Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: RELAÇÃO DA INTERAÇÃO DO POLIPROPILENO COM MINERAIS NA RESISTÊNCIA MECÂNICA DO COMPÓSITO GERADO
AUTORES: Veloso, F. (FUNDAÇÃO TÉCNICO EDUCAIONAL SOUZA MARQUES) ; Ribeiro, R.C. (CENTRO DE TÉCNOLOGIA MINERAL - CETEM)
RESUMO: Com uma perspectiva de aumentar em 45% até 2020 a produção nacional de rochas
ornamentais o setor tem como grande desafio o reaproveitamento racional dos
resíduos oriundos do corte e beneficiamento dessas rochas, tornando-o um
subproduto economicamente viável para sua comercialização.
Neste contexto, surge a indústria polimérica que é capaz de absorver esses
resíduos na forma de carga mineral para incorporação desta na matriz de
polipropileno.
PALAVRAS CHAVES: compósito; rochas ornamentais; polipropileno
INTRODUÇÃO: Em quarto lugar na produção mundial de rochas ornamentais em 2011 e com produção
de 9,3 milhões de toneladas em 2012, a perspectiva do Brasil é aumentar 45%
dessa produção em apenas oito anos (ABIROCHAS, 2013). No entanto, atrelado a
essa produção, observa-se a geração de uma quantidade significativa de resíduos,
gerados durante o corte e o beneficiamento das rochas, que podem acarretar
grandes impactos ambientais além de problemas econômicos para o setor, que tem
como grande desafio o reaproveitamento racional desses resíduos, tornando-o um
subproduto economicamente viável para sua comercialização,
Atualmente, existem diversos estudos para a aplicação desses resíduos em vários
setores industriais, como na produção de cerâmica, de papel, de cosméticos, como
fertilizantes, dentre outros. Nesse contexto, aparece a indústria polimérica,
que utiliza, anualmente, toneladas de cargas minerais para a geração de
compósitos poliméricos, visando à redução de custos e melhora em suas
propriedades mecânicas (LIMA, 2007). Baseado nisso, esse setor seria um possível
nicho para absorção dos resíduos de rochas em seu processamento.A escolha
correta da matriz polimérica e da carga, bem como a proporção entre ambas é
fundamental e, as características finais do produto dependerão das propriedades
desses materiais. O tamanho, a forma, bem como sua aderência a matriz são
características importantes para serem avaliadas na carga.
Dessa forma, o objetivo do trabalho consiste em incorporar resíduos minerais em
diferentes granulometrias na matriz de polipropileno para avaliação da
influência do tamanho de partícula e dos minerais presentes nos resíduos
utilizados.
MATERIAL E MÉTODOS: Os resíduos, são oriundos do corte das seguintes rochas ornamentais: calcário
sedimentar do Ceará, mármore do Espírito Santo, pedra sabão de Minas Gerais e
granito do Espírito Santo, RCS, RM, RPS, RG, respectivamente. Os resíduos foram
trabalhados nas granulometrias inferiores a 0,149 mm, 0,044 mm e 0,020 mm e
posteriormente submetidos a análise química e mineralógica.
Os compósitos foram processados da extrusora dupla-rosca, com L/D=26, com
velocidade de 200 r.p.m. e zonas de temperatura compreendidas entre 165 e 230
ºC. O teor dos resíduos utilizado foi 10%, em massa, e cada compósito foi
moldado por injeção em máquina Battenfeld a 230ºC.
O comportamento mecânico dos compósitos foi determinado por ensaios de flexão e
resistência ao impacto Izod a 23 °C, norma ASTM D 790 e ASTM D 256,
respectivamente.
Por meio do software Hyperchem 7.0, modelou-se a estrutura do PP e dos minerais
mais representativos dos resíduos e determinou-se a conformação mais estável de
cada molécula.
Interagiu-se a conformação mais estável do PP com cada um dos minerais.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados da análise mineralógica corroboraram com os resultados da análise
química. O resíduo de granito apresentou picos de quartzo e do feldspato albita,
o resíduo de pedra sabão apresentou picos de talco, o resíduo de calcário
sedimentar apresentou picos de calcita e o mármore apresentou picos de calcita e
dolomita.
Nos resultados de resistência ao impacto dos compósitos pode-se observar que o
menor tamanho de partícula do resíduo (0,02 mm) favorece o aumento da
resistência mecânica dos compósitos, independente do tipo de resíduo, visto que
o aumento da área superficial propicia maior interação com o polipropileno,
refletindo nos maiores valores de resistência ao impacto. Quando se compara os
melhores desempenhos entre os compósitos, verifica-se que àqueles formados com
resíduos de granito apresentaram maiores valores (40 J.m) visto que a elevada
concentração de quartzo aumenta a dureza do compósito.
Os resultados de módulo de resistência à flexão dos compósitos, prevê que os
compósitos formados por pedra sabão obtiveram os maiores valores (130 MPa), em
função das características do mineral talco, que confere menor dureza e maior
flexibilidade ao compósito, entretanto o RG também apresenta valores elevados.
Os resultados obtidos pela modelagem molecular demonstra que os sistemas
apresentaram valores de energia potencial inferiores ao valor apresentado pelo
PP isolado (19,78 J), indicando que a interação é favorável. Porém, a melhor
interação foi com o feldspato e com quartzo possivelmente, devido às ligações
intermoleculares do tipo pontes de hidrogênio, realizadas entre os hidrogênios
do PP e os oxigênios desses minerais. O que pode ser comprovado pelo aumento da
resistência mecânica do compósito de Resíduo de Granito que apresenta esses
minerais.
CONCLUSÕES: Pôde-se concluir que cada mineral apresenta interação diferenciada com o PP e tal
interação refletirá em suas propriedades mecânicas. Dessa forma, conhecendo-se
previamente a composição mineralógica de um resíduo, pode-se utiliza-lo com mais
precisão na formulação de um compósito.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq pelo apoio financeiro, ao CETEM e ao INT pela infraestrutura. À Técnica
Michelle Teixeira e aos técnicos Carlos Alberto e Renato Barros.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ABIROCHAS – Associação Brasileira da Indústria de Rochas Ornamentais, Informe 06/2013, São Paulo – SP, Brasil.
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, Brasil. 2007.
TRINDADE, T., ESTEVES, A. C. e TIMMONS, A. B. Nanocompósitos de matriz polimérica – Química Nova, V. 27, N° 5, 2004.