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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM

ENGENHARIA MECNICA

AVALIAO MECNICA E MICROESTRUTURAL DE

COMPSITOS DE MATRIZ DE POLISTER COM ADIO DE

CARGAS MINERAIS E RESDUOS INDUSTRIAIS

Dissertao submetida


como parte dos requisitos para a obteno do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA MECNICA

EYLISSON ANDR DOS SANTOS

ORIENTADOR: PROF. Ph.D JOS DANIEL DINIZ MELO

Natal, julho de 2007.


PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM

ENGENHARIA MECNICA

AVALIAO MECNICA E MICROESTRUTURAL DE

COMPSITOS DE MATRIZ DE POLISTER COM ADIO DE

CARGAS MINERAIS E RESDUOS INDUSTRIAIS

EYLISSON ANDR DOS SANTOS

Esta dissertao foi julgada adequada para a obteno do ttulo de

MESTRE EM ENGENHARIA MECNICA

sendo aprovada em sua forma final.

_________________________________

Prof. Ph.D. Jos Daniel Diniz Melo (UFRN)

Orientador

__________________________________

Prof. Dr. Edcleide Maria Arajo (UFCG)

__________________________________

Prof. Dr. Maurcio Rodrigues Borges (UFRR)

__________________________________

Prof. Dr. Eng. Rubens Maribondo do Nascimento (UFRN)

Dedicatria

Aos meus familiares e

amigos, pelo apoio e

incentivo.

Agradecimentos

Aos meus familiares, em especial a Maria Jos dos Santos pelo apoio e incentivo.

Joice de Lima Lopes, pelo amor e carinho em todos os momentos, e por fazer parte

da minha vida.

Ao professor e orientador Jos Daniel Diniz Melo, pela orientao, dedicao,

pacincia e empenho demonstrados na elaborao deste trabalho.

Ao PPGEM/UFRN pelo suporte financeiro e pela oportunidade que me foi dada para

fazer mestrado.

CAPES pela bolsa de mestrado.

Ao professor Cludio Romero e aos tcnicos Francisco Paulino da Silva e Joo Maria

Alves Frazo que contriburam para a realizao deste trabalho.

Alpargatas, pelo fornecimento do resduo de EVA.

Tecniplas, que forneceu a areia e a diatomita para a confeco dos compsitos.

Bonor, que forneceu o resduo de polister.

Ao Laboratrio de Metrologia, por ter possibilitado a utilizao do equipamento

projetor de perfil e ao aluno Marcelo Costa Tanaka pelo auxlio na utilizao do equipamento.

Ao Laboratrio de Cimentos do Departamento de Qumica da UFRN, por ter

possibilitado a utilizao do equipamento de ensaio de flexo para os ensaios preliminares.

Ao Nupeg (ANP), pelas anlises microscpicas.

Ao Laboratrio de Tratamento de Minrios do CEFET-RN, pela utilizao do

moinho de martelo e a Antnio de Pdua Arlindo Dantas, pelo auxlio no manuseio do

equipamento.

Rannier Marques Mendona, pelas dicas e ajuda na confeco das primeiras placas

de compsitos.

Aos professores Antonio Eduardo Martinelli, Edcleide Maria Arajo, Maurcio

Rodrigues Borges e Rubens Maribondo do Nascimento, que se disponibilizaram para compor

a banca examinadora.

Sumrio

1. Introduo ........................................................................................................................ 13

2. Reviso Bibliogrfica ....................................................................................................... 16

2.1. Materiais Compsitos ................................................................................................ 16

2.1.1. Definio e Classificao .................................................................................. 16

2.1.2. Propriedades dos Compsitos Polimricos ........................................................ 17

2.1.3. Ensaios Mecnicos em Compsitos................................................................... 20

2.2. Matriz de Polister...................................................................................................... 22

2.3. Compsitos Reforados com Partculas ...................................................................... 23

2.4. Uso de Cargas em Compsitos.................................................................................... 24

2.4.1. Diatomita .......................................................................................................... 25

2.5. Resduos Slidos Industriais ....................................................................................... 29

2.5.1. Reciclagem de Resduos Slidos ....................................................................... 32

2.5.2. Resduo Slido de Polister............................................................................... 33

2.5.3. Resduo Slido de EVA (Etileno Acetato de Vinila).......................................... 34

3. Procedimento Experimental.............................................................................................. 37

3.1. Materiais Utilizados................................................................................................... 37

3.1.1. Resduo de Polister.........................................................................................37

3.1.2. Resduo de EVA .............................................................................................. 38

3.1.3. Areia................................................................................................................ 39

3.1.4. Diatomita ......................................................................................................... 39

3.2. Definio das Fraes de Cargas................................................................................40

3.3. Confeco das Placas de Compsitos......................................................................... 40

3.4. Confeco dos Corpos de Prova.................................................................................44

3.5. Ensaio de Flexo ....................................................................................................... 46

3.6. Ensaio de Impacto Charpy ......................................................................................... 48

3.7. Anlise Granulomtrica das Cargas ........................................................................... 51

3.8. Anlise Microscpica e Qumica ...............................................................................51

4. Resultados e Discusso.....................................................................................................53

4.1. Anlise granulomtrica das Cargas ............................................................................. 53

4.2. Confeco das Placas..................................................................................................56

4.2.1. Placas Confeccionadas com Resduo de Polister.............................................. 56

4.2.2. Placas Confeccionadas com Resduo de EVA ................................................... 57

4.2.3. Placas Confeccionadas com areia ...................................................................... 58

4.2.4. Placas Confeccionadas com diatomita ............................................................... 59

4.3. Ensaios de Flexo....................................................................................................... 60

4.4. Ensaios de Impacto..................................................................................................... 69

4.5. Anlise Microscpica e Qumica das Cargas............................................................... 74

4.6. Anlise Microscpica dos Compsitos........................................................................ 77

4.6.1. Compsito com Partculas de Polister.............................................................. 77

4.6.2. Compsito com Partculas de EVA ................................................................... 79

4.6.3. Compsito com Areia ....................................................................................... 80

4.6.4. Compsito com Diatomita................................................................................. 82

4.6.5. Compsito com Areia e Diatomita .................................................................... 84

5. Concluses ....................................................................................................................... 86

6. Sugestes de Trabalhos Futuros........................................................................................89

Referncias .......................................................................................................................... 90

Apndice.............................................................................................................................. 98

Lista de Figuras

Figura 2.1: Representao esquemtica do ensaio de flexo em trs pontos .......................... 20

Figura 2.2: Representao esquemtica da mquina de ensaio de impato Charpy.................. 21

Figura 2.3: Detalhe da diatomita de formato cilndrico e navicular ....................................... 29

Figura 2.4: Resduo proveniente do corte de chapas de EVA expandido ............................... 36

Figura 3.1: (a) Resduo da indstria botes em forma de gros e (b) Moinho de martelo....... 38

Figura 3.2: Resduo de EVA em forma de p ....................................................................... 38

Figura 3.3: Adio de areia em tubulaes durante o processo de fabricao ........................ 39

Figura 3.4: Diatomita em forma de p ..................................................................................39

Figura 3.5: Desenho esquemtico do molde utilizado na confeco das placas ..................... 41

Figura 3.6: Seqncia esquemtica da confeco das placas. (a) preparao da superfcie com

o desmoldante, (b) colocao da mistura no molde, (c) fechamento do molde, (d) fechamento

da bolsa de vcuo, (e) aplicao do vcuo e (f) retirada das placas........................................ 42

Figura 3.7: Placa de poliamida e (b) detalhe dos furos para permitir a aplicao do vcuo e a

retirada de bolhas de ar do compsito...................................................................................43

Figura 3.8: Concentrao de resduos nas extremidades da placa .......................................... 44

Figura 3.9: Distribuio uniforme de resduos na placa......................................................... 44

Figura 3.10: Corpo-de-prova para ensaio de flexo............................................................... 45

Figura 3.11: Corpo-de-prova para ensaio de impacto ............................................................ 45

Figura 3.12: Bits usado no entalhe dos corpos de prova ........................................................ 46

Figura 3.13: (a) Projetor de perfil e (b) detalhe da usinagem do entalhe no corpo-de-prova na

plaina limadora..................................................................................................................... 46

Figura 3.14: Detalhe da mquina de ensaio de flexo em trs pontos ....................................47

Figura 3.15: Mquina de ensaio Charpy ...............................................................................49

Figura 4.1: Distribuio granulomtrica do polister ............................................................54

Figura 4.2: Distribuio granulomtrica do EVA.................................................................. 55

Figura 4.3: Distribuio granulomtrica da areia .................................................................. 55

Figura 4.4: Distribuio granulomtrica da diatomita ........................................................... 56

Figura 4.5: Corpos de prova para ensaio de impacto com as trs granulometrias de polister.

