OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS DE PVC E RESÍDUO DE PINUS: AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DA SUBSTITUIÇÃO DA MADEIRA EM PERFIS DE ACABAMENTO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO julho 2004, São Paulo. ISBN OBTENÇÃO DE COMPÓSITOS DE PVC E RESÍDUO DE PINUS: AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DA SUBSTITUIÇÃO DA MADEIRA EM PERFIS DE ACABAMENTO NA CONSTRUÇÃO CIVIL RESUMO Antonio Rodolfo Jr. (1); Vanderley M. John (2) (1) Braskem S/A PCC/Poli/USP antonio.rodolfo@braskem.com.br (2) PCC/Poli/USP vanderley.john@poli.usp.br Este trabalho experimental avalia a viabilidade técnica da substituição da madeira em perfis de acabamento por compósito PVC/resíduo de pinus. O foco principal foi o desenvolvimento de um processo simples e economicamente viável de tratamento de resíduos industriais desta madeira, processo este baseado somente no (a) peneiramento e secagem/revestimento das partículas com lubrificantes e (b) no uso de equipamentos tradicionais da indústria de processamento do PVC. Foram obtidos compósitos com a incorporação de 20 e 40% de resíduo de pinus tratado, compósitos estes com propriedades físicas e mecânicas comparáveis ou mesmo superiores a compósitos mencionados na literatura especializada, sem a necessidade do uso de pós de madeira industrializados. Verificou-se ainda que o tratamento proposto para o resíduo de pinus, utilizando-se de lubrificantes funcionais para PVC, promove algum nível, mesmo que mínimo, de transferência de tensões entre a matriz e as partículas de madeira, tendo em vista o efeito significativo de reforço observado. Palavras-chave: PVC, policloreto de vinila, resíduo de madeira, compósito PVC/madeira, reciclagem 1 INTRODUÇÃO O uso de madeira como carga em polímeros é uma área do conhecimento e da economia mundial que tem se desenvolvido intensamente nos últimos anos. Dados recentes dão conta de que, somente nos EUA, cerca de t de compósitos polímero/madeira foram utilizados no ano 2000 (PATTERSON, 2001). Este mercado também tem apresentado crescimento vigoroso nos últimos anos: 60% de crescimento anual nos EUA para aplicações ligadas à construção civil (JIANG et al., 2003). Deste total, cerca de t, ou 17%, corresponde a compósitos PVC/madeira. Para o Brasil não existem dados sobre esta demanda, tendo em vista principalmente que as aplicações são ainda bastante emergentes. A utilização de materiais sólidos como a madeira para a produção de perfis complexos não é a melhor proposição em termos de custo/benefício. As técnicas tradicionais de usinagem da madeira, tais como corte e desbaste, promovem perdas significativas de material, principalmente na forma de resíduo fino ( serragem ), material sem uso de alto valor comercial, sendo normalmente empregado em processos industriais como fonte de calor (queima). Aliado a isto existe o fato de que o custo da madeira, apesar de ainda pouco sentido no Brasil, tende a crescer no futuro, principalmente por conta de sua escassez crescente. Espera-se, portanto, que a madeira deva mudar seu perfil de utilização para produtos cada vez mais nobres, restando a alternativa de dar uma destinação mais adequada aos seus resíduos na forma de produtos com algum mínimo valor agregado. GOODMAN (1998) e PARDOS (1999) mencionam, inclusive, que o desenvolvimento de novas tecnologias de compósitos polímero/madeira serão vetores do crescimento do mercado de plásticos nos próximos anos. Compósitos de polímero com madeira fazem parte de uma nova classe de materiais que combina os atributos favoráveis tanto da madeira quanto dos plásticos. No caso específico do PVC, seus compósitos com madeira exibem atributos bastante favoráveis tais como facilidade de processamento

