados, com concreto, com metais e com alguns termoplásticos. 11

13 Recomendações para Ambientes Específicos Ambientes Abrasivos A superfície interna das tubulações e dos dutos de composites tem pequena rugosidade e oferece baixa resistência ao fluxo de ar ou de líquidos. Com o uso, porém, a abrasão pode aumentar essa rugosidade e os equipamentos usados para transportar materiais particulados ou lamas devem ser projetados prevendo essa condição. A resistência à abrasão pode ser aumentada adicionando materiais da alta dureza, como carbeto de silício ou outros materiais cerâmicos no liner e na barreira de corrosão. A adição dessa carga cerâmica pode fragilizar o liner e a barreira de corrosão, tornando-os suscetíveis a trincas quando submetidos a altas pressões ou a altas deformações. Além disso, essas cargas facilitam a penetração do ambiente agressivo pelo efeito Cavalo de Tróia. Nesses casos, para evitar isso, é melhor fazer o liner com duplo véu polimérico e resina de alta flexibilidade, como a Ou então aplicar o liner contendo cargas como uma lâmina extra de sacrifício, cujo trincamento deixa intacto o verdadeiro liner, laminado por traz dela. Biomassa e Conversão Bioquímica Esses processos geralmente requerem pirólise ou desgaseificação para quebrar as moléculas da biomassa e as transformar em componentes simples como monóxido de carbono ou hidrogênio. Esses componentes simples, por sua vez, são usados como combustíveis ou transformados em outros produtos como etanol. O processo mais comum de conversão de biomassa é a fermentação, que transforma açúcares em etanol. A conversão bioquímica envolve processos muito corrosivos aos metais e oferece uma grande oportunidade para os composites. Branqueamento de Celulose As soluções alvejantes são altamente oxidantes e atacam as fontes de elétrons presentes nos composites. As insaturações residuais, aquelas duplas ligações entre carbonos que ficam sem reagir, são as principais fontes de elétrons nas resinas. Portanto, a resistência dos composites às soluções alvejantes pode ser melhorada aumentando o grau de cura das resinas. Mais importante que isso, porém, é a redução da permeabilidade que ocorre com o aumento da cura. Assim, a pós-cura é fundamental para aumentar a vida funcional dos composites em ambientes oxidantes. É sabido que as resinas que curam expostas ao ar são inibidas e por isso são particularmente suscetíveis ao ataque de ambientes oxidantes. Para evitar isso, todas as superfícies que curam expostas ar e que possam ter contato com produtos alvejantes ou oxidantes devem ser cobertas com topcoats parafinados. É prática comum na indústria de celulose curar as resinas com o sistema BPO + DMA em lugar do sistema usual MEKP + Cobalto. Essa prática tem origem no fato de que a reação do cobalto com o hipoclorito de sódio produz cloro nascente que é muito agressivo e ataca a resina. Apesar de esse ataque ocorrer apenas com hipoclorito de sódio, a indústria de celulose adota o sistema BPO + DMA em todas as aplicações. Hipoclorito de Sódio A decomposição do hipoclorito de sódio gera cloro nascente que é muito agressivo aos composites. Essa decomposição pode ser causada por metais de transição, altas temperaturas, baixo ph e/ou radiação UV. 1 Sobre os metais de transição já falamos e dissemos que, para evitar essa decomposição a cura da resina deve ser feita com BPO + DMA em lugar do sistema MEKP + Cobalto. O ataque do cloro nascente, porém, afeta apenas a superfície e a aparência do laminado e do ponto de vista da vida funcional não existe diferença apreciável entre os sistemas de cura MEKP + Co e BPO + DMA. 2 As soluções de hipoclorito de sódio devem ser mantidas em