(a) 0,3 mm, (b) 0,6 mm e (c) 1,2 mm........................................................................................57

Figura 4.6: Corpos de prova para ensaio de impacto com os trs percentuais de EVA. (a) 7,5%

de EVA, (b) 10% de EVA e (c) 12,5% de EVA.......................................................................58

Figura 4.7: Distoro da placa com 50% de areia ................................................................. 59

Figura 4.8: Distoro da placa com 20% de diatomita .......................................................... 60

Figura 4.9: Mdulo de elasticidade dos compsitos com adio de polister.........................62

Figura 4.10: Mdulo de elasticidade dos compsitos com adio de EVA ............................ 62

Figura 4.11: Mdulo de elasticidade dos compsitos com adio de diatomita ..................... 62

Figura 4.12: Limite de resistncia a flexo dos compsitos com adio de polister ............. 63

Figura 4.13: Limite de resistncia a flexo dos compsitos com adio de EVA................... 64

Figura 4.14: Limite de resistncia a flexo dos compsitos com adio de diatomita ............ 64

Figura 4.15: Deformao mxima na flexo dos compsitos com adio de polister ........... 65

Figura 4.16: Deformao mxima na flexo dos compsitos com adio de EVA ................ 65

Figura 4.17: Deformao mxima na flexo dos compsitos com adio de diatomita.......... 66

Figura 4.18: Mdulo de elasticidade dos compsitos ............................................................ 68

Figura 4.19: Limite de resistncia dos compsitos ................................................................ 68

Figura 4.20: Deformao mxima na flexo dos compsitos ................................................69

Figura 4.21: Resistncia ao Impacto de corpos de prova com adio de polister.................. 71

Figura 4.22: Resistncia ao Impacto de corpos de prova com adio de EVA....................... 71

Figura 4.23: Resistncia ao Impacto de corpos de prova com adio de diatomita ................ 71

Figura 4.24: Melhores resultados de resistncia ao Impacto.................................................. 73

Figura 4.25: Aspecto dos corpos de prova rompidos aps o ensaio de impacto. .................... 73

Figura 4.26: Morfologia obtida por MEV do resduo de polister. ........................................ 74

Figura 4.27: Morfologia obtida por MEV do resduo de EVA............................................... 74

Figura 4.28: Morfologia obtida por MEV da areia ................................................................ 75

Figura 4.29: Detalhe do formato cilndrico da diatomita, obtida por MEV............................ 76

Figura 4.30: Detalhe do formato navicular da diatomita, com poros circulares e elpticos,

obtida por MEV ................................................................................................................... 76

Figura 4.31: Superfcie de fratura obtida por MEV do compsito com resduo de polister .. 79

Figura 4.32: Detalhe de uma partcula de polister, obtida por MEV, mostrando a boa

aderncia da partcula com a matriz...................................................................................... 79

Figura 4.33: Superfcie de fratura obtida por MEV do compsito com resduo de EVA........ 79

Figura 4.34: Detalhe do resduo de EVA aderido na matriz obtida por MEV ........................ 80

Figura 4.35: Fotomicografia obtida por MEV do detalhe da superfcie de fratura do compsito

com areia.............................................................................................................................. 81

Figura 4.36: Fotomicrografia obtida por MEV do detalhe da interface areia/matriz .............. 81

Figura 4.37: Fotomicrografia obtida por MEV do detalhe do gro de areia fraturado e seu

descolamento da matriz. ....................................................................................................... 82

Figura 4.38: Fotomicrografia obtida por MEV da superfcie de fratura do compsito com

diatomita .............................................................................................................................. 82

Figura 4.39: Fotomicrografia obtida por MEV do compsito com 20% de diatomita ............ 83

Figura 4.40: Fotomicrografia obtida por MEV do compsito com 40% de diatomita ............ 84

Figura 4.41: Fotomicrografia obtida por MEV do detalhe da superfcie de fratura do

compsito com areia + diatomita.......................................................................................... 85

Figura 4.42: Fotomicrografia obtida por MEV do detalhe da adeso carga/matriz no

compsito com areia + diatomita.......................................................................................... 85

Figura A.1: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos sem carga ........... 98

Figura A.2: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos com adio de

polister (0,3 mm) ................................................................................................................98


polister (0,6 mm) ................................................................................................................99


polister (1,2 mm) ................................................................................................................99

Figura A.5: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos com adio de 7,5 %

de EVA .............................................................................................................................. 100

Figura A.6: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos com adio de 10 %

de EVA .............................................................................................................................. 100


12,5% de EVA ................................................................................................................... 101


areia.. ................................................................................................................................. 101

Figura A.9: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos com adio de 20 %

de diatomita ....................................................................................................................... 102

Figura A.10: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos com adio de 40

% de diatomita ................................................................................................................... 102

Figura A.11: Grfico fora x deflexo do ensaio de flexo dos compsitos com adio de 70%

de areia e 5% de diatomita.................................................................................................. 103

Lista de Tabelas

Tabela 2.1: Classificao dos Resduos Slidos....................................................................30

Tabela 3.1: Fraes em massa das cargas utilizadas..............................................................40

Tabela 4.1: Composio granulomtrica do polister, do EVA e da areia ............................. 54

Tabela 4.2: Composio granulomtrica da diatomita........................................................... 56

Tabela 4.3: Propriedades mecnicas dos compsitos ............................................................ 61

Tabela 4.4: Resistncia ao impacto dos corpos de prova ....................................................... 69

Tabela 4.5: Composio qumica da areia obtida por Fluorescncia de Raios-x ................... 75

Tabela 4.6: Composio qumica da diatomita obtida por Fluorescncia de Raios-x ............. 77

Resumo

Com o crescimento acelerado do consumo de produtos industrializados, principalmente de

produtos descartveis, o aumento excessivo de lixo e sua disposio em lugares inadequados

tornaram-se um dos grandes problemas da sociedade moderna. A utilizao de resduos

slidos industriais como carga em compsitos uma idia que surge com o intuito de buscar

alternativas adequadas para o reaproveitamento desses resduos, visando tambm o

desenvolvimento de materiais com propriedades superiores quelas dos materiais

convencionais. Neste trabalho, estudou-se a influncia da adio de resduos industriais de

polister e EVA (Etileno Acetato de Vinila), alm de cargas de areia e diatomita, nas

propriedades mecnicas de compsitos de matriz polister. O principal objetivo foi avaliar o

comportamento mecnico desses materiais com a adio de cargas de resduo industrial,

comparando-os com as propriedades da resina pura. Corpos-de-prova foram confeccionados e

as propriedades mecnicas dos compsitos obtidos foram analisadas, atravs de testes de

flexo e de impacto. Aps os ensaios mecnicos, a superfcie de fratura dos corpos-de-prova

foi analisada por microscopia eletrnica de varredura (MEV). Os resultados dos ensaios de

flexo mostraram que alguns compsitos apresentaram maior mdulo, quando comparados

com os resultados da resina pura; com destaque para os confeccionados com areia e diatomita,

em que o aumento do mdulo chegou a 168 %. Os compsitos confeccionados com adio de

polister e de EVA apresentaram mdulo mais baixo que o da resina pura. Tanto o limite de

resistncia quanto deformao mxima, apresentaram reduo nos seus valores, quando da

adio de cargas. A resistncia ao impacto, em relao resina pura, foi reduzida em todos os

compsitos com adio de cargas, exceto nos compsitos com a adio de EVA, onde houve

um aumento de aproximadamente 6 %. Com base nos ensaios mecnicos realizados, nas

anlises microscpicas e na compatibilidade das cargas com a resina polister, a utilizao das

cargas de resduos slidos industriais em compsitos mostrou-se vivel, considerando que

para cada tipo de carga haver uma aplicao especfica.

Palavras-chave: Compsitos, cargas, resduos industriais.

Abstract

With the current growth in consumption of industrialized products and the resulting increase

in garbage production, their adequate disposal has become one of the greatest challenges of

modern society. The use of industrial solid residues as fillers in composite materials is an idea

that emerges aiming at investigating alternatives for reusing these residues, and, at the same

time, developing materials with superior properties. In this work, the influence of the addition

of sand, diatomite, and industrial residues of polyester and EVA (ethylene vinyl acetate), on

the mechanical properties of polymer matrix composites, was studied. The main objective was

to evaluate the mechanical properties of the materials with the addition of recycled residue

fillers, and compare to those of the pure polyester resin. Composite specimens were fabricated

and tested for the evaluation of the flexural properties and Charpy impact resistance. After the

mechanical tests, the fracture surface of the specimens was analyzed by scanning electron

microscopy (SEM). The results indicate that some of the composites with fillers presented

greater Youngs modulus than the pure resin; in particular composites made with sand and

diatomite, where the increase in modulus was about 168 %. The composites with polyester

and EVA presented Youngs modulus lower than the resin. Both strength and maximum strain

were reduced when fillers were added. The impact resistance was reduced in all composites

with fillers when compared to the pure resin, with the exception of the composites with EVA,

where an increase of about 6 % was observed. Based on the mechanical tests, microscopy

analyses and the compatibility of fillers with the polyester resin, the use of industrial solid

residues in composites may be viable, considering that for each type of filler there will be a

specific application.

Keywords: Composites, fillers, industrial residues.

1. Introduo

O uso de compsitos como material de engenharia no algo recente. A tecnologia

dos materiais compsitos, especificamente a dos plsticos reforados, teve um progresso

significante no incio dos anos 40, pois foi neste perodo que houve um grande crescimento de

sua aplicao em elementos estruturais [1]. Inmeras conquistas tecnolgicas recentes,

principalmente nas reas aeronutica, aeroespacial, petroqumica, naval, bioengenharia,

automobilstica, construo civil, e de artigos esportivos, entre outras, somente se tornaram

viveis aps o advento dos compsitos estruturais [2]. A fim de satisfazer s novas

necessidades do mercado, houve um aumento da demanda por materiais de alto desempenho,

mais resistentes e leves [3]. Os compsitos vm a cada dia conquistando novos setores da

indstria pelo fato de apresentarem propriedades como baixa densidade, alta resistncia

especfica, alto mdulo de elasticidade, alta resistncia qumica, alm de permitir a fabricao

de peas com geometrias complexas [4].

Atualmente, tem-se utilizado vrios tipos de componentes fabricados com materiais

compsitos devido as suas caractersticas que unem propriedades de metais, cermicas e

polmeros [5]. Ocorre que, em alguns casos, o custo de componentes de compsitos mais

elevado quando comparado a componentes fabricados com materiais mais tradicionais,

inviabilizando assim a comercializao desses produtos. o caso, por exemplo, de tubulaes

industriais onde, apesar das vantagens de propriedades oferecidas pelos compsitos, o custo

de tubos de compsitos pode ser superior aos tubos de ferro fundido, para que as exigncias

de normas sejam atendidas. Nesses casos, a utilizao de cargas, com o objetivo de reduzir o

custo dos componentes produzidos, fundamental para que componentes de compsitos

possam competir no mercado.

