Industria Textil e do Vestuário - Textile Industry - Ano XVI
Polimerização de resinas em não tecidos de poliéster
Fonte:|meiofiltrante.com.br|
Me. Luciano Peske Ceron, Drª. Sandra Mara Oliveira Einloft e Dr. Marcus Seferin
O conhecimento da forma de secagem e velocidade de polimerização de resinas em não tecidos de poliéster significa aumentar a
compreensão deste processo na visão dos fenômenos de transportes. Estes
materiais são comumente utilizados em processos de filtração de
particulados, onde a adição de resinas aumenta a vida útil do têxtil.
Este artigo mostra a forma clássica de secagem convectiva em secador
Rama, os modelos de polimerizações revistos pela literatura e no final
um estudo de controle da reação de cura de resina em não tecido de
poliéster. Foram otimizados os parâmetros de tempo e temperatura de
secagem em secador Rama. As curvas exotérmicas levantadas para o secador
serviram como modelo para a produção industrial.
Os resultados das propriedades mecânicas mostraram que baixa temperatura e baixa
velocidade da esteira do secador são ideais para produzir não tecidos de
poliéster, com a melhora da qualidade no produto e minimização de 19,4%
com custo em gás liquefeito de petróleo (GLP). Por meio do presente
trabalho, foi possível verificar que o emprego correto de energia
térmica é uma alternativa eficaz para o controle da qualidade e custos
em processos industriais.
Introdução
A secagem de um não tecido úmido ocorre mediante uma corrente de gás, a uma temperatura e umidade fixa. Resulta sempre um tipo de comportamento
padrão, conforme mostra a Figura 1.
Imediatamente depois do contato entre o não tecido e o meio secante, a temperatura do têxtil ajusta-se até atingir o equilíbrio entre a superfície e o seu
meio exterior, período de indução, trecho A’B ou AB. A temperatura do
não tecido e a velocidade de secagem podem aumentar ou diminuir para
chegarem a essa condição de equilíbrio. Neste caso, a temperatura da
superfície do material é a temperatura de bulbo úmido da corrente
gasosa.
As temperaturas no interior do têxtil tendem a ser iguais à temperatura de bulbo úmido do gás, mas devido às defasagens entre a
transferência de calor e massa, isso não acontece. Uma vez que a
temperatura do têxtil tenha atingido a temperatura de bulbo úmido do
gás, ela permanece constante; a taxa de água eliminada na umidade de
tempo é constante e este período da secagem é o período a taxa
constante, trecho BC.
Após o ponto C, a temperatura da superfície eleva-se e a taxa de secagem cai rapidamente, neste período de taxa
decrescente, trecho CD, pode ser mais dilatado que o período de taxa
constante, embora a remoção de umidade possa ser muito menor. É também
denominado de “primeiro período de taxa decrescente”, a superfície fica
paulatinamente mais pobre em líquido, pois a velocidade do movimento do
líquido para a superfície é menor que a velocidade com que a massa é
transferida da superfície.
No ponto D não há, na superfície, qualquer área saturada no líquido. O vapor, nos níveis mais internos do
não tecido (centro), difunde-se para a parte da superfície que não está
saturada e continua a difundir-se para a corrente gasosa. Este mecanismo
é muito lento em comparação com a transferência convectiva que ocorre
na superfície saturada. Nos teores de umidade mais baixos que os do
ponto D, toda a evaporação ocorre a partir do interior do têxtil.
À medida que o teor de umidade continua a cair, a distância a ser coberta
na difusão do calor e da massa aumenta, dificultando cada vez mais a
migração de umidade, até que no limite, quando o material chega à
umidade de equilíbrio, Yeq, cessa a secagem. O teor de umidade de
equilíbrio é atingido quando a pressão de vapor sobre o sólido é igual à
pressão parcial do vapor na corrente gasosa. Este período é denominado
“segundo período de taxa decrescente”.
Secador Rama
A polimerização de resinas em não tecidos baseia-se no processo de
impregnação de solução em manta de não tecido de poliéster, com secagem e
reticulação em secador Rama, seguido de compactação do produto por meio
de calandras. Depois disso, o produto obtido é bobinado. Este método
difundiu-se a partir de 1979 devido ao custo deste material.