temperaturas abaixo de 50C e com ph superior a 10,5. Temperaturas acima de 50C e ph menor que 10,5 causam a decomposição gradual do hipoclorito e acentuam o ataque ao laminado. A vida funcional (durabilidade da barreira de corrosão) dos laminados feitos com resinas pode ser drasticamente reduzida se o hipoclorito de sódio tiver temperatura maior que 50C e ph menor que 10, O hipoclorito de sódio pode decompor também quando exposto aos raios UV. Felizmente isso é fácil de ser evitado com a adição de absorvedores de UV e de pigmentos no topcoat dos equipamentos expostos ao sol. 4 - A super cloração no processo de produção do hipoclorito também produz soluções muito agressivas aos composites. A super cloração dificulta o controle da temperatura e do ph, o que pode reduzir significativamente a vida funcional dos equipamentos e até causar falha estrutural se não for feita intervenção. O processo de produção do hipoclorito de sódio deve ser bem controlado para evitar essas condições. 5 - O hipoclorito de sódio ataca com rapidez os laminados que contém agentes tixotrópicos de sílica. Esses aditivos devem ser evitados no liner, na barreira de corrosão e no topcoat. Dióxido de Cloro O dióxido de cloro é muito usado para desinfetar água e para branquear celulose. Os projetos modernos de plantas de branqueamento substituíram totalmente o cloro pelo dióxido de cloro para reduzir a poluição e o consumo de água. Os composites são usados em torres de branqueamento e em tanques para armazenar dióxido de cloro. As resinas podem ser usadas para armazenar soluções de dióxido de cloro contendo 3g/litro de cloro ativo em temperaturas de até 80ºC. Muitas vezes a temperatura de trabalho é estendida para 90ºC a 95ºC, o que é aceitável se a concentração de ClO 2 for reduzida ou a espessura da barreira de corrosão for aumentada. A melhor resina para dióxido de cloro é a 6694, seguida da epóxi éster-vinílica novolac A 6694 tem uma longa história de sucesso em contato com cloro e com dióxido de cloro em altas temperaturas. Nesses ambientes a superfície do laminado sofre oxidação lenta e desenvolve uma camada amarela e mole conhecida como manteiga de cloro. A manteiga de cloro forma uma barreira protetora que isola o resto do laminado e reduz a intensidade do ataque. O ataque é exacerbado se a manteiga de cloro for removida. Ozônio O ozônio é usado comercialmente para tratar água contaminada e para fazer branqueamento de celulose. Por ser um produto que não agride o ambiente, seu uso deve ser incrementado no futuro. O ozônio é um oxidante muito poderoso, com potencial de oxidação menor apenas que o do flúor. Sendo assim, ele é muito agressivo aos composites, cuja vida funcional é aceitável apenas se a concentração do ozônio for menor que 5 ppm. Em concentrações maiores que 5 ppm, o ataque do ozônio é intenso e a vida funcional é curta. Nesses casos, é necessário fazer inspeção freqüente e substituir a barreira de corrosão sempre que for preciso. 12

14 Recomendações para Ambientes Específicos Cloro-soda A eletrólise da salmoura produz cloro, hidrogênio e hidróxido de sódio em temperatura próxima a 100ºC. Os anodos e os catodos das células eletrolíticas modernas são separados por membranas ou diafragmas. Uma das precauções para melhorar o desempenho das células eletrolíticas é a prevenção de traços de hipoclorito, que é extremamente agressivo nessas temperaturas. Apesar de extremamente agressivo à maioria dos materiais, o cloro úmido liberado no anodo não causa grandes problemas aos composites. A 6694 é particularmente recomendada para essas aplicações Ácidos Concentrados As soluções ácidas diluídas podem ser armazenadas em tanques feitos com resinas de