21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 09 a 13 de Novembro de 2014, Cuiabá, MT, Brasil

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1 ECO-COMPÓSITOS DE RESINA POLIÉSTER E FIBRAS DE DENDÊ IN NATURA. R.S. SENA 1 ; S.M.C. Andrade 1 rafawell.sena@gmail.com 1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará. RESUMO O dendê é um vegetal abundante na região Amazônica, principalmente no estado do Pará, que possui a maior área de plantio do país. O aproveitamento de suas fibras torna-se promissor por ser ecologicamente correto, de custo desprezível e característica de fabricação com viabilidade de processo. Neste trabalho foi desenvolvido um compósito a base de resina poliéster e fibra de dendê in natura. A fibra utilizada foi doada por indústria do setor na região de Belém e trata-se de um rejeito resultante da prensagem de frutos para extração do óleo. Os materiais ecocompósitos com 5% 7,5% e 10% de fibra de dendê foram submetidos a ensaios mecânicos e ensaios de absorção de água e apresentaram resultados de resistência à tração no intervalo de 18 a 21 MPa, enquanto que a absorção de água no compósito foi menor que 2%. Uma correlação entre os resultados dos ensaios mecânicos de tração com outras fibras será apresentada o final do trabalho. Palavras-chave: Fibras de dendê; compósitos, ensaios mecânicos. INTRODUÇÃO Os estudos realizados para o aproveitamento dos resíduos obtidos a partir da agroindústria estão cada vez mais acentuados, tornando-se mais frequentes as pesquisas voltadas ao aproveitamento da biomassa da forma mais racional possível. O aproveitamento de resíduos da cadeia do biocombustível tem sido objeto de estudos recentes (1). O desenvolvimento de novas alternativas amplia as opções de agregação de valor e contribui para reduzir os impactos ambientais negativos, 3705

2 principalmente na indústria automotiva, normas como a DIRECTIVE 2000/53/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 18 september, 2000, on end of life vehicles, da União Europeia, obrigam a utilizar materiais recicláveis ou biodegradáveis nos veículos, como forma de reduzir o uso de matérias-primas de fontes não renováveis e o consumo de energia. (2) Na busca de soluções que apresentem caráter aplicado e inovador, destacam-se os trabalhos que apontam a produção de novos materiais (3). Dentre as oleaginosas, o dendê (Elaesis guineesis) é a que apresenta a maior produtividade por área cultivada. A torta de dendê, obtida pela prensagem da extração do óleo, é uma excelente fonte de fibra que poderá ser utilizada desde a alimentação animal até a elaboração de materiais biodegradáveis. Pensando nestas qualidades diversos materiais estão sendo estudados isolados ou associados com outros materiais visando sempre melhoria de suas propriedades. Os materiais compósitos reforçados com fibras naturais têm motivado atualmente discussão de temas relacionados à preservação do meio ambiente e em função do desenvolvimento de novos métodos e processos tecnológicos (4). A fibra de dendê está entre as mais investigadas como reforço de materiais compósitos, sendo disponível a um custo razoável, pois a planta cresce em vários ambientes tropicais, renova-se rapidamente e tem várias vantagens perante as fibras sintéticas, pois apresentam baixa densidade, são biodegradáveis e de fácil processabilidade. Este trabalho avaliou o comportamento de compósitos de resina poliéster e fibras de dendê quando submetidos à ensaios de tração, assim como a ensaios de absorção de água. MATERIAIS E MÉTODOS Materiais O materiais utilizados foram a resina poliéster tereftálica insaturada e préacelerada na proporção de 0,33% v/v, catalisador peróxido de MEK(Butanox M-50). As fibras de dendê in natura foram obtidas por doação da empresa DENPASA da região metropolitana de Belém do Pará, sem tratamento químico ou superficial e em condições ambientais. A Fig.1 mostra imagem da fibra de dendê in natura

3 Figura 1 fibra de dendê in natura. Métodos As fibras de dendê foram lavadas em água corrente para retirada de resíduos de óleo, areia e sementes até que ficassem bem limpas. Após esta etapa a fibra passou por um processo de secagem ao ar livre por 7 sete dias até que ficassem bem secas, as fibras já secas passaram por um processo de peneiramento, o qual foram utilizadas as peneiras Tyler nº 0, 6, 10, 48. Os corpos de prova foram conformados em dois moldes de silicone, com capacidade para 4 (quatro) corpos de prova cada molde. Foram confeccionados 8 corpos de prova tanto da matriz de resina poliéster, como dos compósitos, contendo 5%, 7,5% e 10% de fibra, totalizando 3,2g, 4,9g e 6,7g de fibra respectivamente. Numa primeira etapa cada quantidade de fibra do preenchimento dos moldes foi retirada e pesada, para cálculo da fração mássica de fibra correspondente à capacidade volumétrica de cada corpo de prova. Na segunda etapa foi adicionado um catalisador peróxido de MEK(Butanox M-50) à resina poliéster na proporção de 0,15 g de catalisador para cada 61,50 g de resina com agitação de 30 segundos para acelerar a cura do compósito. Na terceira etapa foi adicionado a quantidade total de fibra à resina com a presença do catalisador sem pressão, sem vibração ou compactação obtendo-se a mistura do material compósito resina poliéster/fibra de dendê (RT/DENDÊ) que após moldado foi submetido à cura por 7 (sete) dias na temperatura ambiente conforme adaptação da metodologia de (5). Após a cura os compósitos foram desmoldados, 3707

