Atributos de compósitos termoplásticos com detritos plásticos e vegetais

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1 Atributosdecompósitostermoplásticoscomdetritosplásticos evegetais BernardoZandomenicoDias UniversidadeFederaldoEspíritoSanto,LaboratóriodePlanejamentoeProjetos,Vitória,EspíritoSanto,Brasil JoãoLuizCalmon UniversidadeFederaldoEspíritoSanto,DepartmentofCivilEngineering,Vitória,EspíritoSanto,Brasil CristinaEngeldeAlvarez UniversidadeFederaldoEspíritoSanto,LaboratóriodePlanejamentoeProjetos,Vitória,EspíritoSanto,Brasil ABSTRACT:Thisresearchaimedtoinvestigatetheimplicationinresistancetomechanicalstress, waterabsorption,discoloration,oxidationandflammability,ofinsertingplasticandwoodwaste intotheformulationofthermoplasticcomposites.themethodusedconsistedofanalysisof scientificpaperspublishedinthescopusandwebofsciencedatabases,prioritizingresearch publishedaftertheyear2000.papersweregroupedaccordingtothetypeofcompositeanalyzed (virginorrecycled,andwithorwithoutwoodwaste)andastothepropertiesstudied.theresult isanoverviewoftheknowledgeaboutsomebasiccharacteristicsofthematerialverifying,e.g., thatcompositesmadefromrecycledpolymerstendtodiscolorlikethosemanufacturedwith virginpolymers,buthavereducedresistancetooxidationwhataffectstheirusefullife. RESUMO:Estapesquisaobjetivouinvestigaraimplicaçãonaresistênciaaosesforçosmecânicos, naabsorçãodeágua,nadescoloração,naoxidaçãoenainflamabilidade,dainserçãoderesíduos plásticosevegetaisnaformulaçãodecompósitostermoplásticos.ométodoutilizadoconsistiu da análise de trabalhos científicos publicados nas bases de dados Scopus e Web of Science, priorizandopesquisasdivulgadasapósoano2000.ostrabalhosforamagrupadosquantoaotipo de compósito analisado (virgem ou reciclado, e com ou sem resíduos vegetais) e quanto às propriedades estudadas. O resultado é um panorama do conhecimento atual a respeito de algumas características básicas do material verificandose, por exemplo, que compósitos fabricadoscompolímerosrecicladostendemadescolorirdeformasemelhanteaosfabricados compolímerosvirgens,porémtêmaresistênciaàoxidaçãoreduzida,oqueafetasuavidaútil. 1 INTRODUÇÃO Jáempregadosnaconstruçãocivilparaaconfecçãodepisos,mesasebancos,porexemplo,os compósitostermoplásticosapresentamumgrandepotencialdeabsorçãoderesíduos,comoos deorigemplásticaevegetal,trazendoconsigoaexpectativadereduziraquantidadedelixo destinadaaosaterrosedemateriaisvirgensnecessáriosàproduçãodenovoscomponentes (KazemiNajafietal.2006). ConformeKlyosov(2007),nosEstadosUnidos,naproduçãodecompósitostermoplásticoscom madeira,ouwoodplasticcomposites(wpcs),sãoamplamenteempregados,afimdesubstituir parte da matriz polimérica virgem, resíduos de Polietileno de Alta Densidade (PEAD), de PolietilenodeBaixaDensidade(PEBD),dePolipropileno(PP)edePoli(CloretodeVinila)(PVC). Geralmente,resinaspoliméricasproduzidasapartirderesíduosplásticos,provenientesdolixo urbano,custammenosqueresinasvirgens,sendoareduçãodocustofinaldosprodutosumdos principaisatrativosparaousoderesíduosplásticos(adhikaryetal.2008). 503

2 Porsuavez,cargasvegetaissãoempregadasemlargaescalaemcompósitostermoplásticos principalmenteparasubstituirpartedamatrizpolimérica,variandoalgumascaracterísticasdo compósitoparamelhor,enquantooutrasparapior,ebarateandooprodutofinal(klyosov2007). Segundooautor,ascargasvegetaismaisempregadasnosWPCsfabricadosnoEstadosUnidos são:farinhademadeira,serragemecascadearroz,sendoqueestascargassãotipicamente resíduosdaindústriamadeireiraedaagroindústria. Há também cargas vegetais que possuem o papel de melhorar consideravelmente algumas característicasmecânicasdocompósito,quesãoaschamadascargasreforçadoras(azwaetal. 2013).Entreelasestãoasfibrasdecânhamo,juta,sisalealgodão.Estascargasmuitasvezessão resíduos de processos industriais, entretanto, devido à pouca quantidade existente ou ao elevadocusto,aindanãosãoempregadasemlargaescala(klyosov2007). De modo geral, o emprego de resíduos plásticos e vegetais na produção de compósitos termoplásticosjáocorreemescalacomercial.porém,algumasdesuasimplicaçõesaindanão sãoconhecidasounãoestãototalmentecompreendidas,oquepodeacarretarnaescolhade umcompósitocomdeterminadacomposiçãoparalocaisouusosparaosquaiselenãoseria recomendado,alémdelevaracomportamentosdomaterialaosquaisnãoseesperava. 