REA122 - Michel V Flach

INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE RESÍDUO ELASTOMÉRICO E RESÍDUO FIBROSO
PARA A MODIFICAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE COMPONENTES
DE CALÇADOS
a
b
c
Michel Vinicius Flach , Luis Carlos Robinson , Valdir Soldi , Vanusca Dalosto Jahno
a
d
b
Universidade Feevale,e-mail: [email protected]; Universidade Feevale, e-mail: [email protected];
c
d
Universidade Feevale, e-mail: [email protected]; Universidade Feevale, e-mail:[email protected]
Introdução
A reintrodução de resíduos plásticos em cadeias de valor é um dos grandes desafios da atualidade, já que os recursos naturais
são finitos e a destinação de resíduos sólidos é um problema tanto ambiental, quanto financeiro. No âmbito da reciclagem de
materiais, para os resíduos termoplásticos, já existem diversas tecnologias para a reciclagem de plásticos, como o PET,
Polietileno e Polipropileno, que são reciclados tanto durante o processo produtivo, onde aparas, retalhos e produtos defeituo sos
retornam na forma de matéria-prima, quanto os resíduos pós-consumo destes polímeros, que atualmente são responsáveis por
toda uma cadeia de logística reversa. Os desafios estão na reintrodução de materiais termofixos e misturas de materiais a
processos produtivos, já que devido a não existência de tecnologias viáveis para a sua reciclagem, são encaminhados em grande
parte a centrais de armazenamento permanente (ZOU et al., 2011).
No que diz respeito a indústria calçadista, observa-se que há uma gama de materiais utilizados, devido a necessidade de
produtos para diferentes públicos, diferentes situações e necessidades, salientando-se que cada calçado é produzido à partir de
diversos componentes, com finalidades complementares. Assim, para obterem-se as características adequadas aos diferentes
componentes dos calçados necessita-se, por exemplo, para a produção de cabedais, o uso de tecido de algodão e viscose, que é
um material fibroso termofixo e para a produção de solados, o uso de borracha de SBR, que é um material elastomérico, obtido
pela copolimerização de butadieno e estireno (CHEAH, 2013).
Neste estudo será avaliada a utilização destes materiais como cargas para a produção dos componentes de calçados couraça e
contraforte em matriz polimérica de EVA. Na produção de couraças e contrafortes, já utiliza-se o polímero EVA, que é um
elastômero termoplástico, como matriz polimérica para a produção de contrafortes e couraças macios, sendo necessár ia a adição
de cargas ou o uso de outros materiais poliméricos para a fabricação de couraças e contrafortes com dureza média, duros e
muito duros.
Propõe-se então a modificação das propriedades mecânicas de misturas contendo o polímero EVA como matriz polimérica,
adicionando-se resíduos de tecido de algodão e viscose e resíduos de borracha de SBR, com a finalidade de aumentar a dureza
dos materiais, obtendo-se produtos com características adequadas a utilização como couraça e contraforte.
Metodologia
Os materiais utilizados para os processamentos deste estudo foram os resíduos de solado de borracha de SBR e de tecido de
algodão na forma de aparas, coletados em empresas do Vale do Sinos. Como matriz polimérica utilizou-se o polímero EVA
HM2528 da empresa Braskem, adicionando-se o Pearlbond 180 (poliuretano base poliéster) da empresa Merquinsa. Estes dois
polímeros foram selecionados, por serem empregados na fabricação de couraças e contrafortes na indústria calçadista.
Após coleta dos resíduos, realizou-se a moagem em moinho micronizador, com peneira de 1 mm. Então, foram formuladas 3
amostras, conforme exposto na Tabela 1. Estas foram processadas em uma extrusora monorosca, com rosca de passo e perfil
simples, a velocidade de 22 rpm, com temperaturas de 100ºC no 1º estágio de aquecimento da rosca e 135ºC no 2º, 3º e 4º
estágios de aquecimento da extrusora (MANRICH, 2005). Obtendo-se os materiais reciclados em forma de lâminas, submetidas a
moagem em moinho de facas com peneira de 4 mm.
Amostra
T30
T20B10
T10B20
Tabela 1: Composição e porcentagem (%) em massa dos materiais.
Resíduo de Tecido
Resíduo de Borracha
EVA HM2528
Pearlbond 180
(%)
(%)
(%)
(%)
30
0
40
30
20
10
40
30
10
20
40
30
Obtidos os materiais reciclados, realizaram-se processos de injeção destes materiais para avaliação de suas características
mecânicas. Os processos de injeção foram realizados com temperatura de 150ºC e utilizou-se uma matriz de injeção com o
formato dos corpos-de-prova para os ensaios mecânicos. Por fim realizaram-se os ensaios mecânicos característicos para
couraças e contrafortes de acordo com a norma DIN EN ISO 20864:2005 que trata dos ensaios de determinação da área
conformada e ensaio da carga de compressão para couraças e contrafortes (DIN, 2005). Assim, avaliando a modificação das
propriedades mecânicas dos componentes de calçados e influência do resíduo elastomérico e do resíduo fibroso sobre a matriz
polimérica.