2 em equipamentos disponíveis em nosso parque industrial, além de características interessantes para aplicações na construção civil tais como resistência à umidade e a insetos, resistência ao intemperismo, baixa absorção de umidade, possibilidade de soldagem de perfis nos cantos (processo semelhante ao utilizado na montagem de esquadrias de PVC), além da possibilidade de sofrer processos tipicamente utilizados na madeira como colagem, montagem por pregos ou parafusos autoatarraxantes, pintura (se desejado somente), dentre outras (CHETANACHAN et al., 2001; KOENIG; WILLIAMS, 2002; PATTERSON, 2001). LEAVERSUCH (1996) e PARDOS (1999) mencionam ainda que, para o mercado de produtos destinados à construção civil, o PVC é o material ideal para ter incorporado a madeira em compósitos polímero/madeira, tendo em vista as características de baixíssima inflamabilidade deste polímero, além das possibilidades de coextrusão, revestimento com outros polímeros ou mesmo técnicas de acabamento como aplicação de filmes de efeito. Na Europa compósitos de PVC reciclado com madeira têm suportado a indústria no esforço de aumento das taxas de reciclagem deste polímero (MARKARIAN, 2003). Compósitos PVC/madeira, entretanto, apresentam baixos valores de módulo de elasticidade na flexão, o que limita seu uso em aplicações estruturais, tais como vigas e colunas (CHETANACHAN et al., 2001). Isto se deve ao fato do PVC rígido, tal como a maioria dos polímeros orgânicos, apresentar baixo módulo de elasticidade em comparação com a madeira: enquanto o PVC rígido apresenta módulo de elasticidade na flexão da ordem de 2,0 a 3,5 GPa (RODOLFO JR.; NUNES; ORMANJI, 2002), as madeiras, de comportamento ortotrópico, apresentam ampla faixa de valores, variando entre 7,7 e 15,0 GPa (WILCOX; BOTSAI; KUBLER, 1991). Entretanto, a aplicação de compósitos PVC/madeira é viável em aplicações não-estruturais, tais como perfis de decoração e acabamento. Apesar de ser um assunto bastante difundido no meio industrial, com uma série de empresas fornecendo produtos comerciais baseados em diferentes tecnologias de composição do PVC com pós de madeira industrializados (LEAVERSUCH, 1996), poucas publicações científicas, específicas para este polímero, avaliam a utilização de resíduos de madeira como cargas reforçantes do PVC rígido. Mesmo a literatura existente concentra trabalhos ligados a poucos pesquisadores e centros de pesquisa. A maior parte da literatura publicada a respeito do tema concentra-se em projetos de pesquisa da Universidade Tecnológica de Michigan, dentro do grupo de pesquisa do Prof. Laurent Matuana. Este grupo, porém, concentra suas atividades na pesquisa de compósitos de PVC expandido através de um processo de dessorção de gases dissolvidos na matriz de PVC por um processo termodinâmico, ao qual se acrescentam diferentes tipos de pós de madeira industrializados (origem e granulometria). O objetivo deste artigo é apresentar os resultados iniciais, obtidos dentro do Centro Técnico de Serviços da Braskem S/A, com o desenvolvimento de uma nova tecnologia de tratamento de resíduos de madeira. Através deste processo simples, baseado em equipamentos e aditivos comuns à indústria do PVC, foi possível obter compósitos com até 40% de resíduo de pinus incorporado ao PVC rígido, dentro do estado-da-arte atual desta tecnologia. 2 EXPERIMENTO 2.1 Arranjo experimental Compósitos de PVC com incorporação de 20, 40 e 60% em peso de resíduo de pinus passante em malha 8 mesh foram avaliados neste projeto experimental. O resíduo de madeira foi tratado com a adição de lubrificantes funcionais através de um processo desenvolvido na Braskem S/A, e sua incorporação ao composto de PVC foi realizada através de calandragem e prensagem para obtenção de corpos de prova. A resistência ao impacto Charpy, as propriedades de flexão (resistência e módulo de elasticidade), o peso específico e a absorção de água dos compósitos desenvolvidos foram avaliados comparativamente a um composto de PVC referência. Foram ainda realizadas micrografias eletrônicas de varredura dos compósitos, no laboratório de polímeros do Centro de Caracterização e Desenvolvimento de Materiais (CCDM/UFSCar) para verificação da interface PVC/madeira.

