Influência da presão de compressão nas propriedades mecânicas de compósitos de polipropileno e pó de serra de itaúBA



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InfluÊnCIa da pressão de compressão NA CONSTANTE DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE compósitos DE polIPROPIleno e pó de serra de itaúba

Ricardo R. Campomanes1; Ruth M.C. Santana2; Júlia G. da Silveira1; Daiane C. de Lima1.

Av Alexandre Feronato 1200, St Industrial, Sinop-MT. CEP 78557-267 -ricardo_speru@yahoo.com.br

1 - Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT, Campus de Sinop, Sinop – MT

2 - Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, Porto Alegre - RS



RESUMO
O estado de Mato Grosso conta com o maior número de madeireiras do país gerando grandes quantidades de resíduos de madeira. O plástico é outro material consumido pela sociedade gerando grandes volumes de resíduos. Por outro lado, compósitos poliméricos reforçados com fibras vegetais é uma alternativa de uso destes materiais pelo seu bom desempenho, contribuindo para a preservação ambiental. No intuito de se dar um uso prático a esses resíduos, o objetivo é a produção de compósitos termoplásticos com pó de madeira (PM) e avaliar a influência das condições de processamento nas propriedades físicas dos mesmos. Os materiais utilizados foram polipropileno (PP) pós-consumo e PM de itaúba. A mistura de PP/PM (70/30) foi processada por compressão à temperatura de 180oC, sendo variado a pressão de compressão de 3 a 15 ton. Os resultados mostraram que a pressão de processamento dos compósitos influência algumas das propriedades térmicas e mecânicas dos compósitos.

Palavras-chave: Reciclagem, Polipropileno, Pó de Madeira, Compósitos Termoplásticos, Condutividade Térmica.

INTRODUÇÃO

As características típicas dos plásticos como os produtos mais versáteis, pela sua leveza, impermeabilidade, entre as mais importantes assim como o baixo preço e induzem um alto consumo pela sociedade em suas aplicações em diversos setores, desde embalagens em geral até produtos para setor de construção civil. Mas, o custo para recuperar a maior parte dos polímeros pós-consumo é geralmente maior a da aquisição de materia prima virgem, além de que a resina reciclada normalmente não apresentam as mesmas características típicas do material virgem (1).

Outro tipo de resíduo é o pó de madeira sendo um problema nas industrias madeireiras por apresentar baixa densidade conseqüentemente precisam-se de mais espaço para armazenamento (2). Geralmente, o destino final dos resíduos é através da queima, causando poluição do ar, com consequências negativas para a saúde da população (3). Na região centro oeste do Brasil se encontram concentradas o maior número de indústrias medeireiras, sendo as espécies mais exploradas cedrinho, itauba, jatoba e champagne.

Uma alternativa de dar um valor a estes resíduos é a reciclagem mecânica, produzindo compósitos poliméricos, onde a fase continua é a matriz polimérica e fase dispersa a fibra vegetal. Muitos autores da literatura tem estudado compósitos termoplásticos, entre eles os de poliporpileno-PP e/ou polietileno-PE reforçado com pó de madeira (4,5,6). Por outro lado o processamento de compósitos termoplásticos requere de usar temperaturas acima da fusão do polímero acima dos 190oC o que poderia influenciar na degradação térmica da fibra vegetal, liberando voláteis, causar a descoloração, odor e fragilização dos compósitos.

Neste sentido, o objetivo de este trabalho é produzir compósitos termoplásticos utilizando resíduos de PP e pó de madeira da espécie itaúba e investigar o efeito da pressão de compressão sobre suas propriedades de isolamento têrmico e a resistencia mecânica ao impacto.
MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais e Processamento

Os materiais utilizados foram PP pós-consumo provenientes de embalagens de produtos de limpeza e o pó de madeira (PM) da espécie Mezilaurus itauba. O PM passou por separação granulométrica, usando um sistema de peneiras, sendo selecionado o tamanho de grão entre 600-1200 m. Para eliminar a umidade, o PM foi colocado numa estufa durante quatro horas a 70oC. As embalagens de PP foram moidas em um moinho de facas até a forma de flocos de tamanho médio de 5-8 mm. Os compósitos foram formulados com PP com 30%mm de PM na proporção em peso de 70/30 para todas as amostras. A mistura de PP/PM foi processada por moldagem por compressão a 180ºC, o tempo de residência total foi de 10 minutos, depois resfriado com agua durante um minuto e com ar a 25 ºC durante 10 minutos. A pressão de compressão foi o único parâmentro de processamento que foi variado a cada manufatura do compósito de 3 a 15 toneladas.



Caracterização

Os compósitos de PP/PM foram caracterizados por testes físicos e mecânicos. A densidade dos compósitos foi obtida por picnometria baseado na norma ASTM D 792-91 naqual foi utilizado agua destilada. Também foi realizado um seguimento da absorção de água nos compósitos baseado na norma ASTM D570.

A propriedade mecânica usada neste trabalho foi a resistência ao impacto baseado na norma ASTM D 256, usando um equipamento de impacto Izod: Marca Ceast, modelo Impactor II, que mede a energia requerida para quebrar o corpo de prova de formato retangular. O ensaio para determinação da resistência ao Impacto Izod foi realizado em corpos de provas sem entalhe e pêndulo de 0.5J.

Para a avaliação do isolamento térmico, a través da condutividade térmica do compósito PP/PM foi construído uma pequena caixa de isopor com paredes de espessura de 1 cm o qual apresenta uma janela de dimensões de 4cmx4cm, local onde se encaixou o compósito a ser estudado. A parte superior da caixa foi inserida um termômetro, para medir a temperatura no interior da caixa (Ti). Segundo estudos realizado por Mesa et al.(7), explicam a forma de determinar a constante de condutividade térmica usando também uma caixa totalmente fabricado de placas moldadas de resíduos de espuma de poliuretano gerados no setor industrial de calçados, o qual difere dos produzidos neste trabalho aonde somente a placa do compósito de PP/PM foi inserida na janela da caixa de isopor (Figura1).





Figura 1: Representação do sistema de experimento para isolamento térmico.
A determinação da constante de condutividade térmica da placa do compósito inserida numa caixa de geometria retangular é obtida fazendo uso da Lei de Fourier que relaciona o fluxo de calor com as dimensões da placa e a diferença de temperatura interna e externa da caixa.
∂ Q ∕∂ t<= −kA ∆T∕∆x (1)
Sendo ∆x e A, a espessura e a área da placa, ∆T a diferença de temperaturas entre as duas faces da placa (interna e externa). O calor que atravessa a placa por unidade de tempo (∂Q ∕∂t) pode ser determinado colocando um cubo de gelo dentro da caixa, medindo a perda de massa do gelo no intervalo de tempo de cada medida.
RESULTADOS E DISCUSSÃO

Propriedades Físicas

A Figura 2 mostra a porcentagem de absorção de água em função do tempo de imersão. Observe-se que para tempos de imersão maiores de 24 horas o percentual mostra maior variação para os compósitos preparados com pressões de compresão de 3 e 7 toneladas. Isso ocorre porque a essas pressões mostram-se insuficiente para encapsular todas as partículas de pó de madeira na matriz polimérica. Para tempos de imersão superior a 48 horas, a menor taxa de absorção de água corresponde a compostos fabricados com a maior pressão de compresão o que é unm indicativo que o material é mais compacto e de menor teor de vazios.




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