Caracterização mecânica de compósitos reforçados com fibras obtidas de rejeitos agroindustriais

Transcrição

1 Caracterização mecânica de compósitos reforçados com fibras obtidas de rejeitos agroindustriais José Roberto M. d Almeida Departamento de Engenharia de Materiais, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro Porto Alegre, 28 e 29 de Novembro, 3 Workshop de Processamento e Propriedades de Materiais Compósitos e Nanocompósitos

2 Roteiro Introdução Motivação Resíduos da agro-indústria Objetivos Métodos experimentais Resultados e discussão Conclusões Agradecimentos

3 Introdução Vantagens: Materiais ecologicamente amigáveis; Biodegradáveis; Recursos renováveis Mineração de cobre Plantação de coco, Alagoas

4 Introdução Plantação de Palmito Pupunha Bactris gasipaes Vantagem: Captura de CO 2 28,27 toneladas de carbono por hectare 99,95 toneladas de CO 2 removidas do meio ambiente

5 Motivação Relatório Bruntland Uso de um material sustentável -Avalie métodos de conservar energia -Procure oportunidades de reutilizar ou de reciclar materiais existentes -Selecione recursos renováveis sempre que possível G. Bruntland, ed., Our Common Future: The World Commission on Environment and Development (Oxford University Press, 1987).

6 Motivação Vantagens sociais: O aumento do valor agregado a um produto pode contribuir para a fixação do homem no campo, evitando sua migração para os grandes centros urbanos. Desafio Produção Global Produção Local Desenvolvimento de uma tecnologia comum Aplicação local Green Enginnering U.S. Environmental Protection Agency, Proceedings of the Green Engineering Conference: Defining the Principles, Sandestin, Florida, May 2003.

7 Motivação - Resíduos da agroindústria Corte em 18 a 24 meses

8 Objetivo Desenvolver compósitos e aglomerados com resíduos de pupunha Compósitos e aglomerados reforçados por fibras curtas

9 Experimental 1) Compósitos PP pupunha + As fibras picadas e os pellets do polímero foram misturados + extrusão + pellets + injeção PP + 5%; 10%; 15% p de fibras picadas

10 Experimental Ensaio de tração 10 corpos de prova por condição 50 mm/min Ensaio de fluência 3 corpos de prova por condição Tensão constante (3 MPa) Stress (MPa) Time (sec)

11 Experimental 2) Aglomerados PU pupunha As fibras e a matriz de PU foram misturadas manualmente; A mistura foi espalhada na cavidade do molde; O aglomerado foi obtido por moldagem por compressão; Diversas razões fibra/matriz e duas densidades diferentes.

12 Experimental Ensaio de flexão em 3 pontos 10 corpos de prova por condição Razão L/d = 12

13 Resultad os Compósitos PP pupunha Ensaio de tração Material Limite de escoamento (MPa) Módulo de elasticidade (MPa) Deformação na ruptura, (%) PP 21,6 ± 0,7 395,2 ± 6,6 453 Compósito 5%p 20.7 ± 0,7 396,6 ± 5,1 325 Compósito 10%p 20.2 ± 0,8 397,3 ± 5,4 359 Compósito 15%p 20.0 ± ± Não houve emprego de compatibilizante

14 Resultad os Compósitos PP pupunha Ensaio de tração

15 Resultad os Compósitos PP pupunha Ensaio de fluência Strain (%) Time (sec) a) Creep modulus (MPa) PP matrix Composite Time (sec) E η E S Custo Modelo do sólido linear padrão

16 Resultad os Aglomerados PU - Pupunha Ensaio de flexão Board density* Mass fraction σr (MPa) E(MPa) LD (ρ = 600 g/m 3 ) 50/ ± ± 28 60/ ± ± 63 70/ ± ± 68 MD (ρ = 800 g/m 3 ) 50/ ± ± 32 55/ ± ± 50 60/ ± ± 121 *LD: Baixa densidade; MD: Média densidade Os aglomerados marcados atendem a norma ANSI A208.1 para painéis de uso interno (LD-1 e LD-2).

17 Resultad os Aglomerados PU - Pupunha Ensaio de flexão

18 Resultad os Aglomerados PU - Pupunha Ensaio de flexão Ruptura controlada P, kn L, mm

19 Resultado s Usinabilidade a b a) Placa de aglomerado cortada; b) Conjunto montado.

20 Conclusões Resíduos da produção de palmito podem ser adequadamente tratados para produzir fibras curtas e fibras longas. Compósitos PP/pupunha apresentaram desempenho à tração e à fluência semelhante ao da matriz polimérica sem reforço: - Relevância: há redução de custo; - Relevância: com a incorporação de fibras vegetais ao polímero obtém-se um ciclo de vida mais sustentável (life cycle assessment).

21 Conclusões Aglomerados com propriedades mecânicas satisfatórias e com boa usinabilidade foram obtidos. Os resultados mostram que com o emprego desses resíduos toda uma nova classe de compósitos e aglomerados pode ser desenvolvida. Trabalhos em andamento Compósitos com outras frações de fibras e com fibras longas estão sendo desenvolvidos. Aglomerados híbridos com fibras de coco e de pupunha estão sendo desenvolvidos.

22 Agradecimentos Anderson Leandro Liberato da Silva Bruno Carneiro Temer Diana Carolina Parada Quinayá Edson Sabino dos Santos