Caracterização de filamentos de compósito PP/serragem para aplicação na moldagem de peças plásticas revestidas po Al ou Cu através do processo de aspersão térmica

Abstract

Resumo: Esta tese apresenta um estudo sobre filamentos de compósitos obtidos por extrusão e preparados com polipropileno, um compatibilizante polimérico, e serragem. Foi desenvolvido um novo processo de moldagem que utiliza filamentos viscosos de polímeros oriundos de uma extrusora para a confecção de peças que podem ou não ser perfis. Com o objetivo principal de revestir os filamentos com Al ou Cu através do processo de aspersão térmica à chama, foi necessário analisar algumas características do compósito tais como absorção de água, homogeneidade, resistência mecânica e degradação das fibras de madeira. Outros dois parâmetros analisados foram a flexibilidade dos filamentos, avaliada através da quantidade de fibra de madeira utilizada, e o uso de diferentes temperaturas de aquecimento do compósito durante o processo de fabricação. A pesquisa desenvolvida tem característica exploratória e o método de pesquisa foi o quase experimento, tendo sido realizadas três etapas de confecção de filamentos. Corpos de prova foram avaliados através de ensaios de tração, dobramento, densidade relativa, absorção de água, perfilometria, difratometria de raios-X, e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados alcançados demonstraram que 5% p/p de madeira é a quantidade mais adequada a ser utilizada nos compósitos analisados, pois confere maior flexibilidade aos filamentos que são utilizados na forma viscosa para a confecção de peças. Os ensaios de tração e de dobramento mostraram que a utilização de serragem pode reforçar o material e facilitar a deposição dos revestimentos metálicos através do processo de aspersão térmica. A análise no MEV da superfície de fratura de corpos de prova confirmou que a exposição a temperaturas mais elevadas, porém, abaixo do ponto de degradação das fibras, favorece a redução de poros no compósito e a consequente absorção de água. Foi possível realizar a deposição de alumínio sobre os filamentos, o que não aconteceu, forma satisfatória, com o cobre. Algumas peças plásticas foram produzidas e revestidas com Al para avaliação do potencial do método de moldagem e da aparência final dos produtos que podem ser usados em aplicações decorativas, artísticas e de uso geral.

Abstract: In this thesis it is presented a study about composites filaments obtained through extrusion, prepared with polypropylene, a polymeric compatibilizer and saw-dust. It was developed a new molding process that uses viscous polymer filaments that came from an extruder to prepare pieces that can or not consist of profiles. With the aim objective of coating the filaments with Al or Cu using the flame thermal spray process, it was necessary to analyze characteristics of the composites such as water intake, homogeneity, mechanical strength and degradation of the wood fibers. Other parameters that were analyzed were flexibility of the filaments, evaluation of the amount of fibers used and different heating temperatures of the composites during its preparation. The research developed has an exploratory characteristic and the research method used was the quasi-experiment, having been used three stages for the filaments preparation. Specimen were evaluated in tensile tests, bending, relative density determination, water intake, profilometry, crystallinity index through x-ray diffraction patterns and scanning electronic microscopy (SEM). The results obtained showed that 5 wt% of fiber wood is the best amount of reinforcing agent to be used in the composites because of the flexibility conferred to them, considering that they are used in the viscous form during the pieces molding. Strenght and bending tests showed that the use of saw-dust may reinforce the material and facilitate the metallic coatings through thermal spray process. The SEM surface fracture analysis of specimen confirmed that the exposition to higher temperatures, however, lower than the degradation temperature of fibers, favors the reduction of porous in the composite and the consequent water absorption. It was possible to coat the filaments with Al but the Cu coating was not satisfactory. Some plastic pieces were molded and coated with Al for evaluation of the molding method and of the final appearance of the products that may be used in decorative, artistic or general purposes.