4 devidamente lixados até atingirem as dimensões segundo a norma ASTM D 638M Fig. 2, e levadas para ensaios de tração, a uma velocidade de ensaio de 5 mm/min. Figura 2 Modelo de corpo de prova para ensaios de tração segundo a norma ASTM D 638M. Ensaios Mecânicos: Os ensaios de tração foram realizados em uma máquina de ensaio universal AROTEC WDW-100E com célula de carga de 5 kn, a uma velocidade de 5 mm/min. A Fig. 3 mostra imagem da máquina de ensaio utilizada para a realização dos Ensaio de Absorção: O ensaio de absorção de água foi realizado em três etapas conforme descrito a seguir. As amostras foram secas à temperatura ambiente, pesadas e imersas em água destilada também na temperatura ambiente. Em tempos pré-determinados as amostras eram retiradas da água, secas rapidamente com papel de baixa absorção e pesadas em balança analítica com precisão de 0,1 mg. O teor de água absorvido foi calculado comparando-se a massa do sólido após inchada e a massa inicial (totalmente seca) (6),ou seja, %água = (m2 m1)/m1 100 onde, m1 é amostra seca; m2 é amostra molhada. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Fig.3 mostra os corpos de prova de resina, 5%, 7,5% e 10% de fibra in natura, já desmoldados enfileirados e prontos para o ensaio de tração. 3708

5 Figura 3 Imagem dos corpos de prova desmoldados e lixados. A Tabela 1 mostra os resultados obtidos no ensaio de tração dos corpos de prova fabricados com poliéster sem reforço, com 5%, 7,5% e 10% de reforço. Tabela 1 Resultados obtidos no ensaio de tração Tipo Amostra Resist. Tração (σ) (Mpa) Média (desvio padrão) Matriz Poliéster 33,27 (± 2,33) Compósito com 5% de fibra 20,82 (± 2,12) Compósito com 7,5% de fibra 19,17 (± 1,68) Compósito com 10% de fibra 18,63 (± 1,80) A Fig. 4 mostra a comparação dos resultados de resistência à tração compósitos e matriz. 3709

6 Figura 4 Valores de resistência à tração. A tabela 2 mostra os resultados do ensaio de absorção. de água dos compósitos de RT/DENDÊ. Tabela 2 Resultados ensaios de absorção. Método 5% 7,5% 10% Absorção(%) 0,89% 1,21% 1,73% Não houve diferença significativa entre os resultados de resistência à tração dos compósitos com as diferentes quantidades de fibra, no entanto essa resistência diminuiu quando comparada à resistência da matriz de resina poliéster. Já os ensaios de absorção demonstraram que os compósitos com maior quantidade de fibra apresentaram uma porcentagem maior de absorção quando comparado com as outras amostras de menor teor de fibra. Contudo, os resultados estão compatíveis com outros trabalhos que utilizaram fibras naturais. o método de fabricação é bastante simples, e objetivo é de se produzir um material de baixo custo e ecologicamente correto. Além disso, esses resultados estão no mesmo patamar da literatura pesquisada. 3710

7 CONCLUSÃO. A diferença entre os resultados de resistência à tração dos compósitos com as diferentes quantidades de fibra é mínima, no entanto essa resistência diminuiu quando comparada à resistência à tração da matriz de resina poliéster. Já os ensaios de absorção demonstraram que os compósitos com maior quantidade de fibra apresentaram uma porcentagem maior de absorção quando comparado com as outras amostras de menor teor de fibra. REFERÊNCIAS 1. RODRIGUEZ, A. L.; BALBINOT, N. M. S.; Mählmann, C M; SCHNEIDER, R.C.S. Uso de co-produtos da extração de óleo de girassol na obtenção de compósitos.. In: VI Simpósio Internacional de Qualidade Ambiental, 2008, Porto Alegre/RS. 2. SANTOS N. S.; SILVA, M. R.; DIAS, C.G.B.T. E ZAVAGLIA. C. A. C. Elaboração de compósito com fibra vegetal da amazônia: opção pela sustentabilidade. 1º Encontro Luso-Brasileiro de Engenharia de CompósitosFaculdade de Engenharia da Universidade do Porto, UJANG, K. Bio-porec-bioplastic production from biological palm oil waste recovery. Silver Medal - Malaysia Technology Expo (MTE) 2006, Disponível em < 4. FRAGA, A. N. et. al. Relationship between water absorption and dielectric behaviour of natural fibre composite materials. Mar del Plata, Argentina: Polymer Testing, 25 (2006) KUWAHARA, M;. COSTA, D. S; EL BANNA W. R. E FUJIYAMA, R. T. Compósito de fibras vegetais de comprimento híbrido variando de 5 a 15 mm. CBECIMAT trabalhos completos

8 ECO-COMPOSITE POLYESTER RESIN AND DENDÊ FIBER IN NATURA. ABSTRACT The dendê is an abundant plant in the Amazon region, mainly in the state of Pará, which has the largest acreage in the country. The use of fibers becomes promising for being friendly environmentally, negligible cost and feature manufacturing process viability with. In this work, a composite was developed based on polyester resin and dendê in natura fiber. The fiber used was donated by industry sector in the Belém area and it is a waste resulting from pressing the fruit to extract the oil. The ecocomposites with 5% 7.5% and 10% dendê fibers were subjected to mechanical tests and tests for water absorption and present results of tensile strength in the range from 18 to 21 MPa, whereas the absorption of water in the composite was lower than 2%. A correlation between the results of the tensile test with other fibers will be presented the final work. Keywords: dendê fibers; composites, mechanicals tests. 3712