menor inércia química, como as isoftálicas ou as tereftálicas. Os ácidos minerais concentrados são muito agressivos e exigem o uso de resinas de maior desempenho. Ácido Sulfúrico O ácido sulfúrico concentrado (75% a 98%) é um poderoso agente redutor que desidrata a resina e produz um resíduo de cor preta, rico em carbono. Mas, quando diluído abaixo de 75% ele perde esse poder e fica pouco agressivo aos composites. O comportamento dos composites em relação ao ácido sulfúrico é oposto ao do aço. O aço suporta bem contato com ácido sulfúrico concentrado, mas não tolera esse ácido diluído. Com os composites ocorre o contrário. Ácido Clorídrico O ácido clorídrico tem grande poder de penetração nos composites, o que pode ser comprovado observando a cor esverdeada no interior do laminado em contato com esse ácido. Essa cor resulta do efeito do ácido no cobalto e não deve ser interpretada como um problema imediato. As soluções concentradas de ácido clorídrico desenvolvem bolhas osmóticas no liner e delaminações na barreira de corrosão dos equipamentos. Isso acontece devido ao ataque do ácido às fibras de vidro. A experiência mostra que a vida funcional dos laminados feitos de resinas de baixa permeabilidade, como a 6694, a 832 e a 9400, pode exceder 20 anos em contato permanente com HCl a 37% na temperatura ambiente. O ácido muriático e outras formas diluídas do ácido clorídrico que têm menor poder de penetração podem ser armazenados em temperaturas de até 93C sem formar bolhas osmóticas. Alguns ácidos clorídricos produzidos em processos de recuperação de subprodutos podem conter hidrocarbonetos clorados de alta densidade. Estes hidrocarbonetos insolúveis em água são solventes poderosos que, por terem altas densidades, decantam e atacam o fundo dos tanques. A pureza do HCl é um dos fatores que devem ser considerados antes de especificar o uso de composites. Ácido Nítrico e Ácido Crômico O ácido nítrico e o ácido crômico concentrados são oxidantes fortes, que produzem uma crosta amarela na superfície dos composites e eventualmente trincam o liner e deterioram a barreira de corrosão. Porém, quando diluídos (5%) e em temperaturas moderadas, eles são menos agressivos. As melhores resinas para ácido crômico são a clorêndica 797 e a bisfenólica Nas aplicações feitas com essas resinas os composites têm desempenho nitidamente superior aos materiais concorrentes, como aço revestido com borracha. Ácido Fluorídrico O ácido fluorídrico concentrado pode atacar a resina e as fibras de vidro, mesmo em concentrações baixas, como 5%. O liner nesse caso deve ser feito com véu polimérico. Os fluoretos e seus derivados, como o ácido fluorsilícico, usado na fluoretação de água potável, podem ser acomodados com resinas epóxi éster-vinílica ou poliéster. O mesmo ocorre com os vapores de HF encontrados na indústria eletrônica. Ácido Acético O ácido acético glacial é um solvente poderoso, que penetra no laminado e rapidamente deteriora a barreira de corrosão pela formação de bolhas osmóticas. O alto poder de solvência desse ácido amolece (plastifica) a resina e enfraquece a estrutura. O ácido acético fica menos agressivo quando diluído. Ácido Perclórico O ácido perclórico pode ser muito agressivo, mas o principal ponto a considerar nele é a segurança. Por ser inflamável, o ácido perclórico seco é considerado um grande fator de risco. Ao secar, ele deixa resíduos que, em presença de faísca ou calor, podem entrar em combustão. Ácido Fosfórico Os composites resistem muito bem ao ataque do ácido fosfórico e do ácido super fosfórico. Alguns desses ácidos podem conter traços de fluoretos, que também podem ser acomodados sem grandes dificuldades, mas cuja presença