2 OBJETIVO O objetivo da pesquisa, que faz parte de um trabalho maior, foi investigar a implicação na resistênciaaosesforçosmecânicos,naabsorçãodeágua,nadescoloração,naoxidaçãoena inflamabilidade, da inserção de resíduos plásticos e vegetais na formulação de compósitos termoplásticos. 3 METODOLOGIA Aprimeiraetapadotrabalhoconsistiudabuscaporpesquisascientíficas,realizadanasbasesde dadosscopusewebofscience,priorizandotrabalhospublicadosapósoano2000.paraisso foramadotadaspalavraschavecomo woodplasticcomposistes, polymeroxidation, wood plastic UV, wood plastic composites water absorption, wood plastic composites flammability,, recycledcomposites, recycledcompositesoxidation,e recycledpolymer water absorption. As buscas foram feitas entre novembro de 2013 e julho de 2014, selecionandose23títulos,emidiomainglêseportuguês,sendoalgunsderevisãodeliteratura e outros experimentais. Os trabalhos foram posteriormente agrupados quanto ao tipo de compósito analisado (virgem ou reciclado, e com ou sem cargas vegetais) e quanto às propriedadesestudadas(resistênciaaosesforçosmecânicos,absorçãodeágua,descoloração, oxidaçãoeinflamabilidade).emseguida,foramfeitasaanálisedaspesquisasselecionadaseas consideraçõesarespeitodaconcordânciaoudiscordânciadosresultadosencontradosemcada uma,alémdepossíveisexplicaçõesparaasdiferençasverificadas. 4 RESULTADOS Agruparamseosresultadossegundootemaestudado resistênciaaosesforçosmecânicos, absorçãodeágua,descoloração,oxidaçãoeinflamabilidade,conformeaseguirdetalhado. 4.1 Resistênciaaosesforçosmecânicos Háváriosesforçosaosquaiscomponentespodemsersubmetidos,comoflexão,compressão axial, tração axial, punção, entre outros. Assim, determinadas variações na formulação de compósitos tantonosconstituintescomoemsuaproporção podemresultaremmelhoriade resistência a determinado esforço, porém em piora de resistência a outro, tornando sua utilizaçãoapropriadaapenasparadeterminadassituações(klyosov2007). 504

3 4.1.1 Resistênciaaosesforçosmecânicosdecompósitostermoplásticosfabricadoscom resíduosplásticos Adhikaryetal.(2008)realizaramtestesderesistênciaàflexãoeàtração,etambémdeavaliação domódulodeelasticidadenosquaiscompósitosfabricadoscommatrizplásticadepeadvirgem foramcomparadosaosfabricadoscommatrizplásticadepeadreciclado.nesseestudoanalisou secompósitoscomasseguintesformulações:100%pead;60%peade40%farinhademadeira; e50%peade50%farinhademadeira,emrelaçãoàmassatotaldocompósito.osautores chegaram à conclusão que os compósitos feitos com matriz plástica reciclada obtiveram desempenhosemelhanteestatisticamenteaosfeitoscommatrizplásticavirgem. Outroestudo,realizadoporKazemiNajafietal.(2006),apósaexecuçãodeensaiosmecânicos (dentreelesresistênciaàtração,àflexãoeaoimpactoizod,eaomódulodeelasticidade)com compósitosfabricadosapartirdepeadeppdeorigemvirgemereciclada,tambémrelataque os resultados dos ensaios de resistência à tração e à flexão, e de módulo de elasticidade encontradosforamestatisticamentesemelhantes.jáparaoimpactoizod,oscompósitoscom matriz plástica virgem e reciclada de PP apresentaram desempenho estatisticamente iguais, diferentementedoscompósitoscommatrizdepead,cujasmaioresresistênciasforamasdos elementoscommatrizplásticavirgem. Beg&Pickering(2008),emsuapesquisa,realizaramensaiosderesistênciaàtraçãoeaoimpacto Charpy,edemódulodeelasticidadecomcomponentesfeitos100%dePPvirgemoureciclado. Primeiramente,ocomponenteproduzidoapartirderesinavirgemeratestadomecanicamente e, em seguida, passava por um processo de reciclagem (que incluía aquecimento e depois resfriamentodomaterial)paraproduzirumnovoelementosimilaraoanteriorque,porsuavez, eratestadomecanicamenteepassavaporumnovoprocessodereciclagemparaproduzirum novoelementosimilaraosanteriores.essecicloserepetiuatéqueoplásticochegasseà8ª reciclagem.comosdadosdosensaiosmecânicososautoresmostramquearesistênciaàtração eomódulodeelasticidadedoscomponentessemantinhamestatisticamenteiguaisapóscada ciclodereciclagem.entretanto,notestederesistênciaaoimpactocharpy,acadareciclagem realizadaovalorobtidoerainferioraoanterior,ouseja,aresistênciadocomponentediminuía comoaumentodonúmerodereciclagens.segundoosautores,istopodeserdevidoàredução damassamoleculardoppcausadapelosprocessosdereciclagem.tambémressaltamquea reciclagem de compósitos expostos às intempéries deve ser estudada, já que as reciclagens