ÁREA: Materiais
TÍTULO: PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE ALTERABILIDADE DE COMPÓSITOS CONSTITUÍDOS POR POLIPROPILENO E REJEITOS DE MÁRMORE
AUTORES: SOUZA, L.R. (CETEM) ; RIBEIRO, R.C.C. (CETEM) ; CARRISO, R.C.C. (CETEM) ; SILVA, L.P. (IMA-UFRJ) ; VISCONTE, L.L.Y. (IMA-UFRJ) ; PACHECO, E.B.A.V. (IMA-UFRJ)
RESUMO: A extração de mármore cresce expressivamente para atender a demanda da construção civil. A disposição inadequada dos rejeitos dessa rocha no meio ambiente causa assoreamentos de rios, problemas respiratórios, assim como poluição visual. Sendo assim, objetivo deste projeto é analisar as propriedades mecânicas e de alterabilidade de compósitos poliméricos a base de polipropileno (PP) e rejeitos de mármore. Os compósitos foram submetidos aos ensaios de impacto Izod à 23oC antes e após os ensaios de alterabilidade, exposição à névoa salina, umidade e UV. Resultados preliminares indicaram a possibilidade de utilização de até 60% em massa de rejeito, com uma elevada resistência ao impacto, viabilizando sua utilização como carga e autenticando um fim ecologicamente correto a esse rejeito.
PALAVRAS CHAVES: compósito, rejeito de mármore, polipropileno
INTRODUÇÃO: O polipropileno origina-se de uma resina termoplástica produzida a partir do gás propileno que é um subproduto do refino do petróleo. Em seu estado natural, a resina é semitranslúcida e leitosa e de excelente coloração, podendo posteriormente ser aditivada ou pigmentada. Suas principais características são: baixo custo dentre os plásticos, fácil usinagem, regular resistência ao atrito, boa estabilidade térmica, alta resistência ao entalhe, o mais leve dos plásticos, baixa absorção de umidade e significativa resistência ao impacto (MANO, 1991). O mármore é utilizado como matéria-prima ornamental na construção civil e ocasionalmente para fabricação de cal e/ou corretivos de solos. Geralmente, essa rocha é composta, por calcita e dolomita. Com a crise do petróleo nos anos 60 e 70 os materiais poliméricos atingiram preços exorbitantes. Para reduzir um pouco os custos de fabricação, os fabricantes de peças adotaram um procedimento antigo como meio de viabilização econômica: o uso de cargas minerais de baixo custo como aditivos em plásticos e borrachas com fins não reforçantes. No entanto, a visão de servir apenas como enchimento ficou ultrapassada, pela possibilidade de grandes alterações nas propriedades dos materiais (RABELLO, 2000). Em compósitos poliméricos, as cargas minerais possuem a finalidade de redução de custo, melhoria do processamento, controle de densidade, efeitos ópticos, controle da expansão térmica, retardamento de chama, modificações no que se refere às propriedades de condutividade térmica, resistência elétrica e susceptibilidade magnética, além da melhora de propriedades mecânicas, tais como a dureza, resistências à tração, flexão e ao impacto (LIMA, 2007).
