AGNELLI, J. A. M.

MATTOSO, L. H. C.

PEREIRA, N.

SOUZA, M. L. de

Portuguese

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No 3, nov/96, p.1-4UTILIZA˙ˆO DE FIBRAS VEGETAIS PARA REFOR˙O DE PL`STICOSLuiz Henrique Capparelli Mattoso1Nilson Pereira2Miguel Luis de Souza2JosØ Augusto Marcondes Agnelli3A utilizaçªo de fibras sintØticas para o reforço de plÆsticos e borrachas(polímeros) Ø uma tØcnica extensivamente empregada na indœstria para a obtençªode materiais com melhor desempenho mecânico. A substituiçªo de fibras sintØticaspor fibras vegetais Ø uma possibilidade bastante importante, pelo fato desta fibraser de uma fonte renovÆvel, biodegradÆvel e de baixo custo e por provocar menorimpacto ambiental (Mattoso et al, 1996). As fibras vegetais ou lignocelulósicaspossuem menor densidade e provocam menor desgaste do que as sintØticas nosequipamentos convencionais de processamento de polímeros. AlØm disso, o BrasilØ, sem dœvida, um dos países que possuem a maior biomassa do mundo e a maiorextensªo territorial cultivÆvel, potenciais estes que devem ser melhor explorados.Dentre as fibras vegetais que podem ser utilizadas para esta aplicaçªo estªo: sisal, rami,juta, malva, curauÆ e fibra de coco, entre outras. A fibra de sisal se destaca entre as fibras foliares,em termos de qualidade e de aplicaçªo comercial, e tambØm por possuir um dos maiores valoresde módulo de elasticidade. Estudos recentes demonstram que o sisal pode ser utilizado comoreforço para polímeros comerciais, tais como o polietileno e a borracha natural (Varghese et al,1994, Joseph et al, 1995). No Brasil a utilizaçªo de fibras vegetais na indœstria automobilística e deconstruçªo civil estÆ tomando novo impulso, embora as tØcnicas de fabricaçªo dessescompósitos ainda sejam incipientes, demoradas e pouco produtivas.Fibras vegetais jÆ foram largamente empregadas no passado (Marroquim, 1994) na indœstriaautomobilística, como foi o caso de compósitos de lÆtex de borracha natural reforçado com fibrade coco para uso em estofamentos de automóveis. No entanto, a partir da dØcada de 60 estescomeçaram a ser gradativamente substituídos pelas espumas de poliuretano. Essa substituiçªo1 Engenheiro de Materiais, PhD, CNPDIA-EMBRAPA, Caixa Postal 741, CEP 13560-970, Sªo Carlos, SP2 Engenheiro de Materiais, MSc, DEMa-UFSCar, Caixa Postal 676, CEP 13560-970 Sªo Carlos, SP3 Engenheiro de Materiais, PhD, DEMa-FSCar, Caixa Postal 676, CEP 13560-970, Sªo Carlos, SPPA/3, CNPDIA, nov/96, p.2se deve, puramente, a maior produtividade e menor custo da espuma, sem levar em conta o seumenor desempenho e questıes ambientais e sociais. A fibra vegetal apresenta maiorperspirabilidade (capacidade de absorver umidade da transpiraçªo humana), o que proporcionamaior conforto, essencial para os motoristas profissionais de tÆxi, ônibus e caminhıes, que ficamlongos períodos de tempo sentados. A geraçªo de empregos rurais e industriais Ø outro aspectoimportante do uso de fibras vegetais. Um assento de carro com fibra vegetal utiliza pelo menosquatro vezes mais mªo-de-obra do que o feito de espuma (Marroquim, 1994). Ainda hoje, veículosde primeira linha de empresas no exterior, tais como a Mercedes Benz da Alemanha, utilizamestofamentos com fibras vegetais. Outra grande vantagem do uso de fibras vegetais Ø a sua nªo-toxidez. A espuma de poliuretano à base de isocianato libera durante a sua combustªo o gÆscianídrico, altamente tóxico.Dessa forma, para o projeto de um material jÆ se reconhece hoje a extrema importânciade se considerar o desempenho dos produtos em todos os níveis e as implicaçıes sócio-ambientais do seu uso.Com relaçªo ao sisal, a maior utilizaçªo, atØ algum anos atrÆs, era quase queexclusivamente em cordoarias, onde se destaca o baler twine. Isso, de certa forma, justifica