3 2.2 Materiais Composto de PVC A formulação do composto de PVC resumida na tabela 1 baseou-se nas práticas comuns utilizadas nos transformadores de perfis rígidos de PVC, tais como as descritas em RODOLFO JR.; NUNES; ORMANJI (2002). Resina de PVC com valor K 61 (Norvic SP 800, fornecida pela Braskem) foi utilizada como matriz polimérica principal. A estabilização da formulação foi efetuada através da incorporação de um estabilizante térmico base fosfito de chumbo (Bäropan SMS 14005FP, fornecido pela Bärlocher do Brasil), visando proteção da formulação ao intemperismo, uma vez que são mercados-foco do produto resultante deste desenvolvimento perfis de acabamento muitas vezes utilizados em ambientes externos, tais como decks. Foram ainda incorporados modificadores de impacto e auxiliares de processamento acrílicos (KaneAce FM-40 e KaneAce PA-40, respectivamente, fornecidos pela Kaneka). A formulação foi complementada com um absorvedor de ultravioleta (Tinuvin P, fornecido pela Ciba), baseado em experiência anterior comentada no trabalho de MATUANA; KAMDEM; ZHANG (2000) e MATUANA; KAMDEM (2002). Este trabalho evidenciou que a madeira incorporada em compósitos de PVC pode atuar como sensibilizadores deste polímero à degradação pelo ultravioleta, através da degradação dos grupos carbonila presentes na celulose e na lignina da madeira. Tabela 1: Formulação do composto de PVC utilizada no experimento. Ingrediente Teor (pcr*) Função na formulação Norvic SP Resina de PVC (matriz polimérica) Bäropan SMS14005FP 3,5 KaneAce PA-40 2 Estabilizante térmico para uso externo base fosfito de chumbo Modificador de fluxo (auxiliar de processamento) base acrílico KaneAce FM-40 8 Modificador de impacto base acrílico Tinuvin P 0,7 Absorvedor de ultravioleta base benzotriazol * pcr ou phr, notação comum nas formulações de PVC, corresponde a partes (em peso) de cada um dos ingredientes em cada 100 partes (em peso) de resina de PVC (RODOLFO JR.; NUNES; ORMANJI, 2002) Resíduo de pinus Resíduo de Pinus elliottii e Pinus taeda foi utilizado neste projeto de desenvolvimento, procedente um grande processador de perfis de madeira reflorestada do interior do estado de Santa Catarina. O resíduo foi recebido nas exatas condições de sua disposição atual, ou seja, tal como é coletado dentro do processo produtivo desta empresa, tendo sido somente guardado dentro de embalagens de ráfia de polipropileno. Para a produção dos compósitos com o PVC foi utilizada somente a fração passante através de malha 8 mesh. 2.3 Caracterização do resíduo de pinus A caracterização do resíduo é uma das principais etapas iniciais da avaliação da viabilidade de seu uso (JOHN; ZORDAN, 2001; JOHN; ÂNGULO, 2003). No presente caso a caracterização foi realizada através de três ensaios práticos visando sua utilização como carga em composto de PVC: determinação das frações granulométricas em malha 8 mesh e teor de umidade antes e após o processo de secagem durante a mistura do composto. No resíduo peneirado foram também caracterizados o tamanho médio e a distribuição de tamanhos das partículas. A determinação da fração granulométrica foi realizada de acordo com o procedimento descrito na norma ASTM D1921, mediante o peneiramento controlado do resíduo de pinus em um suporte