deve ser informada ao fabricante do equipamento. Água Desionizada e Água Destilada A água é a única substância capaz de penetrar nos laminados, atacar as fibras de vidro e afetar a vida estrutural dos composites. Os produtos químicos têm moléculas grandes, de pouca penetração no laminado, e por isso afetam apenas a vida funcional. Ao contrário dos produtos químicos, a água não ataca as resinas, não destrói a barreira de corrosão e não afeta a vida funcional dos composites. O efeito dela na vida estrutural se deve ao ataque ao vidro e não à resina. No que diz respeito à vida funcional o ataque da água pode ser ignorado. As bolhas osmóticas são o único dano funcional causado pela água. Dito isso, vamos ver qual é o problema com a armazenagem de água desionizada ou destilada em tanques de composites. O problema com a armazenagem de água purificada não é o ataque dela ao laminado, mas a contaminação dela por material extraído da resina ou das fibras de vidro. Esses contaminantes podem afetar o grau de pureza da água. A armazenagem de água desionizada ou destilada de alta pureza deve ser feita em tanques pós-curados. Para minimizar a contaminação, a resina não deve conter agentes tixotrópicos. Também recomendamos o uso de véu polimérico para evitar a contaminação por produtos extraídos das fibras de vidro. As resinas têm sido muito usadas para armazenar água desionizada ou destilada. Essas resinas dão excelente desempenho quando pós-curadas. Dessalinização Os processos de osmose reversa, eletro diálise e outros usados para desalinizar água liberam soluções salinas com altos teores de cloretos que atacam os metais e oferecem um grande potencial de aplicação para os composites. 13

15 Recomendações para Ambientes Específicos Galvanoplastia Tanques feitos com resinas são muito usados em processos de metalização por eletrodeposição em células eletrolíticas. As soluções usadas para fazer cromação são muito agressivas devido ao forte poder de oxidação do trióxido de cromo e à presença de íons fluoreto que podem causar rápida erosão e trincamento do liner. Os demais produtos usados para galvanização são menos agressivos e podem ser acomodados pelos composites em temperaturas de até 93ºC. Nota: Ver detalhes sobre 797 na página 32. Os equipamentos para as soluções que contém íons fluoreto devem ser feito com véu polimérico e resina de reconhecida resistência química, como a clorêndica 797 ou a Além disso, esses equipamentos devem ser póscurados para evitar contaminação da solução. Os composites resistem muito bem ao ataque dos ácidos, mas cuidados especiais devem ser tomados com soluções oxidantes, como as de ácido crômico (trióxido de cromo) e as de ácido nítrico. A concentração do ácido crômico (trióxido de cromo) pode ser descrita em gramas por litro ou em percentagem por peso. A fórmula seguinte converte gramas por litro em percentagem por peso. Hidrometalurgia e Extração Mineral A hidrometalurgia extrativa permite a recuperação de metais, minérios concentrados ou materiais residuais. Metais produzidos assim incluem ouro, urânio, molibdênio e outros. O primeiro passo é a seleção e separação do metal usando soluções alcalinas ou ácidas. Os ácidos normalmente usados são o sulfúrico e o nítrico. Os produtos alcalinos são o carbonato e o bicarbonato de sódio. Os resíduos de minério são concentrados usando vários processos de extração por solvente ou por troca iônica. A recuperação e purificação dos metais são feitas por eletrólise ou processos de precipitação. Os processos hidrometalúrgicos são altamente agressivos aos metais e oferecem uma grande oportunidade aos composites. Alimentos e Água Potável As resinas usadas em contato