A tecnologia tem trazido grandes benefcios sociedade, proporcionando o seu

desenvolvimento. Mas, tambm, traz efeitos negativos, proporcionando problemas ecolgicos

(esgotamento progressivo da base dos recursos naturais) e ambientais (reduo da capacidade

de recuperao dos ecossistemas). Entre os efeitos ambientais negativos que as inovaes

tecnolgicas podem originar esto [6]:

A gerao de subprodutos txicos;

O impacto acumulativo dos novos produtos na demanda de energia e materiais

nos estgios de produo e consumo;

O impacto cumulativo de novas tecnologias de produto e de processo na

capacidade de disposio de resduos.

Com o aumento crescente da produo e do consumo mundial de produtos

industrializados, a reciclagem de materiais tornou-se uma das mais importantes atividades de

controle ambiental, agregando valores econmicos e desenvolvimento tecnolgico [7]. A

reciclagem e o reaproveitamento de materiais so formas adequadas de minimizar o problema

do lixo, trazendo grandes benefcios s comunidades, incluindo a proteo da sade pblica.

A destinao final dos resduos industriais, lquidos e slidos, motivo de crescente

preocupao das empresas e dos rgos ambientais que, atravs de rigorosa fiscalizao, tm

obrigado as empresas a cuidados minuciosos com seus resduos, durante todo o processo

produtivo, desde a sua correta classificao, tratamento, coleta, transporte, at a sua

destinao final. Na busca de novas alternativas para se dar uma destinao nobre a esses

resduos, muitas pesquisas e trabalhos vm sendo desenvolvidos em todo o mundo,

principalmente por pesquisadores das reas de engenharia civil, materiais, mecnica e

qumica, propondo alternativas ao descarte desses materiais no meio ambiente, visando seu

reaproveitamento como matria-prima na fabricao de diversos produtos, como por exemplo,

resduos de borracha na fabricao de cimento Portland, cermica vermelha e em misturas

asflticas. A contnua necessidade, por parte do mercado, de novos produtos dotados de

propriedades funcionais sempre melhores, tambm tem estimulado a pesquisa para a

aplicao de materiais de baixo custo. Nos ltimos anos, foram muitos os estudos que

analisaram a possibilidade de reciclagem de uma vasta gama de resduos industriais. A maior

parte das pesquisas demonstrou a importncia da reciclagem na proteo ambiental e no

desenvolvimento tecnolgico [7, 8].

Neste contexto, o desenvolvimento de trabalhos de pesquisa que contemplem a

reutilizao de resduos torna-se muito importante, dentro de uma viso que trata estes

poluentes como matrias-primas importantes para aplicaes nobres, com maior valor

agregado, visando a sua transformao em bens teis sociedade e proteo do meio

ambiente. A utilizao de resduos industriais como carga em materiais compsitos uma

idia que surge no intuito de buscar mais uma alternativa para o reaproveitamento desses

resduos, visando o desenvolvimento de novos materiais, com boas propriedades.

Dentre as vrias formas de processamento e destinao final do lixo, a reciclagem

dos resduos recuperveis, defendida por entidades ambientalistas, vem obtendo crescente

aceitao em todo mundo. A reciclagem desses resduos, alm de ajudar nas questes

sanitrias e na preservao das reservas naturais de matrias-primas, elimina custos com

armazenamento, proporcionando economia para as empresas e para o estado [8].

Na indstria caladista, a gerao de resduos um problema. As empresas desses

segmentos industriais, impulsionadas pela competio do mercado, buscam a elevao da

produtividade, utilizando processos modernos, em grande escala de produo. Durante a

fabricao, para se obter a forma final dos calados, so produzidas sobras e retalhos.

Constitui, portanto, caracterstica tpica dessa atividade industrial, a gerao de grande

quantidade de resduo. A maior parte dessas sobras no serve para ser utilizada na prpria

indstria, da o seu acmulo crescente com o crescimento econmico do setor [9]. O mesmo

acontece na indstria de botes, onde a gerao de resduos oriundos do processo de

fabricao tambm um problema.

A utilizao de cargas de resduos industriais em compsitos surge como uma

necessidade, para viabilizar economicamente a utilizao desses materiais em diversas

aplicaes de engenharia. Alm das cargas atualmente utilizadas, o uso de resduos industriais

como carga em compsitos, justifica-se principalmente pela conservao do meio ambiente,

por serem materiais de difcil decomposio.

O objetivo principal desta investigao foi avaliar o efeito da adio de cargas nas

propriedades mecnicas de compsitos de resina polister, comparando-os com as

propriedades da resina sem carga, para permitir o estudo do potencial de utilizao dos

resduos industriais como alternativa a cargas minerais.

Como objetivos especficos, tm-se:

Avaliar o efeito da adio de resduos industriais de polister e EVA (Etileno

acetato de vinila), nas propriedades mecnicas de compsitos de resina polister,

comparando com cargas de areia e diatomita.

Analisar o processamento dos compsitos relacionando com a granulometria,

composio e tipo de cargas utilizadas.

Caracterizar, atravs de microscopia eletrnica, as interaes carga/matriz nos

compsitos, relacionando com as propriedades mecnicas avaliadas.

2. Reviso Bibliogrfica

2.1. Materiais Compsitos

2.1.1. Definio e Classificao

Um material compsito formado por uma matriz e uma ou mais fases dispersas,

possuindo propriedades que no so obtidas pelos materiais constituintes matriz e fase

dispersa separadamente [10, 11]. A denominao destes materiais bastante diversificada,

podendo ser tratados na literatura como: compostos, conjugados ou compsitos [12].

Os compsitos podem surgir de combinaes entre metais, cermicas e polmeros.

As possveis combinaes so condicionadas s condies de processamento e s

incompatibilidades entre os componentes. Compsitos para aplicaes estruturais, geralmente,

utilizam fibras sintticas ou naturais, como agentes de reforo. As fibras podem ser contnuas

ou descontnuas, alinhadas ou com distribuio aleatria, podendo ser obtidas em uma

variedade de formas, como mantas e pr-formas txteis de diferentes arquiteturas. Como

componente matricial, os polmeros so os materiais mais utilizados, devido sua baixa

densidade, inrcia qumica e fcil moldagem. Os materiais compsitos polimricos

apresentam propriedades mecnicas especficas que podem exceder, consideravelmente, s

dos metais [13].

Os constituintes dos compsitos estruturais tm funes distintas, sendo um deles

responsvel por suportar os esforos mecnicos (reforo) e o outro (matriz) responsvel por

transferir os esforos mecnicos externos para o reforo. Os componentes estruturais podem

ser fibrosos ou em forma de partculas como, por exemplo, as fibras de vidro e a areia,

respectivamente. As matrizes polimricas podem ser termoplsticas ou termofixas. A

interface reforo-matriz, tambm, desempenha um importante papel para os materiais

compsitos, pois tem grande influncia nas propriedades finais [12].

A escolha do tipo de material de reforo muito importante, pois alm de ter grande

impacto nas propriedades finais do compsito, tem tambm grande importncia no custo do

produto final. Muitas vezes, utilizado mais de um tipo de reforo com o objetivo de obter

propriedades nicas e/ou reduzir custos, formando uma combinao hbrida [14].

Os materiais compsitos podem ser classificados de acordo com a sua natureza, com

a estrutura de seus componentes (matriz e reforo), e tambm de acordo com a geometria ou

forma das fases presentes. De acordo com a fase dispersa, so classificados em [15]:

Fibrosos: as fibras podem ser contnuas ou curtas com orientao definida ou

aleatria;

Particulados: partculas (esfricas, planas, elipsoidais, irregulares) dispersas na

matriz;

Hbridos: mistura de dois ou mais componentes em forma de fibras ou partculas,

ou os dois ao mesmo tempo.

2.1.2. Propriedades dos Compsitos Polimricos

Em projetos de materiais compsitos, combinam-se vrios materiais com o objetivo

de produzir um novo material com caractersticas especiais. O desempenho dos compsitos

fortemente influenciado pelas propriedades dos seus materiais constituintes, sua distribuio,

frao volumtrica e interao entre eles.

Para a formao do material compsito necessrio haver uma interao entre a

matriz polimrica e o reforo, proporcionando a transferncia de esforos mecnicos, uma vez

que as propriedades do compsito dependem dessa interao. As propriedades dos compsitos

so, tambm, funo das propriedades das fases constituintes, das suas quantidades relativas e

da geometria da fase dispersa [5].

Assim, os seguintes fatores so fundamentais para as propriedades dos compsitos

polimricos [16]:

Propriedades dos componentes individuais e composio;

Interao entre as fases;

Razo de aspecto e porosidade da carga;

Disperso do reforo.

a) Propriedades dos componentes individuais e composio

Ao se adicionar uma carga a um polmero, a primeira idia de que as propriedades

do novo material formado sejam intermedirias entre as propriedades dos dois componentes.

Esse comportamento previsto para a propriedade (P) de um compsito, atravs da regra das

misturas. A equao geral da regra das misturas dada por:

bbaa VPVPP .. += (2.1)

Onde:

Os ndices a e b referem-se aos componentes (matriz e fase dispersa) e

V a frao volumtrica.

b) Interao entre as fases

A transferncia de tenses entre o polmero e a carga ocorre atravs da regio de

contato, denominada interface. Assim, a interface assume papel decisivo nas propriedades

mecnicas do material final, de modo que uma boa aderncia resulta em boas propriedades

mecnicas, como mdulo de elasticidade e resistncia mecnica. Esta aderncia est

relacionada com as propriedades qumicas das cargas, bem como com as conformaes

moleculares e constituio qumica da matriz.