4 vibratório. A escolha da malha de 8 mesh deu-se em função desta ser aproximadamente a malha das peneiras utilizadas normalmente em construção civil para o peneiramento de areia em canteiros de obra, visando a simplificação do processo industrial de utilização posterior do resíduo. O teor de umidade foi determinado utilizando-se do procedimento descrito na norma ASTM D3030, ou seja, secagem a 105 o C em estufa de circulação de ar, até massa constante, de uma amostra do resíduo peneirado. O tamanho médio e a distribuição de tamanhos das partículas foram determinados através de técnicas de captura e análise digital de imagem, utilizando-se para tal um microscópio óptico de reflexão Leica e seu software de tratamento de imagens (QWin). 2.4 Preparação dos compostos de PVC com adição do resíduo de madeira Foi desenvolvido um processo de tratamento da madeira no Centro Técnico de Serviços da Braskem utilizando-se como meio de secagem o próprio misturador intensivo responsável pela incorporação e homogeneização dos aditivos. O processo consiste da secagem e tratamento da madeira com lubrificantes funcionais adequados, até uma temperatura de 120 o C, seguido da descarga da madeira seca e tratada para o resfriador do conjunto misturador. A resina de PVC e os demais aditivos da formulação são então misturados seguindo os procedimentos comuns da indústria do PVC (mistura até 120 o C seguida de descarga do composto para o resfriador), ocorrendo a homogeneização do composto com o resíduo de pinus durante o processo de resfriamento. No caso deste trabalho o processo de secagem e tratamento da madeira, bem como a preparação do composto de PVC, foram realizados em um misturador intensivo de laboratório Mecanoplast modelo ML-9. O lubrificante utilizado para o tratamento do resíduo de pinus foi o Struktol TPW 0012 (Struktol, EUA), recomendado especificamente para a lubrificação de compostos de termoplásticos com madeira. A dosagem de tratamento utilizada foi de 1,5% em relação à massa de resíduo de pinus tratado. Foram produzidos por este processo compósitos com a adição de 0, 20, 40 e 60% em peso de resíduo de pinus. A preparação de corpos de prova para caracterização foi realizada através da plastificação das formulações em uma calandra de dois rolos Mecanoplast, na temperatura de 190 o C e com velocidade dos rolos igual a 20 rpm. As formulações permaneceram sob cisalhamento na calandra por 3 min, contados após ter sido observada a plastificação do PVC. Placas do compósito PVC/madeira foram obtidas via prensagem do material proveniente da calandra em um gabarito de aço inoxidável. A prensagem foi realizada em uma prensa Luxor na temperatura de 170 C, inicialmente por 3 min à pressão de 100 kgf/cm 2, seguido de 30 s a 200 kgf/cm 2. As placas assim obtidas foram resfriadas até 35 C sem abertura das placas da prensa. 2.5 Determinação das propriedades das formulações preparadas Corpos de prova para determinação da resistência ao impacto Charpy (ASTM D6110) e resistência à flexão (ASTM D790), ambos com dimensões 12,7 x 127 mm (1/2 x 5 ), foram usinados das placas em uma fresadora Ceast. Os corpos de prova para determinação da resistência ao impacto foram entalhados em uma fresadora ITM. Todos os corpos de prova foram condicionados por um mínimo de 40h na temperatura de (23 ± 2) o C e (50 ± 5)% de umidade relativa do ar, segundo as recomendações do procedimento ASTM D618. A resistência ao impacto Charpy foi determinada em 10 corpos de prova para cada formulação, em um pêndulo analógico Zwick, utilizando-se martelos de 2 e 4 Joules. As propriedades de flexão foram também determinadas em 10 corpos de prova para cada formulação, em uma máquina universal de ensaios MTS modelo Alliance 5/RT. A determinação do peso específico das formulações foi realizada em um gravitômetro Tinius Olsen segundo o procedimento ASTM D792 (pesagem hidrostática). A absorção de água das amostras foi, por sua vez, determinada segundo o procedimento ASTM D570. Ambas as propriedades foram avaliadas em três corpos de prova para cada formulação.