A Rama é um secador com as funções de extrair água, promover a cura da resina,
padronizar dimensionalmente e dar acabamento ao produto final (Figura
2). É constituído por um alargador que, através de garras acopladas a
correntes, trabalha numa determinada velocidade em trilhos junto à
estrutura rígida da máquina, tencionando o não tecido no sentido
transversal e fazendo o mesmo atravessar o túnel de ar aquecido.
O túnel é um longo caminho por onde passa o têxtil, normalmente dividida
em vários campos. Nos campos existem ventiladores para insuflar o ar
quente e seco, forçando a passagem de ar pelo não tecido pelo princípio
de convecção forçada.
A maior taxa de evaporação de água ocorre nas duas primeiras câmaras de secagem. Por esta razão que altas temperaturas de ar quente são mais
importantes nestas regiões com abertura total dos dampers, para
transportar a umidade retirada no produto para fora do sistema, evitando
a condensação. Nas câmaras seguintes os dampers serão fechados
gradualmente, devido à diminuição da quantidade de água no têxtil. Na
última câmara o damper deve estar praticamente fechado, para evitar a
perda de energia térmica pela fenda de saída do túnel do secador,
mostrada na Figura 3.
Polimerização
O tempo de cura é o intervalo de tempo necessário para que a reação de reticulação ocorra, aglomerando as camadas em uma massa sólida e
compacta. Já a temperatura de cura é a temperatura máxima atingida pelo
sistema reacional durante a cura. A complexidade do controle térmico
está em determinar a relação entre velocidade da esteira do secador e
temperatura nas câmaras de secagem, com ajuste nos dampers, para
promover a cura da resina de forma econômica.
Segundo Kosar, Gomzi e Antunovic acompanharam a polimerização de resina em poliéster,
induzida pela decomposição de um iniciador em uma geometria cilíndrica
aquecida fechada. Neste estudo o calor transferido por convecção do ar à
superfície do molde e do calor transferido por condução através da
resina, mostrou um complexo modelo matemático de cura, onde a taxa de
calor contribuiu para a cura da reação antecipadamente.
Os períodos característicos das curvas de temperatura versus tempo são mostrados na
Figura 4, que seguem a equação de Arrhenius, pois, com a elevação da
temperatura do molde (100ºC para 110ºC), aumentou a temperatura de cura
(156ºC para 172ºC), diminuindo o tempo de reação (11 min para 9,5
min).
Gu, Chen e Huang investigaram o efeito da temperatura na estrutura de
agregação em resinas em poliéster usando microscopia eletrônica de
varredura (MEV). Dependendo da temperatura de polimerização, dois tipos
de morfologias são formadas. A estrutura I foi cultivada a partir da
amostra original, a 170ºC, formando uma morfologia hexagonal cilíndrica
(Figura 5-a) e a estrutura II foi cultivada a 185ºC, formando uma
morfologia ortorrômbica lamelar (Figura 5-b). Os resultados
experimentais mostraram que o comportamento de agregação da estrutura II
é mais parecido com a dos não tecidos convencionais.
Suh, Lim e Park estudaram as diferentes propriedades de poliéster, variando
as condições de adição de resina mergulhada posteriormente em silicatos.
A adição de silicatos a polímeros representa uma alternativa para
convencionalmente preencher a estrutura, com ligações cruzadas de cura e
melhorar as propriedades mecânicas do não tecido. Durante as ligações
cruzadas de copolimerização com o poliéster, os silicatos decompõem-se e
criam-se radicais livres no sistema. Os radicais livres crescem e
formam uma longa cadeia de moléculas, conectando a resina e poliéster
com reações intermoleculares e intramoleculares.
O mecanismo de cura é mostrado na Figura 6, onde o monômero de resina atua como um agente
de cura com pontes adjacentes às moléculas de poliéster.
Huang verificou uma característica importante na cura de resinas (LPA) em poliéster insaturado (UP), que é a obtenção de uma estrutura com duas
fases (LPA-rica e UP-rica), formando posteriormente microlacunas, que
aumentam a resistência do não tecido, minimizando o efeito do
encolhimento. Constatou que dependendo do sistema de miscibilidade e da
reação cinética, a formação de amostra e estrutura segue a mesma rota,
mas pode terminar em diferentes fases com diferentes tipos de estrutura.
Com base em resultados experimentais de um mecanismo de controle de
encolhimento, uma temperatura de cura inferior foi proposta. O esquema
do mecanismo de encolhimento a baixa temperatura de cura é visto na
Figura 7.