feitasnoestudoocorreramsemessefator,nãorepresentandoassituaçõesreais. KazemiNajafi (2013), em revisão de literatura, corrobora com os resultados citados anteriormente, mostrando vários estudos com compósitos fabricados a partir de plásticos recicladosqueindicamumanãovariação,emtermosestatísticos,dodesempenhoaosesforços de tração, flexão e do módulo de elasticidade dos componentes, e um decréscimo em sua resistênciaaoimpacto. Assim,aspesquisasmostramqueousoderesíduosplásticosnaproduçãodecompósitostende anãoalteraromódulodeelasticidadeeasresistênciasàflexãoeàtração,porém,tendea reduzirsuaresistênciaaoimpacto Resistênciaaosesforçosmecânicosdecompósitostermoplásticosfabricadoscom cargasvegetais Adhikaryetal.(2008)realizaramensaiosderesistênciaàflexãoeàtração,edemódulode elasticidadeemcompósitoscommatrizplásticadepeadefarinhademadeira.osdadosdos testesmostramquequantomaioraquantidadedecargavegetalpresentenaformulaçãodo compósitomenorésuaresistênciaàflexãoeàtração,porém,houveaumentodomódulode elasticidadecomainserçãodefarinhademadeiraemsuacomposição.noentanto,osautores ressaltamqueaquedanaresistênciaàtraçãoeàflexãodoscompósitosédevidaàmáaderência 505

4 entre a matriz plástica e a carga vegetal, que pode ser melhorada com o uso de aditivos denominadosagentesacoplantes. Kuoetal.(2009),apósarealizaçãodeensaiosderesistênciaàflexãoeàtraçãoemcompósitos commatrizpoliméricadeppcomdiversasquantidadesdefarinhademadeira(0%,28%,47%, 52%,56%e66%damassatotaldocompósito),mostramqueoscompósitoscomfarinhade madeiraqueapresentarammelhordesempenhonoensaioderesistênciaàtraçãopossuíam valoresderesistênciaacimadosqueeram100%pp,masmuitopróximoaestes.noentanto,os elementosfeitos100%deppforamosqueobtiverammenorresistênciaàflexão,enquantoos compósitoscom47%defarinhademadeiraforamosquealcançarammaiorresistênciaaeste esforço.emtodososcompósitosutilizouse6%deaditivos,sendo3%deestereatodezinco comolubrificante queauxilianoprocessamentoefabricaçãodoscompósitos(butylinaetal. 2012a) e3%deppmodificadocomanidridomaléico(mapp)comoagenteacoplante.segundo osautores,osdadossugeremqueaquantidadeótimadefarinhademadeiraemcompósitos, considerandoaspropriedadesmecânicas,devesernomáximo50%desuamassatotal. JáStark&Rowlands(2003)realizaramensaiosderesistênciaàflexãoeàtração,edemódulo de elasticidade em compósitos com nove formulações: 100% PP; 80% PP e 20% farinha de madeira;80%ppe20%fibrademadeira;60%ppe40%farinhademadeira;60%ppe40%fibra de madeira (em relação à massa total do compósito); e outros quatro tipos com a mesma composição que os quatro últimos citados, porém com a presença de agentes acoplantes (MAPP).Ressaltasequeafibrademadeirasediferenciadafarinhademadeiraporseuformato alongado,vistoqueafarinhademadeirapossuiformatotendendoaogranular.osresultados dosensaiosmostramquecomoaumentodaquantidadedecargavegetal(tantofarinhaquanto fibrademadeira)presentenoscompósitosregistrouseaumentodaresistênciaàflexãoedo módulodeelasticidade,porém,diminuiçãodaresistênciaàtração.poroutrolado,quandoos agentesacoplantesforaminseridos,ocorreuumcrescimentosignificativoestatisticamentedas trêspropriedadesavaliadascomoaumentodacargavegetal.estecrescimentofoimaiorainda paraoscompósitoscomfibrademadeira. Desse modo, apesar de alguns estudos apresentarem resultados opostos, observase uma tendênciadeaumentodaresistênciaàflexãoedomódulodeelasticidade,edediminuiçãoda resistênciaàtraçãodoscompósitoscomoaumentodacargavegetalemsuacomposição. Ressaltasequecompósitoscomcargasvegetaisemformadefibrademodogeralapresentam resistência à flexão diretamente proporcional à quantidade de fibras empregadas em sua composição(klyosov2007),exibindodesempenhosuperioraoselementospuramenteplásticos e,também,superioràquelesquepossuemcargasvegetaisemformatotendendoaogranular, comoserragemefarinhademadeiraque,porsuavez,podemcausarumaquedanaresistência docompósitoaesseesforço(stark&rowlands2003,klyosov2007). 4.2 Absorçãodeágua Elementosfeitosexclusivamentedeplásticopraticamentenãoabsorvemágua.Porém,quando sãoutilizadascargasmineraise,principalmente,cargasvegetaisemsuaformulaçãopodehaver umaelevaçãoacentuadadaabsorçãodeáguadocompósito(klyosov2007).aáguaéabsorvida peloscompósitosatravésdeseusporosecanais,eporcapilaridade,podendocausarnaspeças consequênciascomo:variaçãodimensional,quepoderesultaremondulaçõesdoelementoe pressão sobre componentes adjacentes; redução da resistência mecânica; e proliferação de microorganismossobreomaterial(klyosov2007,azwaetal.2013) Absorçãodeáguaporcompósitostermoplásticosfabricadoscomresíduosplásticos Adhikaryetal.(2008)fizeramtestesdeabsorçãodeágua(por2he24h)emediçõesnaespessura doscomponentesparadetectareventuaisinchamentosdevidosàabsorçãodaágua.analisou 506