Resultados
Os materiais reciclados foram submetidos aos ensaios mecânicos conforme a norma DIN EN ISO 20864:2005. Conforme a
norma, a propriedade de retenção da área conformada, diz respeito ao nível de desempenho de couraças e contrafortes, sendo
divididas em desempenho A, com retenção acima de 85%, desempenho B, com retenção acima de 70% e desempenho C, com
retenção acima de 55%. Na Tabela 2, podem ser observados os resultados dos ensaios de retenção da área conformada,
verificando-se que todos os materiais reciclados obtidos neste estudo apresentam desempenho de nível A, sendo este o melhor
desempenho para couraças e contrafortes, assim facilitando a viabilização da produção destes materiais em nível industrial.
Tabela 2: Resultados dos ensaios de retenção da área conformada.
Amostra
Injetado Inicial (%) Injetado Após Colapsos (%)
T30
0,94
0,86
T20B10
0,94
0,87
T10B20
0,94
0,88
Foi realizado ainda, conforme a norma DIN EN ISO 20864:2005 o ensaio de carga de compressão. Neste ensaio pode ser
verificada a influência da adição dos resíduos em forma de carga na modificação das propriedades dos materiais, já que o teste é
utilizado para qualificar os materiais em classes de dureza, desta forma classificando-os para sua aplicação, como por exemplo,
como contrafortes para calçados de segurança que necessitam de materiais com alta dureza, ou como couraças para calçados
femininos, que necessitam de materiais com dureza média a baixa. A classificação é realizada utilizando-se os parâmetros
expostos na Tabela 3 em Newtons (N).
Tabela 3: Propriedades de carga de compressão (N).
Propriedades
Categorias de dureza
Muito duro
Duro
Média
Carga de deformação
MAIOR
81
31
(por compressão)
QUE
A
A
Inicial, à seco (N)
130
130
80
Macio
MENOR
QUE
31
Os resultados dos ensaios de carga de compressão podem ser observados na Tabela 4, onde verifica-se que os 3 materiais
reciclados obtidos neste estudo têm classificações distintas, sendo o material T30 classificado como muito duro, o material
T20B10, classificado como duro e o material T10B20 classificado com dureza média, desta forma ampliando a possibilidade de
aplicações para as misturas de resíduos de tecido e de borracha em misturas com polímeros termoplásticos, para aplicação como
couraça e contraforte.
Tabela 2: Resultados dos ensaios de carga de compressão (N).
Amostra
Injetado (N)
T30
131,42
T20B10
105,29
T10B20
71,29
Salienta-se que a quantidade proporcional de resíduos na forma de carga em todas as amostras é o mesmo e igual a 30% da
massa total, assim as diferenças encontradas para os materiais obtidos neste estudo, estão ligadas diretamente as
características que cada um destes proporciona no material final. Percebe-se que a amostra T30, que contêm 30% de resíduo
têxtil, apresentou o maior valor de carga de compressão, isto está ligado a característica fibrilar deste resíduo, que quando
utilizado como carga atua diretamente na redução da mobilidade do material assim aumentando sua dureza e conseqüente ca rga
de compressão. O resíduo de borracha por ser um material elastomérico, apresenta maior flexibilidade em comparação com o
resíduo fibrilar, assim quando utilizado como carga, irá conferir certo grau de flexibilidade e conseqüente compressibilidade ao
produto final, devido ao maior movimento das cadeias deste material quando comparado às fibras. E, por tal motivo verifica-se
nos resultados dos ensaios da carga de compressão, que o aumento da quantidade de resíduo de borracha com a conseqüente
redução da carga de resíduo de tecido diminuem a carga de compressão.
Conclusão
Conforme os resultados obtidos no estudo, observa-se que os materiais reciclados apresentam características adequadas para a
utilização como couraças e contrafortes com nível de desempenho A e com os níveis de dureza, médio, duro e muito duro.
Identifica-se que a diferença dos níveis de dureza ocorre devido as característica dos resíduos que foram utilizados como carga
para a obtenção das misturas, já que materiais fibrilares e elastoméricos comportam-se de maneiras distintas, assim conferindo
diferentes propriedades ao material final. Salienta-se que, além de modificar as propriedades mecânicas, os produtos
apresentaram desempenho ótimo, desta forma observando-se também que houve adequada compatibilidade entre os materiais.
Assim, o presente estudo propõe-se a auxiliar no avanço da tecnologia de reciclagem de materiais.
Referência Bibliográficas
Cheah, L. et al. 2013. Manufacturing-Focused Emissions Reduction in Footwear Production. Journal of Cleaner Production, v. 44,
p. 18-29, abr.
DIN, DeutschesInstitut fur Normung E. V. 2005. DIN 20864:2005:Footwear – Test Methods for Stiffeners and Toepuffs –
Mechanical Characteristics.
Manrich, S. 2005. Processamento de Termoplásticos: Rosca Única, Extrusão e Matrizes, Injeção e Moldes. São Paulo: Artliber
Editora.
Zou, Y. et al. 2011. Reusing Polyester/Cotton Blends Fabrics for Composites Composites Part B: Enginnering, v. 42, n. 04, p. 763770.