Metodologia
O estudo acompanhou o desenvolvimento da polimerização de emulsão acrílica estirenada em não tecidos agulhados de poliéster nas gramaturas
de 110, 150 e 200 g/m2. A geometria do túnel de secagem
escolhida foi a de largura constante em 1,5 metros. A abertura dos
dampers em cada campo, da entrada para o fim do secador, foram
respectivamente 100%, 100%, 50%, 25% e fechado totalmente. O índice de
flexão em cada amostra foi avaliado por equipamento de Máquina de Flexão
SATRA STM 129, de acordo com as normas SATRA PM 3 e BS 5131. O ensaio
de resistência à tração e alongamento foi feito em Máquina de Ensaio
Universal EMIC DL-200 Computadorizada, seguindo a norma NBR 13041. Os
gráficos e resultados foram gerados pelo software programa Tesc versão
3.00.
A primeira parte constituiu-se em um estudo térmico sobre as condições do secador e não tecido, obtendo-se curvas de secagem para
cada gramatura de poliéster. Fixou-se nos dez queimadores a velocidade
do ar de secagem em 5 m3/h. As temperaturas nas câmaras de
secagem foram ajustadas por display eletrônico. Para as medições das
temperaturas dentro de cada câmara do secador, usaram-se termopares do
tipo T, acoplado a um indicador digital de temperatura Agilent 34970A. A
metodologia adotada baseou-se na norma NBR 14610.
Utilizou-se o método Simplex Modificado para determinar os valores máximos e mínimos
de velocidade da esteira, ajustadas a um teor máximo de 0,8% de umidade
no têxtil (método direto em estufa).
A segunda parte avalia qual a melhor curva de secagem, através de ensaios de índice de flexão,
resistência à tração e alongamento na ruptura.
Utilizou-se as curvas dos extremos, uma com perfil econômico (velocidade mínima e temperatura
baixa) e outra de perfil avançado (velocidade máxima e temperatura
alta).
A terceira parte é a produção-teste em Rama, por 6 meses, em indústria de não tecidos, utilizando-se as curvas de secagem econômica e
avançada, para avaliar os custos com GLP.
Resultados e discussões
Curvas de secagem
Devido à temperatura de secagem linear na superfície dos não tecidos de 110, 150 e 200 g/m2, conseguiu-se nas cinco câmaras do secador um perfil térmico decrescente de ajuste no display, em relação ao medido na superfície do têxtil, com
resultados de: +10ºC, 0ºC, -10ºC, -10ºC, -20ºC. Este incremento de
energia térmica inicial foi necessário por ser uma região de entrada do
túnel do secador, com perda térmica para o ambiente externo e também,
devido à maior taxa de evaporação de água nesta câmara inicial. Já na
segunda câmara, sem perda de energia térmica, as temperaturas de display
e medido foram praticamente iguais. A partir da terceira câmara,
conseguiu-se a minimização térmica com o fechamento nas aberturas dos
dampers e reaproveitamento da energia.
Para manta de gramatura, 200 g/m2, foi necessário o fechamento progressivo do damper no quarto e quinto
campos do secador. Constatou-se que não tecidos mais grossos, devido ao
maior percentual de água retida entre as suas fibras para evaporar,
necessitam absorver maior quantidade de energia para realizar o processo
de secagem. Comprovou-se esta hipótese, pela elevação do perfil térmico
mínimo de 180ºC para 190ºC, pois, o não tecido quando exposto a um
perfil térmico constante inferior a 190ºC, deixou a manta molhada na
saída do secador.
As curvas de secagem desenvolvidas no secador Rama, com as relações de velocidade da esteira versus umidade são
mostradas nas Figuras 8, 9 e 10. Os valores recomendados por Bomtempi,
para umidade em não tecidos de poliéster situam-se entre as linhas
tracejadas, com teores de 0,3 a 0,8% de umidade interna no têxtil.
Perfis econômicos e avançados
A Figura 11 identifica as amostras nas curvas de perfis econômicos e avançados, que foram avaliadas nos ensaios de índice de flexão,
resistência à tração e alongamento na ruptura.