5 secompósitoscommatrizplásticarecicladaevirgemdepead.aofinaldostestes,paraambos osgruposdecompósito(feitoscommatrizplásticarecicladaecommatrizplásticavirgem),os resultados foram estatisticamente semelhantes, tanto para a quantidade de água absorvida quantoparaoaumentonaespessuradaspeças,possuindoalgunscompósitosfabricadoscom matrizplásticareciclada,resultadosmelhoresqueosfabricadoscommatrizplásticavirgem. Por outro lado, pesquisa experimental como a de KazemiNajafi et al. (2007) e revisão de literaturadekazeminajafi(2013)apontamparaumamaiorabsorçãodeáguadecompósitos feitosapartirdeplásticosrecicladosquandocomparadosaosfeitosapartirdeplásticosvirgens. Assim,considerasequeaindahávariaçãonãocompreendidanosresultadosdosexperimentos daspesquisasmostradas,necessitando,porisso,quemaispesquisassejamrealizadasafimde compreenderosmecanismosqueregemaabsorçãodeáguadepolímerosrecicladosevirgens Absorçãodeáguaporcompósitostermoplásticoscomcargasvegetais Chowetal.(2007)realizaramtestesdeabsorçãodeáguaemcompósitoscommatrizplásticade PP, agentes acoplantes (MAPP) e fibras de sisal nas seguintes proporções, respectivamente: 81%/9%/10%,62%/18%/20%,43%/27%/30%.Aabsorçãodeáguadoscompósitosaofinaldos testes,emrelaçãoàsuamassainicial,foideaproximadamente1,5%,4%e6%respectivamente. Rowelletal.(2002)tambémrealizaramtestesdeabsorçãoimergindoemáguapor10semanas compósitos feitos de PP e farinha de madeira nas seguintes proporções, respectivamente: 100%/0%,70%/30%,60%/40%,50%/50%e40%/60%.Aabsorçãodeáguadoscompósitosno fimdoperíodofoicercade0%,3%,5%,9%e11%desuamassainicial,respectivamente.com isso,observaseclaramentearelaçãodiretaentreaquantidadedecargasvegetaispresentes nos compósitos termoplásticos e sua absorção de água, sendo a absorção de água do componentefeitoexclusivamentedeppigualaaproximadamente0%desuamassainicial. EstudosexperimentaisfeitosporAdhikaryetal.(2008)comcompósitoscommatrizplásticade PEADefarinhademadeira,erevisãodeliteraturarealizadaporAzwaetal.(2013)corroboram talconclusão,evidenciandoquequantomaioraquantidadedecargasvegetaisdocompósito, maiorserásuaabsorçãodeágua. 4.3 Descoloração A descoloração dos compósitos termoplásticos ocorre quando estes são expostos principalmente aos raios solares, que causam a quebra das cadeias moleculares da matriz poliméricaoque,porsuavez,levaàmudançadecordocompósito,fundamentalmenteaoseu esbranquiçamentoe perdadecores amareladas(klyosov2007).alémdisso,fatorescomoa presençadeumidadepodemacelerarconsideravelmenteaperdadecor(stark2005,azwaet al. 2013). A descoloração, apesar de poder ocorrer simultaneamente a mecanismos que degradam os compósitos termoplásticos e causam perda de suas propriedades físicas e mecânicas,comoaoxidação,éumfenômenorelacionadoàsquestõesestéticasedegostodas pessoas (Klyosov 2007, Azwa et al. 2013). É frequentemente medida após testes de envelhecimento acelerado (realizado em laboratório e sob condições controladas) ou envelhecimentonatural(realizadoaoarlivreesobcondiçõesclimáticasreais) Descoloraçãoemcompósitostermoplásticosfabricadoscomresíduosplásticos Butylinaetal.(2012a)eButylinaetal.(2012b)realizaramexperimentosde envelhecimento natural com compósitos de formulações semelhantes (PP, farinha de madeira, MAPP como agenteacoplante,elubrificante),masproduzidossemoucomdiferentespigmentos(marrom, cinza ou verde). Os autores constataram que aqueles compósitos que possuíam pigmento marromoucinzasofrerammenorperdadecorqueosfabricadoscompigmentoverdeousem pigmentoalgum,chegandoàconclusãoqueacordocompósitotemgrandeimportâncianonível 507