direto com alimentos ou água potável devem atender algumas exigências legais. A Reichhold produz muitas resinas adequadas para contato direto com alimentos ou água potável. Algumas são citadas neste guia e outras não. Os laminados usados em contato com alimentos devem ser pós-curados para evitar contaminação causada pelo estireno residual. Onde X é a concentração do ácido crômico em gramas por litro e 2,7 é o peso específico do trióxido de cromo. Desulfurização de Gases Os composites são largamente usados na eliminação dos gases de enxofre gerados na queima de carvão em usinas termelétricas. Os composites são usados nessa aplicação para fazer revestimentos de chaminés, torres de absorção, reatores, tubos e dutos. O dióxido e o trióxido de enxofre gerados na combustão de carvão formam ácido sulfúrico e são muito agressivos aos metais. Essa agressividade é aumentada pela presença de cloretos. Os composites têm excelente desempenho em presença de ácido sulfúrico e de cloretos. Os lavadores úmidos trabalham a 60ºC, mas os gases de exaustão podem atingir temperaturas acima de 100ºC. Em situações excepcionais a temperatura dos gases pode atingir 175ºC. Essas aplicações usam resina retardante de chama, como a FR Gasolina e Alcoóis Tanques de composites, enterrados ou aéreos, têm sido usados há anos para armazenar combustíveis líquidos. A eliminação do chumbo tetra etila na gasolina foi compensada com um grande aumento no teor de solventes aromáticos. A introdução do MTBE (metil terc butil eter) e de outros aditivos oxigenados, como o metanol, o etanol, e o TAME, tornaram os combustíveis muito agressivos para os composites. É por isso que os tanques de armazenagem modernos exigem o uso de resinas especiais. Das muitas resinas poliéster e epóxi éster-vinílica avaliadas para atender as exigências da norma UL 1316 para fazer tanques de combustíveis, a 490 é a que tem melhor desempenho. Materiais Radioativos As resinas têm alta transparência a neutrons e por isso não sofrem deterioração quando usadas para armazenar produtos radioativos. Ensaios feitos em resina bisfenólica 6694 não polimerizada demonstraram que ela mantém o peso molecular em radiação de até 15 milhões de rads. Extrapolações feitas a partir desse estudo estimam que as resinas podem suportar até 100 milhões de rads. Apenas como referência, a dose letal de radiação é de apenas 400 rads. Dada a natureza de alto risco dos materiais radioativos, recomendamos que testes sejam feitos antes de optar pelo uso dos composites nessas aplicações. Hidróxido de Sódio e Soluções Alcalinas As soluções alcalinas com ph acima de 13 podem interagir com as fibras e com a resina, produzindo intenso ataque na superfície do laminado. A intensidade desse ataque depende da permeabilidade da resina. Se a permeabilidade for alta, seja por cura inadequada, porosidade excessiva ou por causa da natureza do polímero, os íons alcalinos penetram no laminado, atacam as fibras e geram bolhas osmóticas entre o liner e a barreira de corrosão. Este mesmo fenômeno ocorre com ácidos. As soluções concentradas de hidróxido de sódio são menos agressivas que as diluídas e podem ser armazenadas em temperaturas mais altas. 14

