USO DE PALLETS PARA O DESENVOLVIMENTO DE MADEIRA PLÁSTICA. Mulinari;

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1 USO DE PALLETS PARA O DESENVOLVIMENTO DE MADEIRA PLÁSTICA 1* G. H. R. de Paula; 1 L. M. Rodrigues; 1 A. C. Vidal; 1 A. T. Brandão; 1,2 D. R. Mulinari; 1 Centro Universitário de Volta Redonda/UniFOA, Av. Erlei Alves Abrantes 285 Três Poços Volta Redonda/RJ 2 Faculdade de Tecnologia/FAT/UERJ, Rodovia Presidente Dutra km 298 Polo Industrial Resende/RJ dmulinari@hotmail.com RESUMO A madeira plástica têm sido muito utilizada para substituir a madeira convencional, devido à ausência de manutenção e ao custo. A madeira plástica é geralmente composta por até 30% de fibras naturais recicladas. Desta forma, o objetivo do trabalho foi desenvolver madeiras plásticas provenientes de pallets industriais reforçadas com polipropileno. E devido à falta de compatibilização química das fibras foi utilizado PP-g-MAH (polipropileno graftizado com anidrido maleíco) como agente compatibilizante. As fibras foram misturadas com o PP (polipropileno), nas proporções de 5% e 10% (m/m). As misturas foram realizadas em um misturador termocinético e, em seguida, foram injetadas para a confecção de corpos de prova de tração, flexão, impacto e dureza. Posteriormente, foram avaliadas as propriedades mecânicas dos compósitos. E os resultados revelaram que com a adição de pallets no polipropileno (PP) obteve-se um material com até 20% menos polímero e com propriedades mecânicas viáveis para determinadas aplicações do PP, em que o custo e o módulo elástico são mais importantes que a ductilidade. Palavras-chave: pallets, compósitos, propriedades mecânicas.

2 INTRODUÇÃO Atualmente em vista das fortes pressões políticas, econômicas e ambientais em torno do uso de materiais baseados em fontes sustentáveis, a pesquisa e aplicação de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais têm sido extensamente desenvolvidas (EL-SABBAGH, 2014; MULINARI, 2009). Desse modo, as empresas passaram a investir na busca de novas técnicas e a considerar também a variável ambiental em suas estratégias de produção, tais como o desenvolvido de madeira plástica. Além disso, a madeira plástica se aplica a essas questões ambientais, tornando-se uma solução viável economicamente, competitiva e com vantagens quando comparada à madeira convencional. A madeira plástica dura cerca de 50 anos e não necessita de manutenção, é resistente à corrosão de intempéries, imune às pragas, cupins, insetos e roedores, livres de manutenção e pintura, mantendo aparência da madeira natural, o que torna uma alternativa ideal para quem colabora com a questão ecológica de forma consciente e lucrativa (TRIGUEIRO; BOCARDI, 2012). No entanto, este material apresenta algumas desvantagens, tais como, o investimento inicial para produção é alto; a tecnologia de ponta envolvida não é tão facilmente acessível; a utilização de plásticos reciclados na fabricação dos compósitos é uma desvantagem para quem venha a produzi-los, pois compromete a qualidade final do produto, perdendo propriedades mecânicas e diminuindo o leque de possibilidades de produção. Por isso, a incorporação de fibras torna-se interessante uma vez que são de baixo custo, renováveis e permitem um ganho nos preços que torna os produtos competitivos (OLIVEIRA & COSTA, 2013). Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade técnicocientífica para desenvolver madeiras plásticas provenientes de pallets.

3 MATERIAIS E MÉTODOS Nesse trabalho foram utilizadas fibras descontínuas aleatórias provenientes de pallets industriais. Primeiramente as fibras foram cortadas em uma plaina, em seguida foram trituradas e peneiradas em uma peneira de 10 e 28 mesh e secas. Obtenção da madeira plástica A madeira plástica foi obtida pela mistura das fibras (5 e 10% em massa de reforço) e do PP em um homogeneizador para plásticos (Tab. 1). Após a obtenção dos materiais, estes foram levados para o moinho granulador onde foram triturados e posteriormente injetados na forma dos corpos de prova para a caracterização mecânica. Tabela 1. Descrição dos compósitos de PP reforçados com fibras Amostra Quantidade de PP (% m/m) Quantidade de reforço (% m/m) Quantidade de PP-g-MAH (phr) PP CP5% CP10% CP5% CP10% CP (compósitos PP reforçados com fibras de pallets in natura); CPA (compósitos PP reforçados com fibras de pallets in natura e PP-g-MAH); Ensaios mecânicos Os ensaios de flexão também foram realizados um equipamento da marca EMIC. Foram analisados cinco corpos de prova, com dimensões em milímetros de acordo com a norma ASTM D Foram utilizadas a razão L/d (onde L= distância entre apoios) igual a 16, velocidade de ensaio de 1,4 mm/min, com célula de carga de 5 kn. As propriedades mecânicas de resistência à flexão e o módulo elástico foram avaliadas.