Índice de flexão
Observou-se nos perfis econômicos das três gramaturas, que nas zonas com baixos teores de umidade e mínima velocidade, nos pontos 2, 9 e 15,
apresentaram os maiores valores para índice de flexão (Figura 12),
obtendo produtos com melhor qualidade técnica. Os pontos 1 e 5 (secos em
excesso) e os pontos 4 e 8 (com excesso de umidade) apresentaram baixo
índices de flexão, mostrando que a umidade interfere nos resultados de
índice de flexão. Confirmou-se a faixa de umidade ideal para não tecidos
de poliéster é realmente entre 0,3 e 0,8%, onde os valores de índice de
flexão apresentaram os melhores resultados.
Não tecidos com maior gramatura tiveram os valores de índice de flexão significativamente
aumentados devido o aumento de massa têxtil.
Resistência à tração e alongamento
Como já esperado, o ensaio de tração das fibras depositadas na direção paralela (longitudinal) é cerca de 50% maior que a disposição
perpendicular (transversal), conforme mostra a Figura 13. Esta situação
pode ser explicada devido ao processo de fabricação do não tecido ser
induzido e pelo efeito de tensão dos morcetes no têxtil.
Para uma mesma gramatura. os resultados de tração e alongamento (Figura 14)
mostraram-se praticamente lineares, dentro de cada perfil. Por sua vez, o
perfil econômico apresentou um pequeno acréscimo nos resultados de
tração e alongamento em relação ao perfil avançado.
Com a elevação da gramatura do não tecido, verificaram-se maiores valores de tração e
alongamento, obtendo produtos mais rígidos.
Nos pontos 1, 4, 5 e 8 os resultados de tração e alongamento apresentaram valores fora da faixa
recomendada pela literatura, que confirmam que os efeitos excessivos de
umidade e secagem afetam a qualidade de não tecidos de poliéster.
Produção teste
Me. Luciano Peske Ceron, Drª. Sandra Mara Oliveira Einloft e Dr. Marcus Seferin
O conhecimento da forma de secagem e velocidade de polimerização de resinas em não tecidos de poliéster significa aumentar a
compreensão deste processo na visão dos fenômenos de transportes. Estes
materiais são comumente utilizados em processos de filtração de
particulados, onde a adição de resinas aumenta a vida útil do têxtil.
Este artigo mostra a forma clássica de secagem convectiva em secador
Rama, os modelos de polimerizações revistos pela literatura e no final
um estudo de controle da reação de cura de resina em não tecido de
poliéster. Foram otimizados os parâmetros de tempo e temperatura de
secagem em secador Rama. As curvas exotérmicas levantadas para o secador
serviram como modelo para a produção industrial.
Os resultados das propriedades mecânicas mostraram que baixa temperatura e baixa
velocidade da esteira do secador são ideais para produzir não tecidos de
poliéster, com a melhora da qualidade no produto e minimização de 19,4%
com custo em gás liquefeito de petróleo (GLP). Por meio do presente
trabalho, foi possível verificar que o emprego correto de energia
térmica é uma alternativa eficaz para o controle da qualidade e custos
em processos industriais.
Introdução
A secagem de um não tecido úmido ocorre mediante uma corrente de gás, a uma temperatura e umidade fixa. Resulta sempre um tipo de comportamento
padrão, conforme mostra a Figura 1.
Imediatamente depois do contato entre o não tecido e o meio secante, a temperatura do têxtil ajusta-se até atingir o equilíbrio entre a superfície e o seu
meio exterior, período de indução, trecho A’B ou AB. A temperatura do
não tecido e a velocidade de secagem podem aumentar ou diminuir para
chegarem a essa condição de equilíbrio. Neste caso, a temperatura da
superfície do material é a temperatura de bulbo úmido da corrente
gasosa.
As temperaturas no interior do têxtil tendem a ser iguais à temperatura de bulbo úmido do gás, mas devido às defasagens entre a
transferência de calor e massa, isso não acontece. Uma vez que a
temperatura do têxtil tenha atingido a temperatura de bulbo úmido do
gás, ela permanece constante; a taxa de água eliminada na umidade de
tempo é constante e este período da secagem é o período a taxa
constante, trecho BC.
Após o ponto C, a temperatura da superfície eleva-se e a taxa de secagem cai rapidamente, neste período de taxa
decrescente, trecho CD, pode ser mais dilatado que o período de taxa
constante, embora a remoção de umidade possa ser muito menor. É também
denominado de “primeiro período de taxa decrescente”, a superfície fica
paulatinamente mais pobre em líquido, pois a velocidade do movimento do
líquido para a superfície é menor que a velocidade com que a massa é
transferida da superfície.