Os mecanismos de aderncia entre os constituintes de um compsito so basicamente

os seguintes [16]:

Adsoro e molhamento. O molhamento eficiente da carga pelo polmero remove

o ar incluso e cobre todas as suas protuberncias. Este mecanismo depender das

tenses superficiais dos componentes.

Interdifuso. Ocorre quando h formao de ligaes entre matriz/fibra. Para isso,

algumas cargas necessitam ser modificadas superficialmente por um agente de

acoplamento antes de serem incorporadas matriz. A resistncia da ligao

depende do grau de emaranhamento molecular gerado entre o polmero matriz e a

superfcie da fibra modificada. A porosidade da carga tem grande influncia no

aumento da resistncia do polmero a ser modificado.

Atrao eletrosttica. Ocorre quando duas superfcies possuem cargas eltricas

opostas, como nos casos de interaes cido-base e ligaes inicas. A resistncia

da ligao depender da densidade de cargas eltricas.

Ligao qumica. a forma mais eficiente de adeso em compsitos. Ocorre,

geralmente, com a aplicao de agentes de acoplamento na superfcie da carga,

que serve como ponte entre o polmero e o reforo, como resultado de sua dupla

funcionalidade. A resistncia mecnica da interface depende do nmero e tipo de

ligaes qumicas presentes.

Adeso mecnica. resultado do preenchimento, pelo polmero, dos entalhes da

superfcie da carga, que apresenta cantos vivos, cavidades e outras irregularidades.

A resistncia desta ligao tende a ser baixa, a menos que haja um grande nmero

de ngulos de reentrncias na superfcie da carga.

Das formas de aderncia expostas acima, a adsoro e a ligao qumica so as mais

eficientes. Considerando a falta de afinidade inerente entre o polmero (orgnico) e a carga

(geralmente inorgnica), a modificao superficial da carga com agentes de acoplamento tem

grande importncia no desenvolvimento do compsito. O agente de acoplamento promove a

unio qumica entre as fases ou altera a energia superficial da carga para permitir um

molhamento eficiente. Este ltimo importante quando se tem polmeros apolares

hidrofbicos com cargas polares hidroflicas.

c) Razo de aspecto e porosidade da carga

A transferncia de tenses entre a matriz e o reforo mais eficiente quando a razo

de aspecto alta. Sendo assim, o reforo mais eficiente obtido com o uso de cargas fibrosas,

seguido por escamas ou plaquetas e finalmente por partculas esfricas, onde a razo de

aspecto 1. O aumento da razo de aspecto, alm de aumentar a resistncia trao, aumenta

tambm o mdulo elstico [16].

No caso de compsitos fibrosos, existe um comprimento de fibra crtico para se obter

boas propriedades, pelo fato das extremidades das fibras serem pontos de concentrao de

tenses que fragilizam o material. Com comprimentos elevados e alinhamento no sentido da

solicitao, as fibras passam a suportar as tenses diretamente, elevando a resistncia do

material.

O tamanho das partculas tambm importante, pois define a rea de contato com a

matriz. Em geral, a resistncia aumenta com a diminuio do tamanho de partcula. Cargas

porosas como o negro de fumo ou diatomita, produzem bons nveis de resistncia devido a

uma adeso mecnica mais eficiente e at difuso das macromolculas na estrutura da carga.

d) Disperso do reforo

Boa disperso das cargas na matriz uma das condies necessrias para se ter boas

propriedades mecnicas. H uma tendncia natural das cargas formarem aglomerados,

impedindo o envolvimento completo pela matriz, o que gera concentrao de tenses, e,

conseqentemente, reduo das propriedades mecnicas do material.

Carga aplicada

2.1.3. Ensaios Mecnicos em Compsitos

Um dos ensaios mecnicos mais utilizados na caracterizao de compsitos o

ensaio de flexo em trs pontos. O ensaio de flexo em trs pontos consiste na aplicao de

uma carga no centro de um corpo-de-prova especfico, padronizado, apoiado em dois pontos,

como mostra a Figura 2.1. A carga aplicada aumenta lentamente at a ruptura do corpo-de-

prova. O valor da carga aplicada versus o deslocamento do ponto central a resposta do

ensaio [17]. Os principais resultados do ensaio de flexo so: mdulo de elasticidade, limite

de resistncia flexo e deformao mxima.

Figura 2.1 - Representao esquemtica do ensaio de flexo em trs pontos.

A resistncia ao impacto uma das mais importantes caractersticas do material em

um projeto para prevenir as possibilidades de fratura prematura com este tipo de solicitao

[18]. O comportamento dctil-frgil dos materiais pode ser mais amplamente caracterizado

por ensaios de impacto [17]. A carga nesses ensaios aplicada na forma de esforos por

choque (dinmicos), sendo o impacto obtido por meio da queda de um martelo ou pndulo, de

uma altura determinada, sobre um corpo-de-prova de dimenses padronizadas. O pndulo

elevado a uma certa altura, apresentando uma energia potencial inicial. Ao cair, ele colide

com o corpo-de-prova, que se rompe. A sua trajetria continua at certa altura, que

corresponde posio final, onde o pndulo apresenta uma energia potencial final.

No ensaio de impacto, a massa do martelo e a acelerao da gravidade local so

conhecidas. A posio inicial do pndulo tambm conhecida. A nica varivel desconhecida

a posio da altura final, que obtida pelo ensaio. O equipamento de ensaios registra a

altura final, aps o rompimento do corpo de prova, numa escala relacionada com a unidade de

medida de energia adotada. A diferena entre as energias inicial e final corresponde energia

absorvida pelo material e as perdas de energia no percurso, que so consideradas. De acordo

com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de energia adotada o Joule [19].

Assim, o ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma

amostra do material, quando submetida ao de um esforo de choque de valor conhecido.

Os ensaios de impacto mais conhecidos so denominados Charpy e Izod,

dependendo da configurao geomtrica do entalhe e do modo de fixao do corpo-de-prova

na mquina. Em ambos os casos, o corpo-de-prova tem o formato de uma barra de seo

transversal retangular, na qual usinado um entalhe em forma de V. Os requisitos essenciais

para a realizao do ensaio so: corpo-de-prova padronizado, suporte rgido no qual o corpo-

de-prova apoiado ou engastado, pndulo com massa conhecida solto de uma altura

suficiente para fraturar totalmente o material e um dispositivo de escala para medir as alturas

antes e depois do impacto do pndulo [17]. As diferenas entre os ensaios Charpy e Izod esto

na forma em que o corpo-de-prova montado (horizontal ou vertical) e na face do entalhe,

localizada ou no na regio de impacto. No ensaio Charpy o golpe desferido na face oposta

ao entalhe e no Izod desferido no mesmo lado do entalhe.

O desenho esquemtico do equipamento de ensaio usado neste trabalho mostrado

na Figura 2.2.

Figura 2.2 - Representao esquemtica da mquina de ensaio de impacto Charpy [19].

2.2. Matriz de Polister

Os materiais polimricos tm sido usados pelo homem desde a Antiguidade.

Contudo, nessa poca, somente eram usados materiais polimricos naturais. A sntese

artificial de materiais polimricos um processo que requer tecnologia sofisticada, pois

envolve reaes de qumica orgnica, cincia que s comeou a ser dominada a partir da

segunda metade do sculo XIX. Nessa poca comearam a surgir polmeros modificados a

partir de materiais naturais. Somente no incio do sculo XX os processos de polimerizao

comearam a ser viabilizados, permitindo a sntese plena de polmeros a partir de seus meros.

Tais processos esto sendo aperfeioados desde ento, colaborando para a obteno de

plsticos, borrachas e resinas cada vez mais sofisticados e baratos, graas a uma engenharia

molecular cada vez mais complexa [20].

O nome polister usado para descrever uma categoria de materiais obtidos

geralmente por meio de uma reao de condensao entre um polilcool e um cido

policarboxlico. Os polisteres esto entre os mais versteis polmeros sintticos conhecidos,

pois podem ser encontrados comercialmente como fibras, plsticos, filmes e resinas. A sua

sntese muito comum e pode ser feita diretamente, atravs de esterificao,

transesterificao e a reao de lcoois com cloretos de acila ou anidridos. Dependendo da

formulao inicial, pode-se obter um polister saturado ou insaturado [21].

As resinas de polister so utilizadas na fabricao de peas moldadas, com ou sem

fibra de vidro, tais como: piscinas, barcos, banheiras, tanques, telhas, domos, botes,

bijuterias, assentos sanitrios, mveis para jardim, massa plstica, mrmore sinttico, etc. Elas

fazem parte de uma famlia diferente e complexa de resinas sintticas, que so obtidas com

uma grande variedade de matrias primas como base [22]. O processo de cura da resina

polister iniciado pela adio de uma pequena poro de catalisador, como um perxido

orgnico ou um compsito aliftico. A cura pode se dar tanto em temperatura ambiente,

quanto sob temperatura elevada e com ou sem aplicao de presso [10].

Os polisteres insaturados so bastante utilizados em conjuno com fibras de vidro

para obter um polmero reforado que apresente excelentes propriedades mecnicas como a

resistncia trao e ao impacto. Para peas industriais, menos solicitadas fisicamente,

empregam-se sisal ou algodo como reforo. O emprego de polister com reforo de fibras

carbnicas e fibras de boro vem se desenvolvendo acentuadamente [23].

2.3. Compsitos Reforados com Partculas

Os compsitos reforados com partculas apresentam, em sua maioria, uma fase

particulada mais dura e mais rgida do que a matriz. As partculas de reforo tendem a

restringir o movimento da fase matriz na vizinhana de cada partcula. Essencialmente a

matriz transfere parte da tenso aplicada s partculas, as quais suportam uma frao de carga.