4 Nos ensaios de impacto foi utilizado uma máquina PANTEC PS- 30 do tipo Charpy. Foram analisados cinco corpos de prova, com dimensões de acordo com a norma ASTM D CDP s com 12 mm de largura, 55 mm de comprimento e 6 mm de espessura. Foram avaliadas a energia absorvida ao impacto e a resistência. Foram realizados ensaios de determinação de Dureza Shore A para os compósitos e polímero puro. Para o ensaio de dureza (ASTM D 2240) foi utilizado um Durômetro modelo MITUTOYO HARDMAC. O ponto de medição é pressionado sobre a amostra por 10 segundos, em cinco pontos aleatórios do material. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ensaios mecânicos O estudo da resistência à flexão dos compósitos foi importante, pois permitiu avaliar o comportamento do material de resistir à força de dobramento aplicada perpendicularmente ao seu eixo longitudinal. As propriedades de flexão dos compósitos foram influenciadas pela quantidade de reforço inserida na matriz. A Tab. 2 apresenta os valores do limite de resistência à flexão e impacto dos compósitos. Tabela 2. Valores do limite de resistência à flexão AMOSTRAS Resistência à flexão (MPa) Módulo de Elasticidade (MPa) Resistência ao Impacto (kj/m 2 ) PP 28,4 12,9 824,8 46,6 45,1 0,2 CP5% 40,45 4, ,8 50,6 0,9 CP10% 33,8 1, ,4 47,9 0,6 CPA5% 29,6 2,9 933,1 106,8 51,5 1,1 CPA10% 38,2 3, ,8 54,7 1,1 Analisando-se as propriedades mecânicas em flexão do PP puro foi observado valor inferior quando comparado aos compósitos. Ao se inserir fibras na matriz houve um aumento na resistência e no módulo, atingindo até 42,4% e

5 67% de aumento quando comparado ao PP puro. A inserção do agente compatibilizante no compósito proporcionou maior rigidez quando comparado aos compósitos não compatibilizados, com exceção do compósito CPA5%. Dessa forma, foi observado que o uso do agente compatibilizante influenciou na rigidez dos compósitos. Analisando-se a resistência ao impacto das amostras, foram observados que os compósitos apresentaram maiores valores, quando comparados ao PP puro, atingindo até 21,3 % de aumento. Esse aumento na resistência ocorreu devido à inserção de fibras na matriz, fazendo com que a energia absorvida aumentasse e, consequentemente, a resistência. Os compósitos compatibilizados apresentaram maior resistência, quando comparado aos compósitos não compatibilizados. Dessa forma, fica evidente que o uso do agente compatibilizante melhorou a adesão entre fibra/matriz, facilitando a transferência de energia de impacto da matriz, que é um dos fatores que influi nesta propriedade. A inserção de fibras na matriz também aumentou a resistência ao impacto, devido ao mecanismo de dissipação de energia. As fibras foram arrancadas (pull out) da matriz e dissiparam energia durante o processo de fricção mecânica. A Fig. 1 mostra a região da fratura após o ensaio, onde foi verificada certa uniformidade de distribuição das fibras na matriz, fibras fraturadas ao longo da matriz e fibras arrancadas (pull out), caracterizando mecanismo de fratura frágil. Analisando-se os resultados (Fig. 2) observou-se também que os compósitos apresentaram valores de dureza mais altos quando comparados ao polímero puro. No entanto, houve uma diferença não significativa nos compósitos compatibilizados quando comparados aos compósitos não compatibilizados.

6 Figura 1. MEV dos compósitos após o ensaio de impacto: (a, b) CP5%; (c, d) CP10%; (e, f) CPA5%; (g, h) CPA10%.

7 Figura 2. Dureza Shore A do PP puro e dos compósitos CONCLUSÃO Com a análise dos resultados obtidos neste trabalho foi possível avaliar o uso de pallets industriais no desenvolvimento de madeira plástica. E os resultados revelaram que o uso da moldagem por injeção foi adequado, pois tornou o processo rápido e reprodutível fazendo com que seja perfeitamente viável o uso deste material em escala industrial. A adição de 10% das fibras proporcionou o maior aumento na rigidez e na resistência à flexão quando comparado ao PP puro. Por outro lado, a adição de PP-g-MAH no compósito aumentou a rigidez quando comparado aos compósitos reforçados com pallets sem o uso do agente, demonstrando que o mesmo melhorou ainda mais suas propriedades. A interação fibra/ matriz pode ser avaliada pela análise de fratura após os ensaios mecânicos, a qual confirmou a boa adesão entre os mesmos. REFERÊNCIAS EL-SABBAGH, A. Effect of coupling agent on natural fibre in natural fibre/polypropylene composites on mechanical and thermal behaviour. 2014, Composites: Part B, 57, MULINARI, D. R. Comportamento térmico, mecânico e morfológico dos compósitos de polietileno de alta densidade reforçados com fibras de

8 celulose do bagaço de cana de açúcar. 2009, 112p. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica). Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, SP. OLIVEIRA, E. M. R.; COSTA. R. A. Madeira plástica f. Dossiê Técnico (Serviço Brasileiro de respostas técnicas). Instituto Euvaldo Lodi IEL/BA, TRIGUEIRO, A.; BOCARDI, R. Madeira plástica evita derrubada de árvores para fabricar móveis. Jornal da Globo, Rio de Janeiro, 21 set Disponível em: < para-fabricar-moveis.html>. Acesso em: 5 dez AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Centro Universitário de Volta Redonda pelo apoio financeiro. USE OF PALLETS FOR DEVELOPMENT OF WOOD PLASTIC Plastic wood have been widely used to replace conventional wood, due to lack of maintenance and cost. The plastic wood is usually composed of 30 % recycled natural fibers. Of this form, o objetivo do trabalho foi desenvolver madeiras plásticas provenientes de pallets industriais reforçadas com polipropileno. Due to the lack of chemical compatibility of the fibers with the matrix PP-g-MAH was used as coupling agent. The fibers were mixed into the PP, in proportions of 5 to 10% (wt/wt). The mixtures were performed in a thermokinetic mixer and then were injected for making specimens. The composites were characterized by tensile test, flexural, impact and hardness. Results show that with the addition of pallets in polypropylene (PP) obtained a material with less 20% polymer and with mechanical properties viable for some applications in the cost and the elastic modulus is more important than ductility.

9 Key-words: Pallets, Composite, Mechanical properties.