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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
Paula Bertolino Sanvezzo
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2019
Orientador
Banca examinadora
Branciforti, Marcia Cristina (Presidente)
Amaral, Daniel Capaldo
Canto, Leonardo Bresciani
Título em português
Reaproveitamento de resíduo industrial à base de fibra natural: fabricação e caracterização de compósitos e avaliação comercial de suas aplicações
Palavras-chave em português
Technology Roadmap
compósito
extrusão
fibra natural
polipropileno
processamento
propriedades mecânicas
Resumo em português
O crescimento populacional e a forma como os recursos vem sendo explorados estão afetando diretamente o meio ambiente. O mercado de fibras naturais, por exemplo, movimenta milhões de dólares anualmente e uma considerável parte dessas fibras se transforma em rejeito. Essa grande quantidade de resíduo disponível motiva o estudo de compósitos reforçados com fibra natural, sendo esse reaproveitamento interessante tanto para a manutenção da sustentabilidade ambiental quanto para o desenvolvimento técnico e comercial de novos materiais com boas propriedades e custo reduzido. Neste trabalho, um resíduo industrial da empresa Tapetes São Carlos constituído principalmente de fibras de juta e polipropileno foi reaproveitado através da fabricação de material compósito, utilizando como matriz polipropileno homopolímero (PP), compatibilizante e nanocarbonato de cálcio (NCC). Os componentes foram misturados em extrusora duplarosca co-rotacional e os corpos de prova foram moldados por injeção. Para a melhora da dispersão do NCC na matriz um masterbatch foi previamente processado. Os compósitos foram inicialmente caracterizados por ensaios de tração e dureza e ensaio de ângulo de contato para avaliação da permeabilidade da superfície. Realizou-se ensaio de degradação acelerada e posterior reavaliação das propriedades em tração e permeabilidade dos compósitos degradados térmica e fotooxidativamente. Para a avaliação das possíveis degradações mecânica e térmica das fibras foi realizada inicialmente dissolução seletiva e posteriormente microscopia óptica e espectroscopia de infavermelho (FTIR) das fibras isoladas. A avaliação morfológica foi realizada por microscopia eletro nica de varredura (MEV). Com o processamento obtiveram-se compósitos com 50% em massa de resíduo, boa mistura dispersiva do NCC e não houve degradação térmica ou mecânica das fibras. Os compósitos apresentaram melhores propriedades mecânicas se comparados ao PP puro. O NCC atuou como reforço mecânico e no aumento da impermeabilidade. A fim de estudar a aplicabilidade comercial dos compósitos foi utilizado o método de Technology Roadmap (TRM). Esse estudo revelou o excelente potencial de aplicação comercial do material em diversos mercados, devido as suas propriedades e flexibilidade de processamento.
Título em inglês
Reuse of a fiber-based industrial waste: composite manufacturing and characterization followed by a commercial evaluation of its applications
Palavras-chave em inglês
composite
extrusion
manufacturing
mechanical properties
natural fiber
polypropylene
Technology Roadmap
Resumo em inglês
Population growth and the way resources are being exploited are directly affecting the environment. The natural fiber market, for example, is worth million dollars and a huge amount of the fibers becomes waste. This considerable amount of waste motivates the study of the fibers as a reinforcement in polymeric matrix, which benefits both the environmental sustainability and technical-commercial development of new materials with good properties and reduced cost. In this work, an industrial waste from the carpet manufacturer Tapetes São Carlos, consisting mainly of jute and polypropylene fibers, was recycled through the manufacture of a composite material using polypropylene homopolymer (PP), a compatibilizer and calcium nanocarbonate (NCC). The components were mixed in a co-rotational double-screw extruder and the specimens were produced by injection moulding. A masterbatch was previously processed to improve the NCC dispersion in the matrix. The composites were initially tested by tensile and hardness tests and by contact angle test to evaluate surface permeability. The specimens were exposed to accelerated weathering for revaluation of tensile and permeability properties of the thermaly and photooxidatively degraded specimens. A selective dissolution followed by optical microscopy and infra-red spectroscopy of the isolated fibers were performed for measuring the potential mechanical and thermal degradation of the fibers. The morphological evaluation was performed by scanning electron microscopy (SEM). The processing techniques resulted in composites with 50% (w/w) of waste and good dispertion of the NCC, and no thermal or mechanical degradation of the fibers was observed. The composites showed better mechanical properties than pure PP. The NCC acted as mechanical reinforcement and increased impermeability. A Technology Roadmap (TRM) method was used to study the commercial applicability of the composites. This study revealed an excellent potential of commercial application of the material in several markets due to its properties and processing flexibility.
 
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Data de Publicação
2019-09-11
 
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