16 Recomendações para Ambientes Específicos A melhor resina para armazenar NaOH e outras soluções alcalinas é a bisfenólica Dissemos anteriormente que a alta densidade de interligação das resinas epóxi éster-vinílicas novolac ( 9400) dificulta a passagem do ambiente agressivo e lhes confere excepcional resistência química. Esse fato, porém, não é observado quando essa resina é usada em contato com hidróxido de sódio ou outros produtos alcalinos. Nessas aplicações as resinas éster-vinílicas novolac desenvolvem uma coloração rosada, indicativa de deterioração. Assim, para ambientes alcalinos, as resinas epóxi éster-vinílicas novolac devem ser evitadas. Existe uma crença generalizada que os véus poliméricos são melhores que os de vidro para ambientes alcalinos. Porém, os ensaios de laboratório não confirmam isso. Eletricidade Estática Os composites são maus condutores e podem desenvolver altos níveis de eletricidade estática em dutos e tubulações. O acúmulo de eletricidade estática pode ser reduzido adicionando carga de grafite na resina do liner. Solventes Os solventes penetram nos laminados e causam perdas de propriedades mecânicas, delaminações, trincas, inchaço e escamação do liner. Os solventes clorados, os aromáticos, os aldeídos e as cetonas de baixo peso molecular são muito agressivos aos composites. As melhores resinas para solventes são aquelas que têm alta densidade de interligação, como a 9400, a 6694 e a 490. Os solventes não-polares, insolúveis em água, separam dela e atacam a resina. Esse ataque pode ocorrer no fundo ou no topo do equipamento, dependendo da densidade do solvente. Os ambientes aquosos contendo traços de solventes devem ser cuidadosamente avaliados. Atendendo às Exigências da FDA As várias versões das resinas 382, 490, 9102, 6694 e 9100 atendem as exigências de formulação estabelecidas na FDA title 21, CFR para contato com alimentos. Estas resinas podem ser usadas em contato com alimentos desde que devidamente formuladas e curadas. Os procedimentos para fazer a cura e a pós-cura podem ser obtido consultando a Reichhold. O fabricante do equipamento é responsável pelo atendimento das exigências impostas pela FDA. 15

17 AMBIENTE QUÍMICO A CONCEN- TRAÇÃO (%) Tabela de Resistência Química 9160 LIMTE MÁXIMO DE TEMPERATURA RECOMENDADA (ºC) ÉSTER-VINÍLICA BISFENOL FUMÁRICA TEREFTÁLICA ISOFTÁLICA CLORÊNDICA FR 9300 FR 9301 Acetato de Amila NR NR 50 NR NR 25 NR NR Acetato de Amônio NR 27 Acetato de Bário Todas NR 80 Acetato de Butila NR NR 25 NR NR 25 NR 25 Acetato de Chumbo Todas Acetato de Cobre Todas Acetato de Etila 100 NR NR NR NR NR NR NR NR NR Acetato de Polivinila (Adesivo) Todas Acetato de Polivinila (Emulsão) Todas Acetato de Sódio Todas Acetato de Vinila Todas 30 NR NR 20 NR NR NR NR --- Acetato Férrico Todas Acetofenona 100 NR NR NR NR NR NR NR NR 25 Acetona NR NR NR Acetona 100 NR NR NR NR NR NR NR NR NR Acetonitrila NR NR NR NR NR NR NR NR Ácido Glicólico (Ácido Hidroacético) Ácido Glicólico (Ácido Hidroacético) Ácido Glicólico (Ácido Hidroacético) Ácido Acético Ácido Acético Ácido Acético Ácido Acético Ácido Acético Glacial 100 NR NR NR NR NR NR NR NR NR Ácido Acrílico NR NR Ácido Arsênico Ácido Arsenioso Ácido Benzóico Todas Ácido Bórico Todas Ácido Bromídrico Ácido Bromídrico Ácido Butírico Ácido Butírico NR NR 25 Ácido Cáprico Todas Ácido Caprílico Todas (Ácido Octanóico) Ácido Cítrico Todas Ácido Clorídrico (ver aplicações selecionadas) Ácido Clorídrico 4 (ver aplicações selecionadas)

18 LIMTE MÁXIMO DE TEMPERATURA RECOMENDADA (ºC) AMBIENTE QUÍMICO CONCEN- TRAÇÃO (%) 9160 ÉSTER-VINÍLICA FR 9300 FR BISFENOL FUMÁRICA TEREFTÁLICA ISOFTÁLICA CLORÊNDICA Ácido Clorídrico 4 (ver aplicações selecionadas) Ácido Clorídrico 4 (ver aplicações selecionadas) Ácido Clorídrico e Orgânicos NR NR NR 60 NR NR NR NR NR Ácido Cloroacético NR 30 Ácido Cloroacético NR 25 Ácido Clorosulfônico Todas NR NR NR NR NR NR NR NR NR Ácido Cresílico Todas NR NR NR NR NR NR NR NR NR Ácido Crômico NR 95 (ver aplicações selecionadas) Ácido Crômico NR NR NR NR NR 90 (ver aplicações selecionadas) Ácido de Tobias (Ácido Sulfônico 2 - Naftilamina) Ácido Dicloropropiônico 100 NR NR NR NR NR NR NR NR --- Ácido