O grau de reforo ou melhoria do comportamento mecnico depende de uma ligao forte na

interface matriz-partcula [5]. Para que ocorra um reforo eficaz, as partculas devem estar

distribudas uniformemente ao longo da matriz e as fraes volumtricas das duas fases

matriz e partculas so fundamentais para a determinao do comportamento mecnico [5].

Os compsitos particulados so resultantes da introduo de componentes que

apresentam uma razo de aspecto (relao entre a maior e a menor dimenso do corpo L/D)

menor que 3 [24]. Esses componentes so denominados de cargas particuladas ou no

fibrosas, podendo estar na forma de partculas, escamas ou plaquetas. As cargas particuladas

podem ser definidas como materiais slidos, que so adicionados aos polmeros em

quantidades suficientes para reduzir custos e/ou alterar as suas propriedades fsicas e/ou

mecnicas [16]. Compsitos particulados so freqentemente encontrados em matriz metlica

e cermica, em que a introduo de partculas visa o aumento na dureza do material e da

tenacidade fratura, respectivamente. Entretanto, para matrizes polimricas, a introduo de

partculas, geralmente, no leva a um aumento substancial das propriedades do polmero. Este

fato ocorre devido ao fato das tenses no serem efetivamente transferidas da matriz para

partculas que so dotadas de pequena rea superficial. Alm disso, as partculas tambm

podem atuar como agentes nucleadores de trincas e assim contribuir para a reduo da

resistncia mecnica dos compsitos [16].

Alguns materiais polimricos com adio de enchimentos so, na realidade,

compsitos reforados com partculas. Os enchimentos modificam as propriedades do

material e/ou substituem parte do volume do polmero por um material mais barato.

As cargas tendem a aumentar a viscosidade da resina e geralmente so misturadas a

ela junto com corantes e pigmentos. Uma outra utilidade das cargas que, em quantidades

adequadas, podem reduzir os efeitos da contrao das resinas durante a cura [10].

Alm das cargas particuladas de reforo, existem aquelas usadas para modificar as

propriedades da matriz polimrica e/ou reduzir custos. As cargas de enchimento so muito

utilizadas para diminuir os custos dos produtos, uma vez que exercem pouca influncia nas

demais propriedades dos compsitos, podendo conferir, dependendo da natureza destas,

principalmente um aumento no mdulo do compsito [25].

As cargas inertes geralmente diminuem a resistncia ao impacto e muitas vezes

contribuem para uma maior propagao de trincas, diminuindo tambm a resistncia fadiga

[24]. Por outro lado, a presena de cargas pode melhorar algumas propriedades da matriz

polimrica como, por exemplo, estabilidade dimensional, menor retrao no resfriamento

durante o processamento e maior temperatura de distoro trmica. Em algumas situaes, as

cargas so usadas para aumentar a condutividade eltrica do material polimrico. Compsitos

polimricos condutores de eletricidade so utilizados em inmeras aplicaes tecnolgicas,

tais como: tintas condutoras, dispositivos eletrnicos, eliminao de carga eletrosttica em

microeletrnica, sensores de presso e blindagem eletromagntica [24].

Dentre as cargas no reforantes, as mais utilizadas so as de origem mineral, pois as

mesmas se incorporam resina, proporcionando compatibilidade entre as caractersticas

buscadas e o custo. As cargas minerais so usadas, principalmente, para substituir parte da

resina e do reforo e, assim, reduzir o custo do produto final. As principais cargas minerais

usadas para essa finalidade so a calcita (carbonato de clcio modo) e a areia. A calcita no

inerte e s deve ser usada em peas para ambientes secos. Outras cargas, como talco,

carbonato de clcio precipitado e argila so, tambm, usadas. Mas por terem granulometria

muito fina, aumentam muito a viscosidade da resina e so usadas em teores muito baixos,

reduzindo assim o interesse econmico [26].

2.4. Uso de Cargas em Compsitos

So muitos os estudos que envolvem materiais compsitos no que diz respeito

incorporao de cargas, propiciando a expanso de sua utilizao em vrios segmentos da

indstria, medicina e esportes. A seguir so apresentados alguns tipos de cargas aplicadas aos

materiais compsitos.

A preparao de compsitos de madeira com polmeros uma prtica comum,

particularmente quanto ao uso de resinas termofixas na produo de painis MDF (medium-

density fiberboard). A utilizao de fibra de madeira como carga em termoplsticos, tambm

j conhecida desde a dcada de 70 pela indstria automobilstica, que emprega compsitos

de polipropileno com fibra de madeira, conhecidos no mercado, como woodstock. Esses

compsitos so extrudados e laminados em chapas para revestimento interno de portas e

porta-malas de veculos em uso corrente. O principal benefcio da utilizao de fibras de

madeira em termoplsticos consiste no aumento da rigidez e da temperatura de uso desses

materiais embora este ganho seja alcanado a custo de redues drsticas na tenacidade [27].

Em estudos anteriores utilizou-se resduo de EVA (Etileno acetato de vinila)

oriundos da indstria caladista como agregado para concreto leve na construo civil [28]. A

partir deste estudo, desenvolveu - se um tipo de bloco que permite associar leveza funo de

vedao, com boas condies de fabricao e manuseio, conseguindo-se atingir o valor

mnimo de resistncia compresso para esta aplicao, que de 2,5 MPa. [29]. Em outro

estudo, resduos de EVA foram utilizados como reforo em composies elastomricas. Com

base nos ensaios de trao, chegou-se a concluso que os resduos de EVA atuam como carga

de enchimento na matriz e, sobretudo, sem grande prejuzo das propriedades mecnicas [30].

A utilizao de cargas minerais em compsitos na produo de materiais industriais

alternativos tambm vem sendo estudada, tendo como uma das principais vantagens, a

reduo do custo de fabricao. Em um estudo anterior, analisou-se a introduo de diatomita,

como carga, no processo de transformao do polietileno. Ensaios mecnicos, em temperatura

ambiente, mostraram que a adio em at 20% de diatomita no provocou reduo da

resistncia trao do material [31]. Outro estudo realizado com cargas minerais envolveu a

adio de areia em tubos de compsitos de fibra de vidro. O estudo revelou um aumento

significativo na rigidez do tubo, o que prova a eficcia da adio de areia como carga para

este tipo de aplicao [32].

Em uma outra linha de pesquisa, um estudo comparativo entre concretos polimricos

fabricados com areia pura e areia servida (rejeito de fundies) foi realizado, no sentido de

dar um destino til e ecologicamente correto para este rejeito [33]. Foi verificado que a

contaminao presente na areia servida contribui de forma discreta, mas positiva, na

resistncia flexo e na tenacidade da fratura. Em outro trabalho, a influncia do tipo de

resina e da adio de cinza volante nas propriedades do concreto polimrico foi considerada

[34]. Foram testadas resinas de polister ortoftlica e isoftlica com adio de cinza volante,

variando de 8 % a 20 %. Foi verificado que, tanto o tipo de resina, quanto o percentual de

cinza volante tm grande influncia no mdulo de elasticidade do compsito.

2.4.1. Diatomita

Existem relatos do emprego da diatomita desde o imprio Romano (532 d.C), quando

era utilizada na fabricao de tijolos para construo devido a sua leveza. Em 1860, com a

descoberta dos grandes depsitos de diatomita de Hanover, na Alemanha, deu-se incio a sua

utilizao em escala industrial na fabricao de papel absorvente de lquidos. Por volta de

1976, a diatomita comeou a ser empregada nos Estados Unidos como substituta da polpa de

papel, algodo e filtros de celulose e asbestos. No Brasil, os estudos das algas diatomceas

tiveram seu incio registrado em 1880, com uma classificao de algas de acordo com o

ambiente lacustre, tendo recebido a denominao de Actinella brasiliensis [35].

O material diatomceo formou-se em pocas recentes em terrenos de sedimentao,

principalmente, em zonas de formao lacustre e ocenica, dispostas em camadas delgadas ou

espessas entre as argilas [36]. A estrutura em carapaas das diatomitas resultado de um

processo denominado pseudomorfismo, no qual a matriz orgnica constituda pelas algas

diatomceas sofre um processo de substituio por slica, originando uma matriz mineral [37].

A fixao da slica pelas algas diatomceas est ligada histria geoqumica da decomposio

das argilas caulinticas por via biolgica, e presume-se que estas algas incorporam a slica das

argilas para constituir o seu material de estrutura, de modo que o silcio est presente na

ordem de 2 a 10% no semi-lquido de cada clula [36]. O crescimento e a reproduo destas

algas s se d em condies ambientais favorveis, ou seja, em meio no txico onde haja,

tambm, condies adequadas para a ocorrncia da fotossntese (bacias rasas), rico em

nutrientes e slica [38].

A diatomita classificada como um mineral industrial no-metlico. Devido a sua

morfologia e a no reatividade com a maioria dos cidos e bases, a diatomita pode ser

aplicada em produtos e processos, como matria-prima, insumo, aditivo, carga, abrasivo,

isolante e auxiliar de filtrao, sendo que esta ltima representa, em geral, 53% das aplicaes

[39]. Como auxiliar de filtrao, seus usos mais comuns so: filtrao de gua, vinhos, sucos

de frutas, cervejas, leos, corantes, etc. A diatomita pode ainda ser til em diversos segmentos

industriais, tais como: indstria cermica, agricultura e alimentao [40, 41].