6 de sua descoloração (Butylina et al. 2012a). Já Butylina et al. (2012b) também testaram compósitosfeitosapartirderesíduosdeppeoscompararamcomosfabricadosapartirdepp virgem. Após os experimentos de envelhecimento natural, os autores concluíram que os compósitoscommatrizrecicladaobtiverammenorperdadecorqueoscommatrizvirgem.o melhordesempenhoalcançadofoiodocompósitodepprecicladoepigmentocinza,seguidos docompósitodeppvirgemepigmentocinza,pprecicladoepigmentomarromedosoutros compósitosfeitosapartirdeppvirgem(butylinaetal.2012b),demonstrandoarelevânciada cordocompósitoparasuadescoloração. Bajwa&Bruce(2005)apresentamoresultadodesuapesquisanaqualécomparadoonívelde descoloraçãodecompósitosdeduascoresdistintas,sendoumacortendendoaobegeeoutra aovermelho,fabricadosapartirderesinaplásticadepeadvirgemoureciclada.apóstestesde envelhecimento acelerado e envelhecimento natural, os compósitos reciclados obtiveram menordescoloraçãonosdoistiposdetestesparaumacor(vermelha)emaiordescoloração, também nos dois tipos de testes, para outra (bege), quando comparados aos compósitos virgens.apartirdetaisdadososautoresconcluemqueaprincipalvariávelqueinfluenciaa perda de cor dos compósitos termoplásticos é a sua cor, sendo a origem da matriz plástica (virgemoureciclada)nãosignificativa. Aavaliaçãodosdadoscolocadospelosautoresconsultadospermiteafirmarquetendeanão haverinfluêncianadescoloraçãodoscompósitosseamatrizpoliméricaévirgemoureciclada, noentanto,acoréumelementoqueexerceinquestionávelinfluência Descoloraçãoemcompósitostermoplásticosfabricadoscomcargasvegetais Em estudo, Stark (2005) executou testes de envelhecimento acelerado em compósitos com matriz plástica de PEAD e cargas vegetais de farinha de madeira. Nos testes realizouse a exposição dos compósitos aos raios ultravioletas e à umidade. Foram testadas as seguintes composições de PEAD/farinha de madeira, respectivamente: 100%/0%, 90%/10%, 80%/20%, 70%/30%,60%/40%,50%/50%,40%/60%.Osresultadosdostestesforammedidospelavariação dacorfinaldocompósito,apósoenvelhecimentoacelerado,emrelaçãoàcorinicial,ouseja, antesdoenvelhecimentoacelerado.osdadosmostramumarelaçãodiretaentreaquantidade decargasvegetaisexistentesnocompósitoesuafacilidadeemdesbotarouesbranquiçar.como exemplo,aperdadecordocomponentedecomposição40%peade60%farinhademadeira foi2vezesmaiorqueadocomponentedecomposição50%/50%que,porsuavez,foi25vezes maiorqueadocomponente90%peade10%farinhademadeira. EstudosdeKlyosov(2007)eButylinaetal.(2012a)tambémchegamàconclusãoquequanto maioraquantidadedecargasvegetaispresentesemumcompósitotermoplástico,maiorserá suafacilidadededescolorirquandoexpostoàsintempéries. 4.4 Oxidação Aoxidaçãoécausadapelaexposiçãodoscompósitostermoplásticosaosraiossolares,aocalor eaooxigênio.alémdisso,fatorescomoaltapermeabilidadedocomponenteeexposiçãoàágua ouumidadeaceleramoprocessodeoxidaçãodopolímero(klyosov2007,li2000).oprocesso deoxidaçãoocorre,emumprimeiromomento,quandoascadeiaspoliméricasdamatrizplástica sãoquebradasdevidoàaçãodosraiossolaresedocalor.posteriormente,ascadeiaspoliméricas quebradasreagemcomooxigêniopresentenoar,formandocadeiaspoliméricasdetamanho muitomenorqueooriginal,istoé,causandosuadeterioração(klyosov2007).diferentemente da descoloração, a oxidação causa degradação da matriz polimérica, tornando o compósito fraco,quebradiçoesuscetívelaumafalhamecânica.afacilidadecomaqualumpolímerooxida éfrequentementemensuradapelooxidationinductiontime(oit),istoé,otemponecessário paraqueaoxidaçãoinicieemdeterminadoplástico.ooitéindicadoemtesterealizadoem ambientericoemoxigênioenumadadatemperatura.quantomaiorotempoindicadopelo 508

7 testemaisresistenteàoxidaçãoéomateriale,comisso,maisduráveleletenderáaserem condiçõesnaturais.klyosov(2007)colocaaindaque,emmédia,cada1minutosuportadopelo plásticonotesteequivalede2a20anosexpostoàsintempériesemcondiçõesnaturais Oxidaçãoemcompósitostermoplásticosfabricadoscomresíduosplásticos Klyosov(2007)explicaqueresinaspoliméricasvirgenssãofabricadasjácomumaporcentagem desubstânciasantioxidantes,asquaissedegradamaolongodavidaútildoplásticoedesua exposição às intempéries. Assim, se após o descarte tais elementos forem enviados a um processodereciclagem,praticamentenãopossuirãomaisantioxidantes.porisso,compósitos feitoscomresíduosplásticosdevemterincorporadaàsuacomposiçãoumanovadosedeanti oxidantes,casocontráriosofrerãorápidadeterioraçãoemcondiçõesnaturaiseapresentarão vidaútilinferioradecompósitosfabricadosapartirderesinasplásticasvirgens Oxidaçãoemcompósitostermoplásticosfabricadoscomcargasvegetais ExperimentosforamrealizadosporKlyosov(2007)paramediroOITdecompósitoscommatriz plásticadepeadecargavegetaldecascadearroznasseguintesproporções,respectivamente: 100%/0%, 90%/10%, 70%/30%, 