5 2.6 Microscopia eletrônica de varredura As superfícies de fratura de corpos de prova ensaiados para a determinação da resistência ao impacto Charpy e resistência à flexão foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura. Esta técnica foi empregada por permitir melhor definição da interface entre as partículas de madeira e a matriz polimérica no compósito. 2.7 Análise estatística Os resultados individuais da caracterização das formulações preparadas foram avaliados dentro das técnicas usuais de Análise de Variância (ANOVA) e de determinação de intervalos de confiança baseados na distribuição t de Student, utilizando-se para tal o pacote estatístico disponível dentro do software Microsoft Excel. Todos os resultados são apresentados dentro de um intervalo de confiança de 95%. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Caracterização do resíduo de pinus O processo de peneiramento em malha 8 mesh realizado em 5 amostras de resíduo de pinus mostrou que (74,3 ± 3,1)% de sua massa passa pela malha escolhida para separação de suas frações. Isto significa que aproximadamente 75% do resíduo é aproveitável como carga, enquanto que cerca de 25% do mesmo consiste de partículas grosseiras (cavacos de madeira, principalmente). Dentro do escopo deste presente trabalho serão discutidas alternativas de uso somente para o resíduo peneirado, ficando o material retido na peneira para futuros projetos de pesquisa. O teor de umidade do resíduo de pinus, determinado segundo o procedimento ASTM D3030, foi igual a (18,4 ± 0,5)%, coerente com dados de umidade na madeira existentes na literatura (PETRUCCI, 1978). Após o tratamento de secagem e revestimento das partículas de madeira com lubrificante o teor de umidade foi reduzido para (3,6 ± 0,3)%, sendo este valor admissível como dado de entrada para um processo de extrusão convencional, dotado de degasagem ao longo do processo. A figura 1 mostra uma fotomicrografia óptica do resíduo peneirado. Observa-se que as partículas são bastante uniformes, com estreita distribuição de tamanho de partículas e tamanho mediano de partícula (D 50 ) igual a µm, conforme pode ser visualizado na figura 2, além de um diâmetro equivalente médio de partícula igual a (1.180 ± 95) µm. Este tamanho de partícula é elevado em comparação aos pós de madeira comercialmente disponíveis para incorporação em polímeros, cujos diâmetros médios de partícula situam-se entre 20 e 200 mesh, ou 75 e 850 µm aproximadamente (PATTERSON, 2001), fato este explicado pelo mínimo beneficiamento conferido ao mesmo. Figura 1: Fotomocrografia do resíduo de pinus peneirado em malha 8 mesh.

6 Freqüência relativa Freqüência acumulada (%) Diâmetro equivalente (µm) Figura 2: Distribuição de tamanho das partículas do resíduo de pinus peneirado em malha 8 mesh. Pós de madeira comercialmente disponíveis são obtidos pela moagem e peneiramento da madeira. Apesar de sua elevada regularidade lote a lote, podem apresentar a desvantagem, particularmente no caso de pós muito finos (< 150 µm), de serem extremamente difíceis de incorporar na matriz polimérica, particularmente no caso do PVC, polímero que exibe alta viscosidade durante o processamento. Apresentam ainda problemas de manuseio, segurança industrial e saúde ocupacional, já que requerem o uso de equipamentos de proteção individual dos trabalhadores (máscaras contra pó e protetores oculares, principalmente), além de exibirem risco de explosão como qualquer material inflamável quando suspenso na atmosfera industrial. O resíduo de pinus utilizado no presente estudo, por ser grosseiro, não exibe estes mesmos riscos, sendo de muito mais fácil manipulação. 3.2 Preparação dos compostos de PVC com adição de pó de madeira Foi verificado que a adição de 20, 40 ou 60% do resíduo de pinus não afeta o processo de mistura e homogeneização do composto de PVC no misturador intensivo. Entretanto, durante o processamento em calandra para obtenção das placas dos diferentes compósitos PVC/madeira foi observado aumento da dificuldade de plastificação dos compostos de PVC com o aumento do teor de resíduo de pinus tratado. A formulação com 60% de adição de resíduo de pinus mostrou-se improcessável, ou seja, não foram conseguidas condições para plastificação do composto de PVC e incorporação do elevado teor de resíduo de pinus presente na formulação. FAULKNER (1975) e SUMMERS (1997) detalharam em seus trabalhos os mecanismos de gelificação e fusão de compostos de PVC rígido, concluindo que o parâmetro principal para o desenvolvimento do processo de fusão é a ocorrência de forte atrito interparticular durante o processamento do composto. No presente caso a dificuldade de processamento pode ser explicada pelo progressivo distanciamento interparticular com o aumento do teor de resíduo de pinus. No caso da formulação com 60% de madeira a distância interparticular é tão grande que impede a plastificação do composto de PVC, impossibilitando a incorporação do resíduo de pinus.