A diatomita um material pulverulento, leve e de estrutura alveolar, apresentando no

estado bruto, cores que, dependendo do teor de matria orgnica e xido de ferro existentes,

variam de branco ao cinza e sua aspereza ao tato assemelha-se ao giz. As frstulas das

diatomceas tm dimenses que variam de 4 a 500 m e so formadas basicamente de slica

amorfa hidratada ou opalina (que possui resistncia elevada, sendo as partculas rgidas e

abrasivas) e impurezas como argilominerais, quartzo, xido de ferro, alumnio, sdio,

potssio, clcio, magnsio, titnio, matria orgnica, etc. [38, 42].

As propriedades fsico-qumicas esto relacionadas de forma intrnseca com a

morfologia das carapaas, textura, empacotamento, natureza da superfcie de slica e

impurezas slidas [39, 40, 43], apresentando as seguintes caractersticas fsicas e qumicas

[37, 40]: dureza (escala Mohr): 1,0 a 1,50 em funo da porosidade das partculas

microscpicas; peso especfico: 1,90 a 2,35 g/cm3, quando calcinada oscila de 0,20 a 0,50

g/cm3; massa especfica relativa: 2,10 a 2,30 g/cm3; densidade aparente: 0,12 a 0,5 g/cm3

quando calcinada; sistema cristalino: amorfo; ponto de fuso: 1400C a 1650C; trao: opaco

ou terroso; clivagem: ausente; fratura: irregular; tenacidade: quebradia; solubilidade:

insolvel em cidos, com exceo do hidrofluordrico (HF); ndice de refrao: 1,42 a 1,48 %;

condutividade trmica: baixa em virtude da baixa porosidade de 0,49 a 0,77Kcal/h.cm. C;

massa especfica real: 2,1 a 2,3 g/cm3; porosidade: 80 a 90%, quando o material compactado

sem compresso.

Quimicamente, a diatomita apresenta alto teor de slica e baixos teores de Al2O3,

CaO, MgO e demais impurezas que, dependendo do tipo de aplicao, tm ou no que serem

removidas total ou parcialmente de sua composio [44].

Muitos dos estudos com diatomitas no Brasil, envolvem pesquisas fsicas, qumicas,

localizao de jazidas, extrao, beneficiamento, comercializao e aplicaes [37, 45, 46].

H, entretanto, estudos mais antigos envolvendo microscopia ptica de diatomitas. Estudos

atuais de microscopia eletrnica de varredura, descrevendo a morfologia de carapaas de

diatomceas brasileiras tm sido realizados [42, 47]. A caracterizao de diatomceas por

microscopia eletrnica de transmisso, para fins tecnolgicos, tambm tem sido realizada [36,

48].

Ensaios fsicos e qumicos tais como: anlise qumica, difrao de raios-x, alvura,

teor de slica da diatomcea, anlise trmica diferencial, microscopias ptica e eletrnica

foram realizados para diatomitas de diferentes estados brasileiros, tendo concludo a

existncia de impurezas de argilominerais do grupo de caulinita [38].

As diatomceas fsseis so classificadas com base na sua morfologia e desenho dos

orifcios classificados como primrios, secundrios e tercirios. Assim, a diatomita em p

um sistema slido poroso com rea especfica de 1 a 4 cm2/g, mesmo que as carapaas no

apresentem dimenses coloidais [38]. A caracterstica que controla de uma forma geral as

propriedades fsicas e, conseqentemente, a maioria das aplicaes industriais das diatomitas

so as configuraes estruturais, sendo estas uma caracterstica do gnero das diatomceas

[40].

As presenas de slica, argila e matria orgnica representam o critrio bsico para a

classificao da qualidade dos depsitos de diatomitas, em classes A, B e C [49]. A classe A

apresenta teores de slica, argila e matria orgnica, respectivamente, maior que 60%, menor

ou igual a 25% e menor ou igual a 15%; a classe B, slica de 51 a 60%, argila de 26 a 35% e

matria orgnica de 16 a 35%; a classe C tem teor de slica menor que 50%, argila maior que

35% e matria orgnica maior que 30%. A classe C anti-econmica em seu aproveitamento,

sendo geralmente utilizada para a construo civil; A classe B pode ser economicamente

aproveitvel e a classe A considerada uma jazida de primeira qualidade.

A produo mundial estimada de diatomita foi de 1.960 mil toneladas em 2004 [50].

Os Estados Unidos lideram o mercado produtor e consumidor mundial de diatomita, com uma

produo estimada em torno de 635 mil toneladas/ano ou 32,4% da produo mundial. Em

termos de reservas, os recursos existentes de minrios de diatomita so suficientes para suprir

o mercado mundial em uma necessidade futura. Os Estados Unidos e a China so

considerados os maiores detentores de recursos de diatomita. Suas reservas somam juntas

cerca de 910 milhes de toneladas. No Brasil, em se tratando de reservas oficiais (medidas +

indicadas), inclusive reavaliadas, estima-se que as mesmas sejam da ordem de 2,6 milhes de

toneladas [51]. As reservas brasileiras esto assim distribudas: Bahia, 1.171 mil toneladas

(44%), nos municpios de Ibicoara, Medeiros Neto, Mucug e Vitria da Conquista; Rio

Grande do Norte, 994 mil toneladas (37,4%), nos municpios de Cear-Mirim, Extremoz,

Macaba, Maxaranguape, Rio do Fogo, Nsia Floresta e Touros; Cear, 439 mil toneladas

(16,5%), nos municpios de Aquiraz, Aracati, Camocim, Horizonte, Itapipoca e Maranguape;

Rio de Janeiro, 38 mil toneladas (1,4%), no municpio de Campos dos Goitacazes; So Paulo,

19 mil toneladas (0,7%), no municpio de Porto Ferreira [48].

Na Figura 2.3 so mostradas algumas carapaas de diatomita, com imagens obtidas

atravs de um microscpio eletrnico de varredura MEV. As carapaas possuem formato

cilndrico e navicular (que denominada desta maneira por se assemelhar a um navio) alm

de apresentar poros circulares e elpticos, tpicos da famlia das Naviculaceae.

Figura 2.3 Detalhe da diatomita de formato cilndrico e navicular [51].

2.5. Resduos Slidos Industriais

O termo resduos slidos usado para designar os resduos nos estado slido e semi-

slido, que resultam de atividades da comunidade de origem: industrial, domstica, hospitalar,

comercial, agrcola, de servios e de varrio. Ficam includos nesta definio os lodos

provenientes de sistemas de tratamento de gua, aqueles gerados em equipamentos e

instalaes de controle de poluio [52], bem como determinados lquidos cujas

particularidades tornem invivel o seu lanamento na rede pblica de esgotos ou corpos de

gua, ou exijam para isso solues tcnicas e economicamente viveis em face melhor

tecnologia disponvel [53].

Considerando os riscos potenciais ao meio ambiente e a sade pblica, os resduos

slidos classificam-se em [53]:

Classe I - Perigosos: so os que apresentam riscos ao meio ambiente e exigem

tratamento e disposio especiais, ou que apresentam riscos sade pblica;

Classe II - No-Inertes: so basicamente os resduos com as caractersticas do lixo

domstico;

Classe III - Inertes: so os resduos que no se degradam ou no se decompem

quando dispostos no solo, como restos de construo, entulhos de demolio,

pedras e areias retirados de escavaes.

Na Tabela 2.1 tem-se a definio para os diversos tipos de resduos slidos.

Formato navicular

Formato cilndrico

Tabela 2.1 Classificao de resduos slidos [54]

Tipos de resduo slidos Definio

Residencial Lixo domiciliar, constitudo de restos de alimentao, invlucros diversos, varredura, folhagem, ciscos e outros.

Comercial Proveniente de diversos estabelecimentos comerciais, como escritrios, lojas, hotis, restaurantes, supermercados e outros. constitudo principalmente de papel, papelo e plstico, caixa, etc.

Industrial Resultante de diferentes reas da indstria e, portanto, de constituio muito variada.

Servio de sade Constitudo de resduos das mais diferentes reas do estabelecimento: refeitrio e cozinha, rea de patognicos, administrao, limpeza e outros.

Especial Constitudo por resduos e materiais produzidos esporadicamente como: folhagens de limpeza de jardins, restos de poda, animais mortos, entulhos, etc.

Feira, varrio e outros

Proveniente da varrio regular das ruas, conservao da limpeza de ncleos comerciais, limpeza de feiras, constituindo-se de papis, cigarros, invlucros, restos de capinao, areia, ciscos e folhas.

O lixo gerado pelas atividades agrcolas e industriais tecnicamente conhecido como

resduo. Os geradores so obrigados a cuidar do gerenciamento, transporte, tratamento e

destinao final de seus resduos, sendo essa responsabilidade por tempo indeterminado. O

lixo domstico apenas uma pequena parte de todo o lixo produzido. A indstria

responsvel por grande quantidade de resduo como sobras de carvo mineral, refugos da

indstria metalrgica, resduo qumico, gs e fumaa lanados pelas chamins das fbricas. O

resduo industrial um dos maiores responsveis pelas agresses ao ambiente. Nele esto

includos produtos qumicos (cianureto, pesticidas, solventes), metais (mercrio, cdmio,

chumbo) e solventes qumicos que ameaam os ciclos naturais onde so despejados. Os

resduos slidos so amontoados e enterrados; os lquidos so despejados em rios e mares; os

gases so lanados no ar. Assim, a sade do ambiente, e conseqentemente dos seres que nele

vivem, torna-se ameaada, podendo levar a grandes tragdias [55].

Nos ltimos anos, a gerao de resduos pelas indstrias tornou-se um problema de

ordem mundial. Quando no tratados, adequadamente, os resduos slidos industriais

constituem uma ameaa permanente sade pblica e ao meio ambiente. Para as indstrias,

um dos desafios a ser enfrentado o de compatibilizar o desenvolvimento tecnolgico,

industrial e comercial com o equilbrio ambiental e a preservao dos recursos naturais [56].