MATERIAL E MÉTODOS: O PP utilizado foi o tipo: 0810, índice de fluidez=12g/10 min (2,16 Kg/230ºC) e densidade de 0,903 g/cm³. Os rejeitos de mármore são oriundos do Espírito Santo. Os mesmos foram peneirados até a obtenção de uma granulometria inferior a 0,037 mm. Após o peneiramento, foram secos em estufa a 70ºC, por 24 horas. O processamento dos compósitos foi realizado por meio da extrusora dupla-rosca modelo DCT 20, 20 mm, marca Teck Trill, com L/D=36, utilizando-se uma velocidade de 200 rpm, com zonas de temperaturas compreendidas entre 165ºC e 230ºC. Os teores de mármore utilizados foram: 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70%, em massa. Para melhor identificar as fitas foram utilizados sais inorgânicos capazes de pigmentar os compósitos. A densidade dos compósitos foi determinada segundo a norma ABNT 08/98. A partir das fitas obtidas da extrusora, foram confeccionados corpos-de-prova. Efetuou-se o ensaio de resistência ao impacto Izod a 23ºC, segundo a norma ASTM D256. Para o ensaio de exposição à névoa salina, as fitas foram pesadas. Após esta etapa, as mesmas foram condicionadas na câmara e sob a ação de spray salino por 6 horas e secagem por 12 horas, totalizando 1 ciclo, durante o qual a temperatura foi mantida em (40 ± 5)ºC. Passados 30 ciclos, as fitas foram pesadas, obtendo-se o peso final. No ensaio de exposição aos raios UV, mediu-se o brilho das fitas. Em seguida foram colocadas na câmara. Ao final de 50 ciclos, executou-se a medição do brilho final e foram observadas possíveis alterações físicas, de acordo com a norma ASTM G 53/91. Durante a exposição à umidade, as fitas foram pesadas e mediu-se o brilho inicial. Ao fim dos 30 ciclos de 24 horas cada, as fitas foram secas. Em seguida, foram feitas as medições de brilho e pesagem final, segundo a norma ABNT/NBR 8095/83.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 apresenta os resultados dos processamento dos compósitos, verificou-se que a incorporação de 60% em massa de rejeito representa o máximo a ser adicionado ao PP. A tentativa de utilização de 70% em massa de rejeito, não apresentou processamento adequado na extrusora, limitando o teor de rejeito em 60% em massa. A densidade determinada do PP puro foi 0,945 g/cm³, compatível com o valor da literatura, 0,920 g/cm³ (MANO, 1991). Observou-se também que após a adição de 30% em massa de rejeito houve um aumento considerável da densidade, que permaneceu constante até a utilização de 60% em massa de carga. Podemos observar na Figura 2 que os resultados de resistência ao Impacto Izod obtidos para os compósitos de PP com rejeitos de mármore foram bastante satisfatórios. Determinou-se que a aplicação de rejeito de mármore na matriz de polipropileno proporciona um aumento bastante expressivo e crescente na resistência ao impacto, principalmente nos teores de 20 a 50% em massa. O resultado mais considerável foi obtido com 50% de rejeito, o qual apresentou um aumento de mais de 400% na resistência ao impacto comparado ao PP puro. A partir de 60% em massa de rejeito, observou-se uma queda nessa propriedade, possivelmente, pela baixa homogeneização do compósito. Contudo, essa propriedade ainda mostrou-se superior comparado ao valor obtido para o PP puro. Em relação aos ensaios de alterabilidade (exposição à névoa salina, raios ultravioletas e umidade), não foram observadas variações físicas perceptíveis nos compósitos ensaiados. Tal fato revela a potencialidade de utilização desses compósitos como materiais de revestimento interno e externo. No entanto, existe a necessidade de que todos os ciclos dos ensaios sejam realizados, para obter-se uma conclusão melhor definida.
CONCLUSÕES: Pode-se afirmar que existe a possibilidade de incorporar até 60%, em massa, de rejeito de mármore na geração de compósitos poliméricos. Os compósitos obtidos apresentaram resultados satisfatórios nos ensaios preliminares de alterabilidade, imperceptíveis alterações físicas a intempéries como chuva, raios ultravioletas e salinidade. Também foi verificada uma elevada resistência ao impacto Izod. Desta forma, pode-se sugerir a aplicação desses compósitos em produtos ecologicamente e economicamente viáveis, situando o rejeito de mármore corretamente no meio ambiente.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq. Ao CETEM e ao IMA da UFRJ. À Ipiranga Petroquímica S.A. Ao Tribel, Koleta Ambiental S.A. e CRR.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. G 53-96: Standard Practice for Operating Light-and Water Exposure Apparatus (Fluorescent UV - Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic Materials. Philadelphia: ASTM, 1991.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. D256: Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics. Philadelphia: ASMT, 1993.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8094/83: Ensaio de Corrosão por Exposição à Névoa Salina. Rio de Janeiro: ABNT, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8095/83: Ensaio de Corrosão por Exposição à Umidade. Rio de Janeiro: ABNT, 1983.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 08/98: Determinação da Densidade Relativa. Rio de Janeiro: ABNT, 1998.
LIMA, A. B. T. Aplicações de Cargas Minerais em Polímeros. Dissertação (Mestrado). Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo - Universidade de São Paulo. São Paulo, 2007.
MANO, E. B. Polímeros como Materiais de Engenharia. Editora Edgard Blücher Ltda. São Paulo, 1991.
RABELLO, M. Aditivação de Polímeros. Editora Artliber. São Paulo, 2000.