7 3.3 Determinação das propriedades das formulações preparadas A tabela 2 apresenta as propriedades físicas e mecânicas do composto de PVC base e dos compósitos PVC/madeira com adição de 20 e 40% de resíduo de pinus tratado. São também apresentados dados da literatura (PETRUCCI, 1978; IPEF, 2004) para o Pinus elliottii e Pinus taeda nos casos aplicáveis. Tabela 2: Propriedades físicas e mecânicas dos compósitos de PVC/madeira, com adição de 20 e 40% de resíduo de pinus tratado, em comparação com um composto de PVC e com madeira do tipo Pinus. Propriedade Pinus* PVC Resistência ao impacto Charpy, ASTM D6110 (kj/m 2 ) Tensão máxima na flexão, ASTM D790 (MPa) Módulo de elasticidade na flexão, ASTM D790 (MPa) Peso específico, ASTM D792 (g/cm 3 ) Absorção de água, ASTM D570 (%) * PETRUCCI (1978); IPEF (2004) ** Direção longitudinal às fibras PVC + 20% madeira PVC + 40% madeira - 64,4 ± 8,9 5,3 ± 0,3 4,2 ± 0, ** 59,2 ± 1,3 53,5 ± 1,0 45,7 ± 2, ** ± ± ± 177 0,40 0,51 1,35 ± 0,01 1,33 ± 0,01 1,30 ± 0, % 0,11 ± 0,02 0,82 ± 0,12 1,67 ± 0,15 Verifica-se que a incorporação do resíduo de pinus tratado reduz significativamente a resistência ao impacto do composto de PVC (valor de p = 4 x << 0,0001 no teste ANOVA). Esta redução pode ser explicada pelo fato das partículas de madeira, apesar de tratadas com lubrificantes que efetivamente permitiram sua incorporação à matriz de PVC, não possuem adesão interfacial com esta última. As figuras 3 e 4 trazem micrografias eletrônicas de varredura das amostras dos compósitos com 20% e 40% de resíduo de pinus, rompidas durante o ensaio de determinação da resistência à flexão. Observa-se nitidamente o descolamento das fibras de pinus da matriz de PVC durante a realização do ensaio, evidenciando o baixo grau de adesão interfacial. O aumento da fragilidade pela incorporação do resíduo de pinus é também explicado pelo fato das partículas de madeira serem frágeis (no sentido transversal às fibras) em comparação com a matriz de PVC, permitindo a propagação de trincas com maior facilidade que no caso do composto de PVC puro, extremamente dúctil e tenaz. O aumento do teor de madeira de 20 para 40% no compósito também reduz de maneira significativa a resistência ao impacto (valor de p = 2 x 10-8 << 0,0001 no teste ANOVA). A avaliação dos efeitos do tratamento do resíduo de pinus com agentes de acoplamento, tais como organosilanos e organotitanatos, em adição ao sistema lubrificante, será objeto de estudo de trabalhos futuros. Este tratamento adicional das fibras de madeira pode melhorar significativamente o grau de adesão interfacial entre a matriz de PVC e as fibras de madeira, com reflexos no desempenho mecânico dos compósitos obtidos.

8 Figura 3: Micrografia eletrônica de varredura (250x) do compósito de PVC com 20% madeira rompido durante o ensaio de flexão. Figura 4: Micrografia eletrônica de varredura (250x) do compósito de PVC com 40% madeira rompido durante o ensaio de flexão. A redução da resistência ao impacto é também coerente com os dados existentes na literatura. PATTERSON (2001), em um estudo amplo que incluiu formulações de PVC com 40% de pó de madeira comercial malha 80 mesh (180 µm aproximadamente), obteve compósitos com resistência ao impacto da ordem de 2 kj/m 2, valor este bastante semelhante ao conseguido por MENGELOGLU; MATUANA (2003) em compósitos de PVC com a incorporação de 50% de pó de madeira comercial malha 100 mesh (150 µm aproximadamente). MENGELOGLU; MATUANA; KING (2000), em um estudo sobre os efeitos de diferentes modificadores de impacto em teores de incorporação variando entre zero e 20 pcr, obtiveram um compósito com 50% de incorporação de pó de madeira comercial malha 20 mesh (850 µm aproximadamente) e 10 pcr de modificador de impacto acrílico, com resistência ao impacto da ordem de 4 kj/m 2. Interessante notar que os resultados obtidos neste presente estudo, utilizando resíduo de pinus tratado no próprio processo, são comparáveis com resultados obtidos em compósitos produzidos com a incorporação de pós de madeira comerciais (moídos e secos industrialmente). Os resultados deste presente estudo são até mesmo superiores aos resultados obtidos