O efeito das atividades humanas sobre o meio ambiente aumentou, significativamente, a partir

do incio da revoluo industrial, no final do sculo XVIII. Desde este perodo at os dias

atuais, o impacto das atividades industriais, dos grandes aglomerados urbanos e da expanso

da agricultura sobre a biosfera s vem aumentando [57].

Um dos problemas que afetam a qualidade de vida da populao o gerenciamento

inadequado dos diversos tipos de resduos slidos. Um grande nmero de localidades urbanas

e rurais, em todo mundo, vem sofrendo transformaes ambientais danosas decorrentes dos

crescimentos populacionais, industriais e da oferta de bens de consumo descartveis, gerando

o lixo e resduos industriais diversos, que necessitam cada vez mais de vazadouros e/ou

aterros sanitrios para sua disposio, muitas das vezes inadequados a esse fim. Sem a infra-

estrutura necessria para oferecer a destinao adequada aos resduos slidos, muitas dessas

reas tornam-se, freqentemente, solues improvisadas ou emergenciais, que acabam por se

transformarem em definitivas, gerando uma srie de transtornos que, por vezes, se refletem

em problemas graves de sade pblica.

A deposio a cu aberto em lixes, ou at mesmo em aterros sanitrios no

constituem a soluo mais adequada para a problemtica da destinao desses resduos. A

disposio dos resduos, mesmo que em locais apropriados projetados e monitorados, no

uma soluo eficaz, pois representa uma disposio vigiada de um problema no solucionado

[57]. Alm disso, a capacidade dos lixes e aterros est prxima da saturao (particularmente

nos grandes centros urbanos), e h dificuldade para encontrar novas reas para a disposio

dos resduos. Por temor do desconhecido e, tambm, por motivos estticos e comerciais, as

comunidades passaram a rejeitar e at impedir a instalao, em suas cercanias, de aterros,

incineradores e depsitos, mesmo que temporrios, para resduos de qualquer espcie [57].

Para as empresas geradoras dos resduos, esta alternativa apresenta tambm

desvantagens, pois, de acordo com a legislao ambiental, elas so responsveis pelos

mesmos indefinidamente, mesmo que o resduo seja transferido de local, mudado de mos ou

de depositrio, ou mudado de forma, mantendo suas caractersticas nocivas.

Por esses motivos, entre outros, que a destinao final dos resduos industriais,

lquidos e slidos, motivo de crescente preocupao das empresas e dos rgos ambientais

que, atravs de rigorosa fiscalizao, tm obrigado as empresas a cuidados minuciosos com

seus resduos, durante todo o processo, desde sua correta classificao, tratamento, coleta,

transporte, at a sua destinao final.

2.5.1. Reciclagem de Resduos Slidos

Durante muitos anos a preocupao das indstrias foi apenas de produzir, sem

preocupar-se com as conseqncias que isto geraria ao meio ambiente. Hoje algumas

empresas j esto cientes das limitaes dos recursos naturais, procurando aproveitar melhor

seus recursos aplicando eficientes processos na reduo dos resduos e dejetos industriais.

Existem trs iniciativas bsicas e importantes para a reduo da gerao do resduo,

que so [58]:

A reduo do resduo na sua origem, diminuindo a quantidade de resduo gerado;

A reutilizao do resduo no processo produtivo, podendo esse ser aproveitado na

composio original ou em uma de suas etapas, sem necessidade de uma

transformao;

A reciclagem do resduo, ou seja, a transformao ou o seu reaproveitamento

como matria-prima, em novos produtos, aps algumas modificaes fsicas,

qumicas ou biolgicas.

Em 2005, o Brasil produziu algo em torno de 230 mil toneladas de lixo por dia [59] e

dele apenas 1% encaminhado para tratamento [60]. Atualmente, nos pases considerados

desenvolvidos, a reciclagem encontra-se presente em quase todos os processos produtivos que

podem agredir o meio-ambiente, e, por essa razo, os rgos governamentais, junto com as

Organizaes no Governamentais (ONGs) tm se empenhado bastante nesta fiscalizao.

Dessa forma, o esforo para a eliminao dos resduos industriais tem feito crescer bastante

uma nova indstria, que a indstria da reciclagem.

Os pases mais industrializados so os que mais produzem resduos slidos, mas

tambm so os que mais reciclam. Como exemplo, cita-se o Japo, que reutiliza 50% do

resduo slido produzido. L h um maior engajamento da populao nas questes da

preservao ambiental e, por isso, utilizam-se vrios tipos de reciclagem, at mesmo o

reaproveitamento das guas do chuveiro para uso no vaso sanitrio. A Europa Ocidental

recupera 30% de seu resduo slido, e os Estados Unidos reciclam 11%. importante

salientar que a produo de lixo per capta nesses pases o dobro dos restantes, ou seja, uma

mdia de aproximadamente 1,5 kg por dia, o que corresponde, ao final do ano, a um total de

10 bilhes de toneladas [59].

A reciclagem, alm de reduzir o volume dos resduos urbanos a serem dispostos ou

tratados, permite a recuperao de valores intrnsecos contidos nesses resduos [57]. A

reciclagem um mtodo potencial de gerao de renda, pois oferece ganhos econmicos.

Alguns fatores estimulam a reciclagem, como [61]:

A necessidade de se poupar e preservar os recursos naturais;

A reduo do volume de resduos a ser transportado e tratado e de disposio;

A reduo da carga poluente enviada ao meio ambiente;

O aumento da vida til dos locais de disposio de resduos, tanto os aterros

sanitrios como os aterros industriais;

A reduo do custo de gerenciamento dos resduos, reduzindo-se desta forma os

investimentos nas instalaes de tratamento e disposio;

A reduo final da poluio e/ou contaminao ambiental e dos problemas de

sade pblica e social decorrentes dos aterros;

A criao de empregos com a implantao de novas atividades, oferecendo

melhores condies de trabalho;

Uma maior competitividade e produtividade, nos casos das empresas criadas;

A possibilidade de participao da populao no processo de separao,

contribuindo para a educao ambiental nas famlias.

A valorizao do produto reciclado, como uma opo ao tradicional, exige que o

produto resultante possua algumas caractersticas que demonstrem ao consumidor certas

vantagens, como qualidade, esttica, custo e/ou produtividade. Mas, o mais importante

mostrar ao consumidor que, com a utilizao do produto reciclado, ele estar contribuindo,

diretamente, para uma melhoria na qualidade de vida atual e futura, reduzindo-se, dessa

forma, os nveis de impactos ambientais. Assim sendo, o estudo de viabilidade tcnica,

econmica e ambiental de extrema importncia antes do lanamento do produto no

mercado. Cumprir as exigncias das normas tcnicas de trabalhabilidade, segurana e

durabilidade atravs da pesquisa laboratorial, faz-se necessrio para que os novos produtos

no sejam geradores de resduo com potencial superior ao produto original.

2.5.2. Resduo Slido de Polister

Uma atividade industrial que gera uma grande quantidade de resduo slido de

polister a fabricao de botes. O processo de fabricao de botes plsticos se d,

inicialmente, por centrifugao para moldagem de uma placa polimrica, que depois cortada

na forma de discos que so posteriormente usinados. No processo de centrifugao, o mandril

preparado para ser moldado por dentro. A resina e demais componentes so introduzidos por

um tubo no interior do mandril por um dos plos do conjunto. A fora centrfuga comprime o

material contra a parede durante o processo de cura. A cura pode ser acelerada, atravs da

circulao de ar quente pelo interior do mandril [62]. O material ento retirado do mandril,

na forma de placas, antes da cura final para, em seguida, serem cortadas e usinadas. Durante a

usinagem, so gerados resduos na forma de partculas e em forma de p.

2.5.3. Resduo Slido de EVA (Etileno Acetato de Vinila)

O EVA, Etileno Acetato de Vinila um polmero microporoso; sua molcula possui

alto peso molecular e obtida pelo encadeamento sucessivo de pequenas unidades repetitivas

de baixo peso molecular, constitudo de poliacetato de etileno vinil ou copolmero de etileno-

acetato de vinila [63].

No processo supracitado, o percentual de acetato de vinila define as caractersticas do

composto final de EVA. Para uma maior quantidade de acetato de vinila, suas propriedades se

assemelham s da borracha ou PVC (policloreto de vinila) plastificado. Reduzindo-se esta

quantidade, o EVA assume caractersticas similares s do polietileno de baixa densidade [64].

Os copolmeros de EVA podem ser sintetizados em diversas porcentagens de acetato de vinila

e divididos em EVA de baixa concentrao (at 20% de EVA) e EVA de alta concentrao

(20% at 50%) em massa. No Brasil, as resinas utilizadas na produo de placas para solados

de calados apresentam acetato de vinila em uma quantidade entre 19% e 28%.

O composto de EVA constitudo pelos seguintes elementos: resina de EVA, agente

de expanso, agente reticulante, cargas, ativadores e auxiliares de processo, alm de outros

polmeros como a borracha [28].

As principais caractersticas do EVA so [65]:

Excelente flexibilidade e tenacidade, mesmo em baixas temperaturas;

Elasticidade similar da borracha;

Resistncia fratura sob tenses ambientais Stress Cracking;

Excelente transparncia;

Atxico;

Facilmente moldado por extruso, injeo e na produo de placas e filmes;

Baixo preo;

Trata-se de um material termofixo, ou seja, ao ser aquecido com determinada

temperatura, modifica permanentemente sua estrutura molecular, sofrendo, neste

processo, uma reao qumica irreversvel.

A principal aplicao do EVA na produo de chapas reticuladas e expandidas

utilizadas na produo de solados, entresolas e palmilhas na indstria caladista, a qual

responsvel por cerca de 69% do mercado de EVA [64].