No ponto D não há, na superfície, qualquer área saturada no líquido. O vapor, nos níveis mais internos do
não tecido (centro), difunde-se para a parte da superfície que não está
saturada e continua a difundir-se para a corrente gasosa. Este mecanismo
é muito lento em comparação com a transferência convectiva que ocorre
na superfície saturada. Nos teores de umidade mais baixos que os do
ponto D, toda a evaporação ocorre a partir do interior do têxtil.
À medida que o teor de umidade continua a cair, a distância a ser coberta
na difusão do calor e da massa aumenta, dificultando cada vez mais a
migração de umidade, até que no limite, quando o material chega à
umidade de equilíbrio, Yeq, cessa a secagem. O teor de umidade de
equilíbrio é atingido quando a pressão de vapor sobre o sólido é igual à
pressão parcial do vapor na corrente gasosa. Este período é denominado
“segundo período de taxa decrescente”.
Secador Rama
A polimerização de resinas em não tecidos baseia-se no processo de
impregnação de solução em manta de não tecido de poliéster, com secagem e
reticulação em secador Rama, seguido de compactação do produto por meio
de calandras. Depois disso, o produto obtido é bobinado. Este método
difundiu-se a partir de 1979 devido ao custo deste material.
A Rama é um secador com as funções de extrair água, promover a cura da resina,
padronizar dimensionalmente e dar acabamento ao produto final (Figura
2). É constituído por um alargador que, através de garras acopladas a
correntes, trabalha numa determinada velocidade em trilhos junto à
estrutura rígida da máquina, tencionando o não tecido no sentido
transversal e fazendo o mesmo atravessar o túnel de ar aquecido.
O túnel é um longo caminho por onde passa o têxtil, normalmente dividida
em vários campos. Nos campos existem ventiladores para insuflar o ar
quente e seco, forçando a passagem de ar pelo não tecido pelo princípio
de convecção forçada.
A maior taxa de evaporação de água ocorre nas duas primeiras câmaras de secagem. Por esta razão que altas temperaturas de ar quente são mais
importantes nestas regiões com abertura total dos dampers, para
transportar a umidade retirada no produto para fora do sistema, evitando
a condensação. Nas câmaras seguintes os dampers serão fechados
gradualmente, devido à diminuição da quantidade de água no têxtil. Na
última câmara o damper deve estar praticamente fechado, para evitar a
perda de energia térmica pela fenda de saída do túnel do secador,
mostrada na Figura 3.
Polimerização
O tempo de cura é o intervalo de tempo necessário para que a reação de reticulação ocorra, aglomerando as camadas em uma massa sólida e
compacta. Já a temperatura de cura é a temperatura máxima atingida pelo
sistema reacional durante a cura. A complexidade do controle térmico
está em determinar a relação entre velocidade da esteira do secador e
temperatura nas câmaras de secagem, com ajuste nos dampers, para
promover a cura da resina de forma econômica.
Segundo Kosar, Gomzi e Antunovic acompanharam a polimerização de resina em poliéster,
induzida pela decomposição de um iniciador em uma geometria cilíndrica
aquecida fechada. Neste estudo o calor transferido por convecção do ar à
superfície do molde e do calor transferido por condução através da
resina, mostrou um complexo modelo matemático de cura, onde a taxa de
calor contribuiu para a cura da reação antecipadamente.
Os períodos característicos das curvas de temperatura versus tempo são mostrados na
Figura 4, que seguem a equação de Arrhenius, pois, com a elevação da
temperatura do molde (100ºC para 110ºC), aumentou a temperatura de cura
(156ºC para 172ºC), diminuindo o tempo de reação (11 min para 9,5
min).
agregação em resinas em poliéster usando microscopia eletrônica de
varredura (MEV). Dependendo da temperatura de polimerização, dois tipos
de morfologias são formadas. A estrutura I foi cultivada a partir da
amostra original, a 170ºC, formando uma morfologia hexagonal cilíndrica
(Figura 5-a) e a estrutura II foi cultivada a 185ºC, formando uma
morfologia ortorrômbica lamelar (Figura 5-b). Os resultados
experimentais mostraram que o comportamento de agregação da estrutura II
é mais parecido com a dos não tecidos convencionais.
as condições de adição de resina mergulhada posteriormente em silicatos.