9 por KOENIG; WILLIAMS (2002) com sua tecnologia Fibrex que, em um compósito de PVC com 40% de pó de madeira comercial (não detalham qual a malha ou tamanho médio de partícula), reportam resistência ao impacto inferior a 3 kj/m 2. Observou-se também redução significativa da resistência à flexão, avaliada através da tensão máxima medida de acordo com a ASTM D790 (valor de p = 5 x << 0,0001 no teste ANOVA). Os mesmos mecanismos de falta de adesão interfacial adequada, mencionados anteriormente no caso da resistência ao impacto, valem para o caso da resistência dos compósitos à flexão. O aumento do teor de resíduo de pinus de 20 para 40% no compósito, de forma esperada, promoveu redução maior da resistência à flexão (valor de p = 2 x 10-6 < 0,0001 no teste ANOVA, ou seja, estatisticamente significativa). No caso do módulo de elasticidade na flexão os efeitos, como esperado, são opostos aos casos da resistência ao impacto e resistência à flexão. A incorporação do resíduo de pinus tratato promoveu aumento significativo do módulo de elasticidade na flexão (valor de p = 1 x << 0,0001 no teste ANOVA). Tanto os resultados de resistência à flexão quanto módulo de elasticidade na flexão para os compósitos são compatíveis com dados existentes na literatura. PATTERSON (2001) obteve compósitos com resistência à flexão igual a 50 MPa e módulo de elasticidade na flexão igual a MPa, enquanto que MENGELOGLU; MATUANA; KING (2000) conseguiram compósitos com módulo de elasticidade da ordem de a MPa. Vale comentar, entretanto, que estes resultados tomados como referência foram obtidos em compósitos carregados com pós de madeira finos e industrializados. É sabido que quanto menor o tamanho de partícula de uma carga maior sua capacidade de reforço de uma matriz polimérica (KATZ; MILEWSKI, 1987). Esta situação não se limita a cargas inorgânicas como carbonato de cálcio ou talco, não sendo diferente no caso de cargas celulósicas. Uma vez que os trabalhos citados não envolvem nenhum tipo de tratamento superficial da carga, os resultados obtidos neste presente estudo sugerem que, apesar de não haver adesão interfacial plena entre a matriz polimérica e o resíduo de pinus, o tratamento ora proposto promove algum nível, mesmo que mínimo, de transferência de tensões entre a matriz e as partículas de madeira, tendo em vista o efeito significativo de reforço observado. Os resultados observados para o peso específico encontram-se em concordância com valores observados por outros pesquisadores (MENGELOGLU; MATUANA; KING, 2000; PATTERSON, 2001). Tanto o composto de PVC rígido puro quanto os compósitos com 20 e 40% de resíduo de pinus apresentam peso específico bastante superior ao observado na madeira in natura. Foi ainda observada redução do peso específico com o aumento do teor de madeira incorporada ao PVC. Estas constatações devem-se ao elevado peso específico da matriz de PVC (1,35 g/cm 3 ) em comparação com o resíduo de pinus, além do fato da pressão incorrente no processo de moldagem do compósito PVC/madeira promover a penetração do polímero para o interior dos poros das partículas de madeira. Existem alternativas para redução do peso específico dos compósitos PVC/madeira, tais como a formulação de compostos de PVC expandido (MATUANA; PARK; BALATINECZ, 1997; MATUANA; PARK; BALATINECZ, 1998; MATUANA; MENGELOGLU, 2001; MENGELOGLU; MATUANA, 2001; MATUANA; MENGELOGLU, 2002; RIZVI et al., 2003). Este desenvolvimento será objeto de trabalhos futuros. A utilização de uma matriz de PVC expandido deve trazer, além da redução do peso específico, aumento da resistência ao impacto e redução adicional do módulo de elasticidade. Uma das principais vantagens do uso de compósitos PVC/madeira pode ser observado na drástica redução da absorção de água. Verifica-se que, por conta do encapsulamento das partículas de pinus pelo composto de PVC, a absorção de água por parte da madeira é bastante limitada. Acredita-se que ocorra absorção somente pelas partículas de madeira da superfície, em pontos onde não exista composto do PVC recobrindo as mesmas ou mesmo nas superfícies fraturadas ou cortadas. 4 CONCLUSÕES O foco principal deste trabalho foi o desenvolvimento de um processo simples e economicamente viável de tratamento de resíduos industriais de pinus. O processo desenvolvido foi baseado somente no