40%/60%. Os valores observados nos ensaios foram os seguintes:4,4minutos;15,0minutos;22,0minutose37,0minutos,respectivamente.assim, podeseobservarpelosdadosumarelaçãodiretaentreocrescimentodaquantidadedecargas vegetais presentes nos compósitos e o crescimento de sua resistência à oxidação, sendo o compósitocomapenas10%dematrizplásticasubstituídaporcargasvegetaisquase4vezes maisresistenteàoxidaçãoqueocompósitofeitoexclusivamentedepead.entretanto,ressalta se que caso iniciado o processo de oxidação de uma peça, a consequência pode ser sua fissuraçãoedescamação.issofacilitaaentradadeáguanascamadasinferioresdocompósitoe o contato dela com a carga vegetal que, por sua vez, tenderá a absorver a água e inchar, provocandooaumentodasfissuraseoaparecimentodeoutras,possibilitandoaentradados raiossolares,deoxigênioedeáguaemcamadasmaisprofundas,acelerandooprocessode oxidação(klyosov2007,azwaetal.2013,li2000). 4.5 Inflamabilidade Existemváriostesteslaboratoriaisquevisamaobtençãodedadossobreainflamabilidadede ummaterial,sendoquecadaumindividualmentepossibilitaanalisarumaspectodoprocesso de queima. Assim, para se ter uma descrição completa da inflamabilidade dos materiais é necessáriaarealizaçãodeváriosensaios(gallo&agnelli1998). DentreostestesdeinflamabilidadeestãooLimitedOxidationIndex(LOI),ouíndicelimitede oxigênio,eacalorimetriadecone.oloiéumíndicequeapresentaafacilidadecomaqualos materiaispoliméricosentramemignição,medindoaquantidademínimadeoxigênionecessária paraqueissoaconteça.assim,quantomaioroloi,maisresistenteàigniçãoéopolímero(gallo &Agnelli1998).Jáacalorimetriadeconefornecedadosparadeterminarotempodeigniçãodo material,aquantidadetotaldecalorefumaçaliberadadurantesuaqueima,aliberaçãodecalor emrelaçãoaotempo,entreoutrosaspectos(wangetal.2014). Paradiminuirainflamabilidadedoscompósitostermoplásticos,ouseja,aumentaropontode ignição e reduzir a velocidade de propagação do fogo, são empregadas em sua formulação substânciasretardadorasdechamasemateriaisinertes.outraopçãoéousodeplásticosde baixainflamabilidadecomomatriz,comoopvc(klyosov2007) Inflamabilidadedecompósitostermoplásticoscomresíduosplásticos Kwak&Nam(2002)realizaramváriostestesdeinflamabilidadecomcompósitosdePPvirgem oureciclado,ecomadiçãodesubstânciasretardadorasdechamaemdiferentesproporções. 509

8 Entreoutrostestes,foifeitacalorimetriadeconeeoensaioLOI.Osdadosdostestesmostram que os elementos com a mesma quantidade de substâncias retardadoras de chama mas compostospormatrizesplásticasdeorigensdistintas,istoé,virgemoureciclada,apresentaram resultadosdiferentes,sendoque:notesteloi,omelhordesempenhofoiobtidoporelementos compostosporppreciclado.jáotemponecessárioparaentraremigniçãofoimenorparaos compósitosdeppreciclado,ouseja,entraramemcombustãomaisrápido,enquantoosmaiores picosdecalorliberadosduranteaqueimaforamosdoscompósitosdeppvirgem.quantoà quantidadetotaldecalorliberadaduranteaqueima,oscompósitosdeppvirgemapresentaram piordesempenhoqueosdepprecicladoquandopossuíampequenasquantidadedesubstâncias retardadorasdechama,masmelhorquandopossuíammaioresquantidadesdestas.osautores apresentamcomoexplicaçãoparaomelhordesempenhoemváriosaspectosdoselementos compostosdepprecicladoaexistênciadepartículasinorgânicasdeoutrosmateriaisemsua composição.taispartículassãoprovenientesdemáquinaseoutrosmateriaiseseimpregnam nos polímeros durante seu processo de separação e reciclagem, sendo mais estáveis termicamentequeamatrizpolimérica,oquediminuiainflamabilidadedoscompósitos. Elsabbagh et al. (2013) executaram o teste LOI com compósitos formados, em várias proporções, por PP, fibra de linho, agentes acoplantes (MAPP) e substância retardadora de chama(hidróxidodemagnésio).conformeosautores,todososcompósitosforamreciclados duasvezes.oscomponentesdetodasasformulaçõestiverampiordesempenhonotesteloi apósasreciclagens,apesardosautoresressaltaremquetalpiorafoiemníveltolerável.observa sequeoscompósitosdemelhordesempenhopossuíamíndiceumpoucoacimade27noteste LOIantesdasreciclagens,eapósaprimeiraeasegundareciclagempassaramparacercade26,8 e25,9,respectivamente.istoé,tiverampiorade4,5%notesteloiapósasduasreciclagens. EmrelaçãoaoLOIdecompósitosfeitoscomPPvirgemereciclado,osestudosapresentados diferemnosresultados.seguindooexpostoporkwak&nam(2002),umapossívelexplicaçãoé ofatodequeoscomponentesrecicladosnoestudodeelsabbaghetal.