A adição de silicatos a polímeros representa uma alternativa para
convencionalmente preencher a estrutura, com ligações cruzadas de cura e
melhorar as propriedades mecânicas do não tecido. Durante as ligações
cruzadas de copolimerização com o poliéster, os silicatos decompõem-se e
criam-se radicais livres no sistema. Os radicais livres crescem e
formam uma longa cadeia de moléculas, conectando a resina e poliéster
com reações intermoleculares e intramoleculares.
O mecanismo de cura é mostrado na Figura 6, onde o monômero de resina atua como um agente
de cura com pontes adjacentes às moléculas de poliéster.
Huang verificou uma característica importante na cura de resinas (LPA) em poliéster insaturado (UP), que é a obtenção de uma estrutura com duas
fases (LPA-rica e UP-rica), formando posteriormente microlacunas, que
aumentam a resistência do não tecido, minimizando o efeito do
encolhimento. Constatou que dependendo do sistema de miscibilidade e da
reação cinética, a formação de amostra e estrutura segue a mesma rota,
mas pode terminar em diferentes fases com diferentes tipos de estrutura.
Com base em resultados experimentais de um mecanismo de controle de
encolhimento, uma temperatura de cura inferior foi proposta. O esquema
do mecanismo de encolhimento a baixa temperatura de cura é visto na
Figura 7.
Metodologia
O estudo acompanhou o desenvolvimento da polimerização de emulsão acrílica estirenada em não tecidos agulhados de poliéster nas gramaturas
de 110, 150 e 200 g/m2. A geometria do túnel de secagem
escolhida foi a de largura constante em 1,5 metros. A abertura dos
dampers em cada campo, da entrada para o fim do secador, foram
respectivamente 100%, 100%, 50%, 25% e fechado totalmente. O índice de
flexão em cada amostra foi avaliado por equipamento de Máquina de Flexão
SATRA STM 129, de acordo com as normas SATRA PM 3 e BS 5131. O ensaio
de resistência à tração e alongamento foi feito em Máquina de Ensaio
Universal EMIC DL-200 Computadorizada, seguindo a norma NBR 13041. Os
gráficos e resultados foram gerados pelo software programa Tesc versão
3.00.
A primeira parte constituiu-se em um estudo térmico sobre as condições do secador e não tecido, obtendo-se curvas de secagem para
cada gramatura de poliéster. Fixou-se nos dez queimadores a velocidade
do ar de secagem em 5 m3/h. As temperaturas nas câmaras de
secagem foram ajustadas por display eletrônico. Para as medições das
temperaturas dentro de cada câmara do secador, usaram-se termopares do
tipo T, acoplado a um indicador digital de temperatura Agilent 34970A. A
metodologia adotada baseou-se na norma NBR 14610.
Utilizou-se o método Simplex Modificado para determinar os valores máximos e mínimos
de velocidade da esteira, ajustadas a um teor máximo de 0,8% de umidade
no têxtil (método direto em estufa).
A segunda parte avalia qual a melhor curva de secagem, através de ensaios de índice de flexão,
resistência à tração e alongamento na ruptura.
Utilizou-se as curvas dos extremos, uma com perfil econômico (velocidade mínima e temperatura
baixa) e outra de perfil avançado (velocidade máxima e temperatura
alta).
A terceira parte é a produção-teste em Rama, por 6 meses, em indústria de não tecidos, utilizando-se as curvas de secagem econômica e
avançada, para avaliar os custos com GLP.
Resultados e discussões
Curvas de secagem
Devido à temperatura de secagem linear na superfície dos não tecidos de 110, 150 e 200 g/m2, conseguiu-se nas cinco câmaras do secador um perfil térmico decrescente de ajuste no display, em relação ao medido na superfície do têxtil, com
resultados de: +10ºC, 0ºC, -10ºC, -10ºC, -20ºC. Este incremento de
energia térmica inicial foi necessário por ser uma região de entrada do
túnel do secador, com perda térmica para o ambiente externo e também,
devido à maior taxa de evaporação de água nesta câmara inicial. Já na
segunda câmara, sem perda de energia térmica, as temperaturas de display
e medido foram praticamente iguais. A partir da terceira câmara,
conseguiu-se a minimização térmica com o fechamento nas aberturas dos
dampers e reaproveitamento da energia.
