Viabilidade técnica de produção de compósitos de polietileno (HDPE) reforçados com resíduos de madeira e derivados das indústrias moveleiras

Abstract

Este trabalho teve por objetivos analisar os parâmetros de produção de compósitos poliméricos reforçados com resíduos de diferentes tipos de madeiras e de seus derivados, gerados no pólo moveleiro da serra Gaúcha. Inicialmente foi realizado o diagnóstico da geração de resíduos do pólo moveleiro, que incluiu os municípios de Bento Gonçalves, Caxias do Sul, Flores da Cunha e Lagoa Vermelha. Com materiais das indústrias foram realizados três experimentos de incorporação dos resíduos em compósitos com polietileno de alta densidade (HDPE), processados em misturador termocinético tipo Drais e um experimento de incorporação dos resíduos por extrusão. Foi analisada a qualidade das misturas realizadas com HDPE virgem e HDPE reciclado, a eficácia da utilização de agentes de acoplamento e a influência de três diferentes tipos de resíduo nas propriedades físico-mecânicas dos compósitos. Utilizou-se serragem de madeiras de pinus (Pinus taeda) e de Garapeira (Apuleia Ieiocarpa), e também serragem de chapas de fibra de média densidade (MDF). No experimento com misturas extrusadas, foi utilizada serragem de madeiras de eucalipto (Eucalyptus grandis), de pinus, de MDF e de chapas aglomeradas, combinadas com HDPE virgem. As misturas foram processadas em dois tipos de extrusoras: uma mono-rosca de 35 mm, com 150 rpm de rotação e outra duplarosca, co-rotante, de 30 mm. Após a mistura, foram confeccionados corpos-de-prova por injeção. Juntamente com o tipo de serragem, foram testadas diferentes proporções de serragem e os dois tipos de extrusão, num experimento fatorial incompleto que totalizou 16 tratamentos. Para avaliação das propriedades do material, foram realizados ensaios mecânicos de tração, flexão estática e impacto, além de análises de caracterização química e física dos compósitos. Os resultados mostraram influência de todos os parâmetros analisados nas propriedades dos compósitos. O uso de HDPE reciclado não afetou a qualidade dos compósitos quando comparado ao HDPE virgem e o uso de um agente de acoplamento comercial melhorou principalmente as propriedades de resistência à tração e à flexão, O tipo de serragem, utilizando-se misturador termocinético, mostrou influência significativa na densidade, na resistência à tração e na resistência à flexão das placas. A proporção de serragem influenciou os valores médios de densidade e de módulo de elasticidade (MOE) à flexão estática. Nesse experimento, o MOE melhor expressa as propriedades de flexão do que a resistência máxima. Houve a formação de bolhas na prensagem que provocou a porosidade das placas, afetando as propriedades de tração e de flexão estática, principalmente nos compósitos confeccionados com garapeira. Nos compósitos confeccionados por extrusão, a serragem agiu como carga de reforço e agente nucleante. A proporção de serragem apresentou correlação significativa com todas as propriedades mecânicas e com a densidade dos corpos-de-prova. Dessa forma, foi considerado como parâmetro de importância na determinação das propriedades dos compósitos HDPE/madeira. Houve melhor adesão entre fibra e matriz nos compósitos confeccionados por extrusão em relação aos confeccionados em misturador termocinético. Nesse experimento, a resistência à tração e a resistência à flexão foram influenciadas por todos os parâmetros estudados e as interações com todas as variáveis foram significativas. Numa análise geral, os melhores resultados foram obtidos com processo de dupla-rosca e para as maiores proporções de serragem usadas. A serragem de MDF proporcionou as maiores médias e a de pinus as menores médias de propriedades mecânicas dos compósitos. O tipo de serragem mostrou interações com o processo empregado e com a proporção usada. Confirmou-se a viabilidade técnica de utilização dos resíduos da indústria moveleira na produção de compósitos polímero-madeira, sendo que o controle do tipo de serragem é fundamental para a qualidade do produto final.