10 (a) peneiramento e secagem/revestimento das partículas com lubrificantes e (b) no uso de equipamentos tradicionais da indústria de processamento do PVC. Verifica-se que foram obtidos compósitos com a incorporação de 20 e 40% de resíduo de pinus tratado, compósitos estes com propriedades físicas e mecânicas comparáveis ou mesmo superiores a compósitos mencionados na literatura especializada, sem a necessidade do uso de pós de madeira industrializados. Verificou-se ainda que o tratamento proposto para o resíduo de pinus, utilizando-se de lubrificantes funcionais para PVC, promove algum nível, mesmo que mínimo, de transferência de tensões entre a matriz e as partículas de madeira, tendo em vista o efeito significativo de reforço observado. Desdobramentos futuros deste projeto experimental tratarão da avaliação dos efeitos do tratamento superficial do resíduo de pinus com agentes de acoplamento, tais como organosilanos ou organotitanatos, como forma de melhoria da transferência de tensões entre a matriz polimérica e as partículas de madeira. Serão também avaliadas formulações de PVC rígido expandido, visando aumento da resistência ao impacto do compósito PVC/madeira. Um terceiro desdobramento que se faz necessário é a avaliação da resistência dos compósitos ao intemperismo esta avaliação será realizada em condições de exposição ao intemperismo natural, com acompanhamento da variação das propriedades mecânicas em função da dosagem de irradiação ultravioleta e demais agentes de degradação. REFERÊNCIAS CHETANACHAN, W. et al. PVC wood: A new look in construction. Journal of Vinyl and Additive Technology, v. 7, n. 3, p , FAULKNER, P. G. The use of a programmable Brabender mixer head for the evaluation of the processing characteristics of poly(vinyl chloride). Journal of Macromolecular Science Physics B, v. 11, n. 2, p , GOODMAN, D. PVC markets, today and in In: ANTEC 1998, 1998, Atlanta. Trabalhos apresentados Atlanta: Society of Plastics Engineers, Disponível em Acesso em: 5 out INSTITUTO DE PESQUISAS E ESTUDOS FLORESTAIS. Algumas propriedades físicas e mecânicas do Pinus taeda e Pinus elliottii. Disponível em Acesso em: 30 jan JIANG, H. et al. Mechanical properties of poly(vinyl chloride)/wood flour/glass fiber hybrid composites. Journal of Vinyl and Additive Technology, v. 9, n. 3, p , JOHN, V. M.; ÂNGULO, S. C. Metodologia para desenvolvimento de reciclagem de resíduos. In: ROCHA, J. C.; JOHN, V. M. (ed.). Utilização de resíduos na construção habitacional. Porto Alegre: ANTAC, p JOHN, V. M.; ZORDAN, S. E. Research & development methodology for recycling residues as building materials a proposal. Waste Management, v. 21, n. 3, p , KATZ, H. S.; MILEWSKI, J. V. Handbook of fillers for plastics. New York: Van Nostrand Reinhold, KOENIG, S. R.; WILLIAMS, R. K. Thermoplastic bio-fiber composite: ideation through product commercialization. In: ANTEC 2002, 2002, San Francisco. Trabalhos apresentados San Francisco: Society of Plastics Engineers, Disponível em Acesso em: 5 out LEAVERSUCH, R. D. PVC profiles give wood a new look in construction. Modern Plastics, v. 73, n. 3, p. 52, MARKARIAN, J. Additives adds switch to plastics in construction. Plastics Additives & Compounding, v. 5, n. 6, p , MATUANA, L. M.; KAMDEM, D. P. Accelerated ultraviolet weathering of PVC/wood-flour composites. Polymer Engineering and Science, v. 42, n. 8, p , MATUANA, L. M.; KAMDEM, D. P.; ZHANG, J. Photoaging and stabilization of rigid PVC/wood-

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