Para manta de gramatura, 200 g/m2, foi necessário o fechamento progressivo do damper no quarto e quinto
campos do secador. Constatou-se que não tecidos mais grossos, devido ao
maior percentual de água retida entre as suas fibras para evaporar,
necessitam absorver maior quantidade de energia para realizar o processo
de secagem. Comprovou-se esta hipótese, pela elevação do perfil térmico
mínimo de 180ºC para 190ºC, pois, o não tecido quando exposto a um
perfil térmico constante inferior a 190ºC, deixou a manta molhada na
saída do secador.
As curvas de secagem desenvolvidas no secador Rama, com as relações de velocidade da esteira versus umidade são
mostradas nas Figuras 8, 9 e 10. Os valores recomendados por Bomtempi,
para umidade em não tecidos de poliéster situam-se entre as linhas
tracejadas, com teores de 0,3 a 0,8% de umidade interna no têxtil.
Perfis econômicos e avançados
A Figura 11 identifica as amostras nas curvas de perfis econômicos e avançados, que foram avaliadas nos ensaios de índice de flexão,
resistência à tração e alongamento na ruptura.
Índice de flexão
Observou-se nos perfis econômicos das três gramaturas, que nas zonas com baixos teores de umidade e mínima velocidade, nos pontos 2, 9 e 15,
apresentaram os maiores valores para índice de flexão (Figura 12),
obtendo produtos com melhor qualidade técnica. Os pontos 1 e 5 (secos em
excesso) e os pontos 4 e 8 (com excesso de umidade) apresentaram baixo
índices de flexão, mostrando que a umidade interfere nos resultados de
índice de flexão. Confirmou-se a faixa de umidade ideal para não tecidos
de poliéster é realmente entre 0,3 e 0,8%, onde os valores de índice de
flexão apresentaram os melhores resultados.
Não tecidos com maior gramatura tiveram os valores de índice de flexão significativamente
aumentados devido o aumento de massa têxtil.
Resistência à tração e alongamento
Como já esperado, o ensaio de tração das fibras depositadas na direção paralela (longitudinal) é cerca de 50% maior que a disposição
perpendicular (transversal), conforme mostra a Figura 13. Esta situação
pode ser explicada devido ao processo de fabricação do não tecido ser
induzido e pelo efeito de tensão dos morcetes no têxtil.
Para uma mesma gramatura. os resultados de tração e alongamento (Figura 14)
mostraram-se praticamente lineares, dentro de cada perfil. Por sua vez, o
perfil econômico apresentou um pequeno acréscimo nos resultados de
tração e alongamento em relação ao perfil avançado.
Com a elevação da gramatura do não tecido, verificaram-se maiores valores de tração e
alongamento, obtendo produtos mais rígidos.
Nos pontos 1, 4, 5 e 8 os resultados de tração e alongamento apresentaram valores fora da faixa
recomendada pela literatura, que confirmam que os efeitos excessivos de
umidade e secagem afetam a qualidade de não tecidos de poliéster.
Produção teste
Conclusões
Em termos de redução de custos, utilizando-se as curvas de secagem
como modelo de produção industrial, os resultados obtidos foram
considerados excelentes. Constatou-se a vantagem de se realizar a
secagem em perfil térmico econômico, o qual minimizou em 19,4% o consumo
de GLP. Já a produção com perfil térmico avançado aumentou em 31,1%.
Os ensaios de índice de flexão, tração e alongamento demonstraram que
quantitativamente é recomendável o uso de curvas de secagem com perfil
térmico econômico, em zonas próximas a 0,30% de umidade e baixa
velocidade da esteira da Rama, por apresentarem melhores resultados
físico-químicos para não tecidos de poliéster.
 |
Me. Luciano Peske Ceron Engenheiro Químico, Doutorando em Engenharia de Materiais (PUCRS), Mestre em Engenharia de Materiais (polímeros/não tecidos), Especializações em Gestão Ambiental e Gestão Empresarial. É responsável pela Engenharia da Renner Têxtil Ltda, atividade que integra as funções de engenharia de aplicação e assistência técnica. Luciano@rennertextil.com.br Skype: Luciano.rennertextil www.rennertextil.com.br |
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