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USO DA FIBRA DE SISAL E TERMOPLÁSTICOS RECICLADOS PARA PRODUÇÃO DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS

E.P. da Silva , A.C. Ancelotti Jr. e N.G. Costa

Departamento de Mecânica, Instituto de Engenharia Mecânica, Escola Federal de Engenharia de Itajubá, Av. BPS, 1303, Bairro Pinheirinho, Itajubá- MG, cep:37500-000

Palavras-chave: Fibra de Sisal, compósito polimérico, reciclagem, moldagem injeção, propriedades mecânicas.

Resumo

A utilização de termoplásticos reciclados para a obtenção de compósitos, pode ser uma solução para o reaproveitamento destes materiais em aplicações mais nobres. O uso do material reciclado é justificado pelo baixo preço de aquisição e também por questões ambientais. A fibra de sisal, utilizada como reforço, pode substituir elementos de reforço sintético em diversas aplicações, atribuindo ao material compósito uma série de vantagens tais como o baixo custo, biodegrabilidade e reciclabilidade, destacando-se entre elas a melhoria das propriedades mecânicas dos polímeros convencionais. Todos estes fatores demostram a viabilidade econômica na utilização da fibra como reforço em compósito de matriz polimérica reciclado. No presente trabalho, a fibra de sisal foi lavada em água com agitação mecânica, com a finalidade de retirar possíveis contaminantes. Em seguida foram secas, cortadas e peneiradas em uma peneira de 1,00 mm para uniformização das fibras, procurando-se obter fibras com aproximadamente 1 a 3 mm de comprimento. As fibras foram submetidas à diversos tratamentos visando-se estudar o comportamento térmico e melhoras na adesão fibra matriz. Preparou-se então soluções aquosas de Al(OH)3, Mg(OH)2 , Na4B2O7 e NaOH todas com concentrações a 10% em peso, nas quais as fibras foram imersas por 1 hora. Em seguida, as amostras foram secas e submetidas à ensaios de TGA - Análise Termogravimétrica.

Os polímero utilizado foi POM - Poliacetal Copolímero. As amostras de POM reciclado foram obtidas de peças refugadas da produção e submetidas ao processo de reciclagem industrial em moinho de facas. As amostras de POM reciclado e virgem, foram estufadas 3 horas a 75º C. As fibras de sisal foram estufadas por 4 horas a 75º C. Após misturou-se a fibra aos polímeros em proporções de 5% e 10% em peso e os compósitos foram obtidos por moldagem via injeção de acordo com a norma ABNT NBR-7144 - "Moldagem por injeção de corpo de prova de materiais termoplásticos".

Os corpos de prova obtidos foram caracterizados mecanicamente conforme norma ABNT-P-MB 1163 "Determinação de propriedades mecânicas das matérias plásticas" com velocidade de ensaio de 5 mm/s e temperatura ambiente.

O ensaio de resistência ao impacto - Método Charpy (comparativo), foi realizado conforme norma ASTM D256, utilizando-se um pêndulo incidente de 2,7 J com temperatura ambiente, foram feitos dez ensaios em corpo de prova usinados nas dimensões de 50x12x3,5 mm com entalhe em U de 2 mm de profundidade e com vão de 40,5 mm. As análises microscópicas foram feitas em um microscópio óptico, com a finalidade de se verificar a adesão entre a fibra/matriz, possíveis degradações sofridas pela fibra e defeitos de processamento dos corpos de prova.

Os resultados obtidos na análise termogravimétrica da fibra para os diversos tratamentos indicou que a fibra (isoladamente) pode ser submetida a temperatura máxima de 190º C e que o tratamento com Al(OH)3 , Mg(OH)2 causou um isolamento

térmico, elevando a temperatura máxima de aplicação para cerca de 230º C. O processo de injeção se mostrou satisfatório para a produção dos compósitos, fornecendo uma distribuição aleatória da fibra na matriz. A adesão interfacial fibra/matriz não foi satisfatória, visto que ao se analisar as fraturas obtidas no ensaio de tração houve um desprendimento da fibra na matriz, o que em contraposição significa que a fibra é bastante resistente.

Nas tabelas abaixo mostra os resultados obtidos no ensaio de tração sem e com reforço respectivamente.


Os ensaios mecânicos mostraram um aumento da tensão de ruptura de ordem de 14,7%, e uma diminuição do alongamento na ruptura de 8 a 9% , em relação as amostras sem reforço, caracterizando assim uma mudança de comportamento na ruptura de dúctil para frágil. O módulo de elasticidade dos compósito não teve variação significativa ficando em torno de 2 GPa. A resistência ao impacto do compósito POM/sisal diminuiu, demostrando um leve aumento da rigidez do compósito. A porcentagem de água absorvida aumentou com o aumento da porcentagem de sisal adicionado à matriz. Em geral, os melhores resultados foram para os compósito de matriz virgem, porém com diferenças pouco significativas em relação aos resultados obtidos para os compósitos de matriz reciclada, demostrando ser viável a utilização da matriz reciclada.


Agradecimentos: À FAPEMIG - Fundação de Amparo à pesquisa de Minas Gerais, pela concessão da bolsa de Iniciação Científica.

Referências:

- Mano, E. B., "Polímeros como materiais de engenharia", 1991, editora Edgard Blucher Ltda;

- Cintra, J.S., "Influência de modelos de orientação de fibras curtas nas propriedades físicas e mecânicas de Termopláticos reforçados", Cbpol - 1995;

- Mattoso, L.H.C, - "Conferência Internacional de Compósitos Reforçado com Fibras Vegetais"- Polímeros Ciência e Tecnologia - ano IX n.2, pg 16, 1999;