Esteárico Todas Ácido Fluorbórico Ácido Fluorídrico NR NR --- Ácido Fluorídrico NR NR 25 Ácido Fluorídrico NR NR 25 Ácido Fluorsilícico NR NR 80 Ácido Fluorsilícico NR NR 70 Ácido Fluorsilícico 2 Vapores NR NR --- Ácido Fórmico Ácido Fórmico NR 40 Ácido Fosfórico Ácido Fosfórico Vapor & Condensado Ácido Ftálico Ácido Gálico Saturado Ácido Glucônico Ácido Glutárico Ácido Hidrociânico Ácido Hidrofluorsilícico NR NR 80 Ácido Hidrofluorsilícico NR NR 70 Ácido Hidroiodídrico Ácido Hipofosforoso Ácido Itacônico Todas Ácido Lático Todas Ácido Láurico Todas Ácido Levulínico Todas Ácido Maleico Todas Ácido Mirístico Todas Ácido Molíbdico Ácido Monocloroacético 80 NR NR NR NR NR NR NR NR NR 17 NR - Não recomedado 1 - Curar com BPO/DMA 2 - Usar duplo véu polimérico 3 - Usar duplo véu de vidro 4 - Barreira de corrosão mínima 5 mm 5 - Melhor usar 6694 ou Contatar assistência técnica

19 LIMTE MÁXIMO DE TEMPERATURA RECOMENDADA (ºC) AMBIENTE QUÍMICO CONCEN- TRAÇÃO (%) 9160 ÉSTER-VINÍLICA FR 9300 FR BISFENOL FUMÁRICA TEREFTÁLICA ISOFTÁLICA CLORÊNDICA Ácido Nicotínico (Niacina) Ácido Nítrico Vapores Ácido Nítrico (ver aplicações selecionadas) Ácido Oleico Todas Ácido Oxálico Ácido Palmítico Ácido Perclórico NR NR 30 Ácido Perclórico NR NR --- Ácido Pícrico (Alcoólicos) 10 NR NR 40 Ácido Polifosfórico (115%) Ácido Propiônico Ácido Propiônico Ácido Salicílico Todas Ácido Sebácico Todas Ácido Selenioso Todas Ácido Silícico (sílica hidratada) Todas Ácido Sulfâmico Ácido Sulfâmico Ácido Sulfanílico Todas Ácido Sulfônico Alquil Benzeno Ácido Sulfônico Benzeno Todas NR 95 Ácido Sulfúrico Ácido Sulfúrico NR 90 Ácido Sulfúrico NR NR 80 Ácido Sulfúrico 80 NR NR NR NR NR NR NR NR 65 Ácido Sulfúrico Vapor seco Ácido Sulfúrico (ver aplicações selecionadas) Ácido Sulfúrico / Ácido Fosfórico 10/ Ácido Sulfúrico / Sulfato Ferroso 10/Sat d Ácido Sulfúrico Crômico 20: Ácido Superfosfórico (105% H 3 PO 4 ) Ácido Tânico Todas Ácido Tartárico Todas Ácido Tetra Acético Etileno NR NR --- Diamina Ácido Tetracético (sais)² Todas Ácido Tioglicólico Ácido Tolueno Sulfônico Todas Ácido Tricloroacético Ácidos Dibásicos (Aplicações FGD) Ácidos Graxos Todas

20 AMBIENTE QUÍMICO CONCEN- TRAÇÃO (%) 9160 LIMTE MÁXIMO DE TEMPERATURA RECOMENDADA (ºC) ÉSTER-VINÍLICA BISFENOL FUMÁRICA TEREFTÁLICA ISOFTÁLICA CLORÊNDICA FR 9300 FR 9301 Acrilato de Butila 100 NR NR NR 25 NR NR NR NR NR Acrilato de Etila 100 NR NR NR NR NR NR NR NR NR Acrilonitrila NR NR NR NR NR NR NR NR Açúcar de Beterraba Todas Açúcar de Cana Todas Açúcar de Milho Todas Adipato de Isooctila Água Bromada Água Clorada Todas NR NR 95 Água de Cloração Vapores NR NR 65 Água Desionizada Todas Água Desmineralizada Todas Água Destilada Todas Água Oxigenada NR NR 40 Água Oxigenada (armazenagem) NR 100 Água Régia (3:1 HCI - HNO 3 ) Todas NR NR NR NR NR NR NR NR --- Água Salgada Água Salgada Todas NR Álcool Isononílico Álcool Alílico 100 NR NR NR NR NR NR NR NR NR Álcool Amílico Todas Álcool Amílico (vapor) Álcool Benzílico Todas 40 NR NR --- Álcool Dodecílico Álcool Etílico (Etanol) Álcool Etílico (Etanol) Álcool Etílico (Etanol) Álcool Isoamílico Álcool Isobutílico Todas Álcool Isooctílico Álcool Isopropílico Todas Álcool Laurílico Álcool Metílico (Metanol) 100 NR Álcool Polivinílico Todas Aldeído Acético 100 NR NR NR NR NR NR NR NR NR Alfa Metil Estireno NR NR 30 NR NR NR NR NR Alquil Benzeno C 10 - C Alumem Todas Aluminato de Sódio Todas NR Amido de Milho Todas Aminoácidos Todas Amônia Aquosa NR NR NR (ver Hidróxido de Amônio) 19 NR - Não recomedado 1 - Curar com BPO/DMA 2 - Usar duplo véu polimérico 3 - Usar duplo véu de vidro 4 - Barreira de corrosão mínima 5 mm 5 - Melhor usar 6694 ou Contatar assistência técnica