(2013)passarampor reciclagememlaboratório,provavelmentenãosendomisturadosaoutrosmateriaisetendo contato com menos máquinas, o que diminuiria a quantidade de partículas inorgânicas incorporadas a eles durante o processo. Mas, ressaltase o pequeno número existente de pesquisassobreainfluênciadareciclagemnainflamabilidadedospolímeros Inflamabilidadedecompósitostermoplásticoscomcargasvegetais Sainetal.(2004)executaramotesteLOIedeinflamabilidadehorizontalcompeçascompostas porpp,cargasvegetaiseagenteacoplante(mapp)nasseguintesproporções,respectivamente: 100%/0%/0%; 47,5%/50% (farinha de madeira) /2,5% e 47,5%/50% (casca de arroz) /2,5%. Ambos os elementos com cargas vegetais apresentaram pior desempenho no teste de inflamabilidade horizontal quando comparados ao elemento composto unicamente por PP, explicitando uma maior sensibilidade de tais compósitos às chamas (Sain et al. 2004). No entanto,notesteloiocompósitocomfarinhademadeiratevedesempenhosuperioreocom cascadearrozdesempenhoestatisticamentesemelhanteao100%pp. Araoetal.(2014)realizaramotestedeinflamabilidadehorizontaledecalorimetriadeconecom elementos com matriz polimérica de PP e farinha de madeira nas seguintes proporções, respectivamente:100%;90%/10%;80%/20%;70%/30%;60%/40%;50%/50%e40%/60%.para todas as composições o desempenho dos elementos com farinha de madeira no teste de inflamabilidadehorizontalfoipiorqueodoelemento100%pp,sendoopiordesempenhoodo compósitofeitode60%ppe40%farinhademadeira.jánotestedecalorimetriadecone,o compósito50%ppe50%farinhademadeiraentrouemigniçãomaisrápidoqueo100%pp,por outrolado,opicoeototaldecalorliberadoduranteaqueimaforammenoresqueosdeste. Porsuavez,Seefeldt&Braun(2011)realizaramensaiosdecalorimetriadeconecomcompósitos dematrizplásticadeppecargasvegetaisnasseguintesproporções,respectivamente:50%/50%; 510

9 40%/60%e30%/70%.Osresultadosdosensaiosmostramquequantomaioraquantidadede cargasvegetaisnoscompósitos,menoressãoospicoseaquantidadetotaldecalorliberada duranteaqueima,melhorandoseudesempenhonoteste. Testes de calorimetria de cone também foram realizados por Wang et al. (2014) a fim de identificar o tempo de ignição e a quantidade de calor liberado resultante da queima de elementoscompostosporpead,fibradecânhamoeaditivoemváriasproporções.osensaios mostramquequantomaioraquantidadedecargasvegetaisnoscompósitos,menoressãoos picosdecalorliberadosdurantesuaqueima.noentanto,otempodeigniçãodoselementos comcargasvegetaisdiminuiu,istoé,entraramemcombustãomaisrápido,excetoocompósito comamaiorquantidadedefibrasdecânhamo(50%emmassa)que,quandocomparadoao componente100%pead,manteveomesmodesempenho. Osestudosmostramqueoaumentodecargasvegetaisnoscompósitostendeamelhorarseu desempenhonotesteloi,apiorarnotestedeinflamabilidadehorizontal,adiminuirseutempo deigniçãoeareduzirospicoseaquantidadetotaldecalorliberadaduranteaqueima. 5 CONSIDERAÇÕESFINAIS A partir do estudo dos trabalhos apresentados, podem ser feitas as seguintes afirmações a respeitodaspropriedadesdecompósitostermoplásticoscomresíduosplásticosevegetais: ousoderesíduosplásticosemcompósitostendeanãoalteraromódulodeelasticidadee asresistênciasàflexãoeàtraçãodesses,mas,parecereduzirsuaresistênciaaoimpacto; apesar de alguns estudos mostrarem resultados opostos, observase uma tendência de aumentodaresistênciaàflexãoedomódulodeelasticidade,edereduçãodaresistênciaà traçãodoscompósitoscomoaumentodacargavegetalemsuacomposição; quanto à absorção de água de polímeros virgens e reciclados, os trabalhos analisados apresentamresultadosopostos,oqueabreespaçoparaquemaispesquisassejamfeitas; maioraquantidadedecargasvegetaisdocompósito,maiorserásuaabsorçãodeágua; a matriz polimérica ser virgem ou reciclada parece não influenciar a descoloração dos compósitos,poroutrolado,acordestespareceserdefundamentalimportânciaparatal; quantomaioraquantidadedecargasvegetaispresentesemumcompósitotermoplástico, maiorserásuafacilidadededescolorirquandoexpostoàsintempéries; há poucos artigos sobre a influência da reciclagem na inflamabilidade dos polímeros, apontandoparaanecessidadedemaispesquisascientíficasnaárea. Assim,osresultadosdosestudosindicamqueosresíduosplásticossãoumapromissorafonte dematériaprimaparaaconfecçãodecompósitostermoplásticos,umavezqueproporcionam, em várias propriedades, desempenho semelhante