Desenvolvimento de compósito isolante termoelétrico e avaliação das propriedades e estabilidade térmica

O mercado de isoladores termoelétricos envolve o desenvolvimento de isoladores para soluções nas indústrias metalúrgica, siderúrgica, naval, automotiva e principalmente de fundição e aciarias que trabalham em alta temperatura. Os principais equipamentos que utilizam isolantes termoelétricos são fornos a arco elétrico, a indução e de cadinho, bobinas de fornos e indutores, coletores automotivos, equipamentos eletrônicos e eletrodomésticos e principalmente isolantes termoelétricos desenvolvidos sob encomenda para a solução do cliente. Entre as principais características dos isolantes termoelétricos estão a resistência mecânica, rigidez dielétrica, resistência à altas temperaturas, resistência à absorção de água, resistência à absorção de óleo e comportamento inerte em relação à contaminação externa. Todos os isoladores termoelétricos possuem suas vantagens e desvantagens, o que direciona a necessidade de desenvolver o melhor custobenefício para cada aplicação. Dentre os isoladores termoelétricos existentes no mercado, existem materiais isolantes termoelétricos flexíveis como chapa de mica, materiais a base de fibra de vidro com elastômero, chapas de micanite e folhas de mica impregnadas com resina de silicato. Com relação aos isolantes termoelétricos rígidos, destacam-se as placas de mica moscovita e flogopita à base de resina de silicato, chapas à base de tecido de fibra de vidro impregnado com resina epóxi, poliéster, Celeron e silicone. Todos esses isoladores podem ser fabricados como moldados contínuos, chapas laminadas e tubos. Os isoladores termoelétricos podem ser fabricados por processos de usinagem como torno e fresa convencionais, serra de corte e CNC, entre outros. Dentre as muitas opções, o mercado segue em contínuo desenvolvimento e adaptação devido à alta demanda e competitividade, necessitando aprimorar os isoladores termoelétricos no monitoramento dos equipamentos, aliado à redução dos custos de isolamento para se manter competitivo. Nestes cenários, a presente dissertação discute o desenvolvimento de um novo isolante termoelétrico, de classe térmica (R) que trabalhará acima de 220 ºC, com rigidez dielétrica de 10 kV/mm e melhor resistência mecânica. Este material foi desenvolvido com tecido de fibra de vidro entrelaçado, impregnado com resina termorrígida, prensado sob alta pressão e temperatura simultaneamente. O isolador compósito polimérico com estrutura de fibra de vidro é classificado como material polimérico termorrígido e foi desenvolvido para atender equipamentos onde os isoladores requerem trabalho em alta temperatura sem perder as características de isolamento. Por se tratar de um isolante nacional com matérias-primas também nacionais vale destacar o baixo custo em relação a outros isoladores. Os ensaios demonstram que o material polimérico desenvolvido suporta 10 kV/mm e temperatura da ordem de 220 °C, tendo ainda uma baixa condutividade térmica de aproximadamente 0,400 W/mK e mostrando ainda elevado calor especifico de cerca de 790 J/kgK.