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Informação profissional para a indústria de plásticos portuguesa
Investigação centra-se na obtenção de aditivos a partir de fontes renováveis

Novos aditivos ignífugos e técnicas de caracterização aplicadas ao setor da construção e da mobilidade

José Vicente Izquierdo Núñez, investigador do Laboratório de Caracterização da Aimplas

29/08/2022
Atualmente, um grande número de setores e indústrias, tais como a indústria de fabricação de veículos de transporte ou a indústria da construção, fazem uso cada vez mais intensivo de materiais poliméricos (para além de materiais que poderiam ser considerados tradicionais, tais como materiais metálicos e os seus derivados, materiais orgânicos ou materiais de pedra ou terra).

A principal vantagem destes materiais poliméricos em relação a outros materiais tradicionais seria a combinação de baixo peso e múltiplas funcionalidades, tais como isolamento térmico e acústico, impermeabilidade, resistência e variedade de formas e acabamentos; contudo, estes materiais podem ter uma desvantagem em relação a outros materiais devido à sua elevada inflamabilidade. Esta elevada inflamabilidade pode ser um fator a ter em conta ao estabelecer sistemas de segurança ou de proteção, tanto ativos como passivos, contra a possibilidade de um incêndio no ambiente em que se encontram. A fim de superar a desvantagem da sua elevada inflamabilidade, estes materiais poliméricos podem ser modificados de modo a poderem ser dotados de capacidades ignífugas e, assim, melhorar consideravelmente o seu comportamento face ao fogo.

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A elevada inflamabilidade é a principal desvantagem dos materiais poliméricos face aos demais.

A melhoria deste comportamento dos materiais poliméricos face ao fogo tem sido geralmente conseguida através da sua combinação com compostos do tipo halogéneo. A maioria destes compostos não é atualmente permitida, uma vez que, em caso de combustão dos materiais que os contêm, são emitidos gases tóxicos. Por esta razão, diferentes setores ou indústrias estão mais inclinados para a utilização de aditivos ignífugos não halogenados, tais como os compostos de alumínio, de fósforo e de magnésio. O problema é que a síntese destes aditivos consome matérias-primas fósseis como o fósforo, que é um recurso limitado do qual se estima que as reservas acessíveis se esgotarão em menos de 100 anos.

A fim de evitar a utilização destas matérias-primas para a síntese de aditivos ignífugos, está a ser promovida a investigação para a sua obtenção a partir de fontes renováveis, para que possam ser produzidos aditivos que combinem baixa toxicidade (uma vez que não são halogenados) e a utilização de recursos renováveis em vez de matérias-primas fósseis. Como contrapartida à sua baixa toxicidade e natureza renovável, estes tipos de aditivos tendem a ter uma baixa resistência a temperaturas elevadas, o que torna muito difícil a sua aplicação na síntese de polímeros ignífugos, uma vez que a sua incorporação no processo de produção leva à sua degradação durante o processamento.

Esta desvantagem da degradação torna necessário desenvolver e utilizar sistemas que protejam estes aditivos dos efeitos adversos da alta temperatura de processamento durante a produção de polímeros. A microencapsulação é uma metodologia utilizada em diferentes setores, tais como o alimentar, o cosmético e o farmacêutico, para aumentar a estabilidade térmica dos aditivos naturais e assim controlar a taxa de migração, se necessário. Esta técnica de encapsulação também tem sido aplicada nos últimos anos para o processamento de polímeros.

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Uma vez sintetizados e desenvolvidos, os materiais poliméricos ignífugos podem utilizar-se no fabrico de peças para setores como a construção, mobilidade e transportes.

Uma vez sintetizados e desenvolvidos, os materiais poliméricos ignífugos, devido às vantagens que proporcionam, podem tornar-se parte de um produto destinado à construção ou a outros setores relacionados com a mobilidade e o transporte, tais como o aeronáutico ou o marítimo, a indústria elétrica e eletrónica, etc. Cada um destes setores industriais pode ser regido por regulamentos específicos aplicáveis, como no caso dos produtos de construção, que podem ser classificados de acordo com a sua reação ao fogo.

No que diz respeito aos produtos de construção, desde a entrada em vigor da Decisão da Comissão (2000/147/CE) que aplica a Diretiva 89/106/CEE do Conselho, foi estabelecida uma classificação que se reflete na norma UNE-EN 13501-1. Esta classificação determina sete categorias possíveis de comportamento face ao fogo, denominadas Euroclasses, que são A1, A2, B, C, D, E e F, ordenadas do melhor ao pior desempenho face ao fogo dos materiais avaliados, incluindo em alguns casos classificações adicionais que refletem a produção de fumo (s1, s2 e s3 para baixa, média ou alta produção de fumo) e a presença de gotas inflamadas (d0, d1 e d2 para nenhuma, média ou alta queda de gotas ou partículas inflamadas). Os testes para avaliar estes materiais a fim de determinar a classificação face ao fogo de um determinado produto podem ser pouco eficientes em termos do tempo necessário para a análise e da grande quantidade de material consumido na sua caracterização.

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O projeto Ignition, desenvolvido pela Aimplas, Instituto Tecnológico do Plástico, tem um duplo objetivo: por um lado, pretende sintetizar aditivos ignífugos inovadores a partir de recursos renováveis, a fim de garantir um baixo impacto ambiental associado à sua produção e uma baixa toxicidade dos seus produtos gerados em caso de combustão, garantindo, através da sua adição, uma elevada proteção contra o fogo dos produtos que acompanham; por outro lado, pretende desenvolver novas metodologias de análise para a caracterização dos materiais contra o fogo com base em ensaios de calorimetria de cone (ISO 5660-1), através dos quais será obtida uma grande quantidade de informação sobre os materiais poliméricos avaliados, permitindo a sua classificação de acordo com a sua resposta ao fogo, otimizando o tempo de análise e o consumo dos materiais necessários para a sua avaliação e, ao mesmo tempo, permitindo estabelecer uma aproximação aos resultados e classificação obtidos por outros métodos de ensaio estabelecidos.

Este projeto é financiado pelo Departamento da Economia Sustentável, dos Setores Produtivos, do Comércio e do Trabalho da Generalitat Valenciana (governo da Comunidade Valenciana) através de subvenções do IVACE (Instituto Valenciano para a Competitividade Empresarial) com o cofinanciamento dos fundos FEDER da UE, no âmbito do Programa Operacional FEDER da Comunidade Valenciana 2014-2020. Estas subvenções destinam-se a centros tecnológicos da Comunidade Valenciana para o desenvolvimento de projetos de I&D não económicos realizados em cooperação com empresas, para o exercício financeiro de 2021.
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