aos de compósitos feitos com plásticos virgens.alémdisso,apesardosestudosmostraremumatendênciadepioradodesempenhodos compósitos em determinadas características quando se adicionam cargas vegetais, principalmenteaquelasrelacionadasàexposiçãoàsintempéries,seuusopodeserindicadopara ambientesinternos,ondetenderãoatermaiorvidaútil.ainda,pesquisasapontamparauma melhoriadeváriascaracterísticasdoscompósitoscomcargasvegetaispormeiodainserçãode aditivos,oquetendeaaumentarsuavidaútiltambémquandoemáreasexternas. Tais fatos mostram que, se corretamente especificados, os compósitos termoplásticos com resíduospodemtermaiordurabilidadeeserumaalternativaaoutrosmateriais,reduzindoo impactoambientalcausadopeladisposiçãoderesíduosepelaextraçãodenovosmateriais. 6 AGRADECIMENTOS OsautoresagradecemàCoordenaçãodeAperfeiçoamentodePessoaldeNívelSuperior(CAPES) peloapoioàpesquisa. 511

10 REFERÊNCIAS Adhikary, K.B., Pang, S. & Staiger, M.P Dimensional stability and mechanical behaviour of wood plastic compositesbasedonrecycledandvirginhighdensitypolyethylene(hdpe).compositespartb:engineering39(5): Arao, Y. et al Improvement on fire retardancy of wood flour/polypropylene composites using various fire retardants.polymerdegradationandstability100: Azwa,Z.N.etal.2013.Areviewonthedegradabilityofpolymericcompositesbasedonnaturalfibres.Materials& Design47: Bajwa, D.S. & Bruce, D Improvements in weathering characteristics of woodplastic composites. In Eighth InternationalConferenceonWoodfiberPlasticComposistes.Madison:ForestProductsSociety. Beg,M.D.H.&Pickering,K.L.2008.Reprocessingofwoodfibrereinforcedpolypropylenecomposites.PartI:Effects onphysicalandmechanicalproperties.compositesparta:appliedscienceandmanufacturing39(7): Butylina,S.,Hyvärinen,M.&Kärki,T.2012a.Astudyofsurfacechangesofwoodpolypropylenecompositesasthe resultofexteriorweathering.polymerdegradationandstability97(3): Butylina,S.,Hyvärinen,M.&Kärki,T.2012b.Weatheringofwoodpolypropylenecompositescontainingpigments. EuropeanJournalofWoodandWoodProducts70(5): Chow, C., Xing, X. & Li, R Moisture absorption studies of sisal fibre reinforced polypropylene composites. CompositesScienceandTechnology67(2): Elsabbagh, A., Steuernagel, L. & Ziegmann, G Low combustible polypropylene/flax/magnesium hydroxide composites:mechanical,flameretardationcharacterizationandrecyclingeffect.journalofreinforcedplasticsand Composites32(14): Gallo,J.B.&Agnelli,J.A.M.1998.Aspectosdocomportamentodepolímerosemcondiçõesdeincêndio.Polímeros: CiênciaeTecnologia8(1): KazemiNajafi,S.2013.Useofrecycledplasticsinwoodplasticcompositesareview.WasteManagement33(9): KazemiNajafi,S.etal.2007.Waterabsorptionbehaviorofcompositesfromsawdustandrecycledplastics.Journalof ReinforcedPlasticsandComposites26(3): KazemiNajafi,S.,Hamidinia,E.&Tajvidi,M.2006.Mechanicalpropertiesofcompositesfromsawdustandrecycled plastics.journalofappliedpolymerscience100(5): Klyosov,A.A.2007.WoodPlasticComposites,Hoboken:JohnWiley&Sons,Inc. Kuo,P.Y.etal.2009.Effectsofmaterialcompositionsonthemechanicalpropertiesofwood plasticcomposites manufacturedbyinjectionmolding.materials&design30(9): Kwak,S.B.&Nam,J.2002.Thermooxidativestabilitystudyofpolypropylenecompositesbyusingconecalorimetry andthermogravimetry.polymerengineeringandscience42(8): Li,R.2000.EnvironmentaldegradationofwoodHDPEcomposite.PolymerDegradationandStability70: Rowell,R.M.,Lange,S.E.&Jacobson,R.E.2002.Effectsofmoistureonaspenfiber/polypropylenecomposites.In ProgressinWoodfibrePlasticComposites.Toronto. Sain,M.etal.2004.Flameretardantandmechanicalpropertiesofnaturalfibre PPcompositescontainingmagnesium hydroxide.polymerdegradationandstability83(2): Seefeldt,H.&Braun,U.2011.Burningbehaviorofwoodplasticcompositedeckingboardsinenduseconditions:the effectsofgeometry,materialcomposition,andmoisture.journaloffiresciences30(1): Stark,N.M.2005.Effectofweatheringvariablesonthelightnessofhighdensitypolyethylenewoodflourcomposites. InEighthInternationalConferenceonWoodfiberPlasticComposistes.Madison:ForestProductsSociety. Stark, N.M. & Rowlands, R.E Effects of wood fiber characteristics on mechanical properties of wood/polypropylenecomposites.woodandfiberscience35(2): Wang,K.etal.2014.DynamicbehaviorandflameretardancyofHDPE/hempshortfibercomposites:effectofcoupling agentandfiberloading.compositestructures113: