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Abstract:
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Materiais com poros interconectados são comumente usados em diversas aplicações de filtragem, como, por exemplo, purificação de água, filtração de metais fundidos e filtração de gases quentes. Se por um lado, os filtros devem conter uma estrutura de elevada porosidade aberta; em contrapartida, esses materiais devem apresentar resistência mecânica suficiente para suportar a queda de pressão durante o processo de filtração. O objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade de produção de tubos porosos, em compósitos de matriz cerâmica e metálica reforçados por fibras, via extrusão termoplástica de pós, para aplicação em processos de filtração. A extrusão termoplástica é um processo contínuo, capaz de promover um alto nível de alinhamento de fibras na direção de extrusão, sem que haja excessiva fratura de fibras durante o processamento. Pós de alumina e superliga de níquel foram selecionados para formar a matriz dos compósitos de matriz cerâmica e metálica, respectivamente. Fibras curtas de alumina foram utilizadas como reforço. Como componentes do sistema ligante foram utilizados polietileno de baixa densidade (LDPE), parafina (PW) e ácido esteárico (SA). Diferentes proporções entre LDPE-PW-SA foram estudadas a fim de desenvolver um sistema ligante apropriado ao processo. A evolução da viscosidade da mistura em função do teor de sólidos foi estudada e comparada a diversos modelos de viscosidade. Após o desenvolvimento do feedstock de extrusão, 30 % em volume de fibras foram adicionadas a mistura. Tubos com 4,5 a 10,0 mm de diâmetro, com 0,6 e 1,0 mm de espessura foram então extrudados com sucesso, após sucessivas etapas de ajuste dos parâmetros de extrusão. Análises microscópicas confirmaram o alinhamento satisfatório das fibras. Finalmente, após a sinterização dos tubos a 1300 ºC durante 60 minutos, meso e macroporosidades foram identificadas através de análises porosimétricas por intrusão de mercúrio, totalizando um volume de poros de, aproximadamente, 41 e 36 % nos tubos de matriz cerâmica e metálica, respectivamente. O nível de porosidade, bem como o tamanho médio de poros, foi considerado adequado à aplicação em certos processos de filtração, em especial a filtração de gases quentes. |