Alm do uso na indstria de calados, o EVA tambm aplicado em vrios outros

ramos industriais, graas a diversificao na processabilidade do produto. As principais

aplicaes desse material so [28]:

Embalagens alimentos lquidos e congelados, revestimentos de papel, tubos

compressveis, etc;

Vesturio aventais, revestimentos de fraldas, etc;

Medicina luvas cirrgicas, dosadores, etc;

Comunicao e eletricidade fios flexveis e revestimentos de cabos;

Agricultura secadores, coberturas de estufas e mangueiras;

Asfalto para alterar as propriedades dos ligantes e betuminosos;

Construo civil painis para forro de teto e pisos industriais;

Diversos brinquedos flexveis, flores artificiais, artigos esportivos, etc.

A adoo de novos materiais e modernos processos de fabricao de calados

aumentou, significativamente, tanto a produo como a produtividade do setor. Porm, fez

surgir na mesma escala os resduos industriais, inaproveitveis economicamente, degradveis

apenas aps um longo perodo de tempo. Dentre os resduos gerados no setor, destacam-se os

retalhos e aparas do copolmero de etileno-acetato de vinila (EVA).

Durante a fabricao do calado, geram-se resduos na forma de retalhos das placas

expandidas para obteno dos formatos pretendidos. So gerados, ainda, resduos de possveis

refugos de solado, entressola ou palmilha dos calados e resduos em forma de p, oriundo do

lixamento do calado na fase de acabamento [28]. Esses ltimos so os mais facilmente

reutilizados pelas indstrias, podendo servir como cargas de volta ao processo de fabricao

das placas [28]. Na Figura 2.4 pode-se visualizar resduos da indstria de calados

provenientes do corte de chapas de EVA expandido, em forma de aparas de sandlias.

Figura 2.4. Resduo proveniente do corte de chapas de EVA expandido [66].

A quantidade de resduo de EVA est em torno de 12% a 20% do consumo de EVA

das fbricas, dependendo do processo empregado no corte dos solados [28]. O destino final

destes materiais um problema para as empresas fabricantes. Sua reciclagem no realizada

por se tratar de um material j reticulado. Normalmente, a nica alternativa a incorporao

dos resduos como carga inerte no processo produtivo, com perda de propriedades no produto

final [67]. O processo de reutilizao desses resduos, na prpria indstria, lento e possui

limitaes tcnicas, quanto quantidade de resduos que se pode incorporar ao processo, sem

comprometer a qualidade do produto. O volume de resduo reaproveitado na prpria indstria

bem menor (no mais que 40%) do volume por ela gerado [29]. Algumas empresas estocam

seus resduos em galpes, porm quando o volume de resduo ultrapassa a capacidade de

armazenamento so tambm colocados nos ptios, que tambm tm rea limitada.

A busca de solues ecolgicas e econmicas para a destinao final dos resduos de

EVA tem sido constante nos meios empresariais, entidades ambientalistas e vrios outros

segmentos sociais. A deposio a cu aberto ou em aterros sanitrios no constitui uma

soluo definitiva para resduos sintticos, uma vez que a taxa de degradao e a densidade do

material so muito baixas. Por razes ambientais a incinerao tambm no recomendada

[68].

3. Procedimento Experimental

Neste captulo ser apresentado o processo de confeco dos compsitos e os

materiais aplicados. Sero descritos os materiais utilizados como carga, com os respectivos

percentuais, as tcnicas utilizadas para a sua caracterizao, bem como os procedimentos de

cada ensaio.

3.1. Materiais Utilizados

Os compsitos foram confeccionados em um molde de vidro de forma a garantir

placas com superfcies planas, com bom acabamento superficial. Utilizou-se como matriz a

resina polister insaturada ortoftlica pr-acelerada e catalisada com 1% de MEKP (perxido

de metil etil cetona). O desmoldante usado na produo das placas foi a cera de carnaba.

Como fase dispersa para a confeco dos compsitos foram utilizados resduos industriais de

polister, e EVA (etileno acetato de vinila), alm de cargas de areia e diatomita, para fins de

comparao de propriedades.

3.1.1. Resduo de Polister

O resduo de polister, utilizado como carga, foi oriundo do processo de fabricao

de botes, coletados em uma indstria de botes local, onde so descartados em mdia 10 a

15 toneladas/ms. Esta quantidade de resduo representa de 45 a 50 % da matria-prima

utilizada [69]. Antes de ser utilizado como carga, o resduo foi triturado em um moinho de

martelo para reduzir o tamanho das partculas. Em seguida, o resduo foi peneirado e separado

por granulometria. Foram utilizadas trs granulometrias diferentes na confeco das placas,

no intuito de estudar o efeito do tamanho de partcula nas propriedades de rigidez e resistncia

do compsito. As granulometrias utilizadas na confeco das placas foram as das peneiras de

48, 28 e 14 mesh. Optou-se por utilizar estas granulometrias por estarem dentro da faixa

granulomtrica do resduo de EVA e da areia. A fragmentao do resduo foi realizada no

Laboratrio de Tratamento de Minrios do CEFET-RN. O resduo de polister, oriundo do

processo de fabricao de botes antes de ser triturado, e o moinho utilizado na fragmentao

do resduo so ilustrados nas Figuras 3.1(a) e 3.1(b), respectivamente.

(a)

(b)

Figura 3.1 - (a) Resduo da indstria botes em forma de gros e (b) Moinho de martelo.

3.1.2. Resduo de EVA

O resduo de EVA, utilizado neste trabalho, foi coletado em uma indstria de

calados local, proveniente do processo de raspagem do solado, para melhor ancoragem do

adesivo. O resduo foi fornecido em forma de p. Um peneiramento foi realizado para a

retirada de aparas (sobras), sendo utilizadas apenas as partculas que passaram na peneira de

28 mesh. Constatou-se que as partculas retidas nessa peneira representavam

aproximadamente 1% da amostra total coletada. O resduo de EVA em forma de p utilizado

como carga ilustrado na Figura 3.2.

Figura 3.2 - Resduo de EVA em forma de p.

3.1.3. Areia

A areia empregada como carga foi fornecida por uma empresa local fabricante de

produtos em plstico reforado com fibras de vidro (PRFV). Na fabricao de tubulaes para

adutoras, a empresa acrescenta na parte estrutural do tubo, carga de areia (Figura 3.3), com o

objetivo de reduzir custos e atender as exigncias de rigidez para a utilizao desses tubos em

aplicaes de saneamento bsico e para adutoras de gua potvel. Na confeco dos

compsitos foi utilizada areia quartzosa com tamanho mximo de partcula de 0,6 mm.

Figura 3.3. Adio de areia em tubulaes durante o processo de fabricao [70].

3.1.4. Diatomita

A diatomita usada neste trabalho proveniente da regio de Cear - Mirim no Estado

do Rio Grande do Norte, apresenta cor branca e encontrava-se na forma de p, como mostra a

Figura 3.4.

Figura 3.4. Diatomita em forma de p.

3.2. Definio das Fraes de Cargas

Inicialmente, fez-se a mistura da resina com as cargas (resduo de polister, resduo

de EVA, areia e diatomita), individualmente, buscando-se o maior percentual a ser adicionado

resina para cada tipo de carga, visando principalmente a reduo nos custos em compsitos.

As cargas foram adicionadas aos poucos, pesando-se as quantidades antes da mistura com a

resina, at uma quantidade que no comprometesse o escoamento da mistura no molde. Desta

forma, fraes de massa de resduos de polister (para as trs granulometrias), resduo de

EVA, areia e de diatomita utilizadas na confeco das placas foram determinadas (Tabela

3.1).

Tabela 3.1 - Fraes em massa das cargas utilizadas.

Carga %

Polister 40

EVA 7,5; 10 e 12,5

Areia 75

Diatomita 20 e 40

Areia + Diatomita (A) 70 + (D) 5

3.3. Confeco das Placas de Compsitos

Placas de compsitos para a preparao dos corpos-de-prova foram, inicialmente,

confeccionadas utilizando-se um molde de vidro composto de base e tampa com dimenses de

430 x 430 x 7 mm. Antes da preparao da mistura (resina + carga), aplicou-se um

desmoldante a base de cera de carnaba na superfcie do molde para facilitar a remoo das

placas aps a cura. Em um recipiente plstico de dois litros foi realizada a mistura, sendo logo

em seguida colocada no molde de vidro, observando-se o escoamento do material at que toda

a cavidade do molde fosse preenchida. O volume de material calculado foi o necessrio para

confeccionar uma placa nas dimenses de 270 x 270 x 7 mm. Aps o preenchimento do

molde com a mistura, utilizou-se o contra molde (tampa) para pressionar (manualmente) a

mistura contra a base, no intuito de reduzir a quantidade de bolhas de ar e obter uma

superfcie plana com bom acabamento superficial em ambas as faces. Aps um tempo de

aproximadamente 20 minutos, o molde foi aberto e as placas foram desmoldadas. O desenho

esquemtico do molde utilizado na confeco das placas apresentado na Figura 3.5.

Figura 3.5 Desenho esquemtico do molde utilizado na confeco das placas.

Com o procedimento descrito, observou-se a presena de muitas bolhas no

compsito aps a cura, o que comprometeria as propriedades mecnicas dos compsitos.

Diante deste problema, foi desenvolvido um sistema de vcuo para o molde, no intuito de

diminuir a presena de bolhas de ar no compsito. O contra molde foi ento substitudo por

uma placa de poliamida, utilizada para fechar o molde, onde foi executada uma malha de

furos na regio central, com 2 mm de dimetro e 12 mm de distncia entre centros, formando

uma rea quadrada de 270 x 270 mm. Os furos foram executados para permitir a aplicao de

vcuo em toda a rea coberta pela mistura (resina + carga), para a retirada de bolhas de ar do

material antes da cura.

Aps o fecha

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