a faltade pesquisa na Ærea, sendo poucos e muito antigos os trabalhos científicos publicados (Medina,1954). No entanto, com o advento das fibras plÆsticas sintØticas (polipropileno, polietileno e nÆilon),tem-se procurado diversificar o mercado, buscando-se novas aplicaçıes. Atualmente, asindœstrias automotivas e de plÆsticos estªo recuperando o interesse em fibras vegetais, devidoàs suas vantagens para a substituiçªo de fibras inorgânicas/minerais, tais como a fibra de vidro,comumente utilizada na indœstria em formulaçªo com diferentes resinas, plÆsticos e borrachas. Éimportante citar que para estas aplicaçıes fibras curtas podem ser usadas (dimensıes da ordemde 3 a 10cm).O sisal pode ser utilizado de maneira bastante satisfatória para o reforço de peças plÆsticascom diferentes aplicaçıes na indœstria automobilística. VÆrias indœstrias fornecedoras de peçasplÆsticas para as montadoras de automóveis, ônibus e caminhıes jÆ vŒm utilizando fibras vegetaisem suas formulaçıes, dentre os quais se destacam fibras vegetais nas seguintes peças (Morassi,1994): revestimentos internos da cabina (teto, parede traseira e portas), apoio de cabeça e encostode banco, pÆra-sol externo, painel de instrumentos, bolsa de ferramentas, encapsulamento decabina/motor e pÆra-choque.Existe, tambØm, o desenvolvimento desses materiais plÆsticos reforçados com fibras desisal para o uso na construçªo civil, como por exemplo em substituiçªo de placas de madeira ouem formulaçªo com argamassa.O trabalho sendo desenvolvido no CNPDIA visa a produçªo de compósitos (plÆsticos reforçadoscom fibras) de um polímero termoplÆstico comercial (polipropileno) com fibras de sisal, utilizandotØcnicas convencionais de processamento de polímeros. A EMBRAPA possui vÆrios projetos dedesenvolvimento do cultivo de plantas fibrosas. O CNPA-EMBRAPA (Centro Nacional de Pesquisade Algodªo) tem em andamento o projeto Desenvolvimento da cultura do sisal nas regiıessemi-Æridas do nordeste brasileiro  (Silva, 1994), onde vÆrias condiçıes de cultivos, assim comoespØcies tais como a Agave sisalana e uma espØcie africana (híbrido 11648), estªo sendoinvestigadas. Pretende-se avaliar a influŒncia das condiçıes de cultivo e tratamentopós-cultivo (químico e/ou físico) nas propriedades das fibras, visando a obtençªode fibras que resultem em compósitos de melhor desempenho.A caracterizaçªo das fibras e dos compósitos estÆ sendo feita pormicroscopia eletrônica de varredura e de força atômica, teste de resistŒncia àtraçªo, à flexªo e ao impacto, e anÆlise tØrmica. O desempenho final do compósitotambØm serÆ estudado em funçªo do tempo e da temperatura de uso para avaliara sua durabilidade.PA/3, CNPDIA, nov/96, p.3As propriedades mecânicas do compósito reforçado com fibras de sisal(fibras fornecidas pela INCOMAR Ind. e Com., picotadas para um tamanho mØdiode 5 a 30 mm) estªo sendo investigadas em funçªo da fraçªo volumØtrica eorientaçªo da fibra no compósito, por tØcnicas mais rÆpidas, versÆteis e produtivasde processamento (fabricaçªo) dos compósitos a saber: calandragem, injeçªo eextrusªo por rosca simples e dupla.O desempenho de um compósito tambØm pode ser melhorado aumentado-se atransferŒncia de solicitaçªo mecânica da matriz plÆstica para a fibra, que possui maior resistŒnciamecânica e reforçarÆ, portanto, o plÆstico. Isso Ø conseguido com a compatibilizaçªo entre a fibrahidrofílica e o polímero hidrofóbico, o que promove um aumento na adesªo fibra/matriz. Essamaior adesªo Ø obtida pela modificaçªo química da superfície da fibra ou pela adiçªo de grupospolares na matriz polimØrica (apolar). EstÆ sendo utilizado a silanizaçªo como mØtodo demodificaçªo superficial da fibra.Figura 1: Curvas de resistŒncia àtraçªo no ponto de escoamento(MPa) emfunçªo da porcentagem de fibra de sisalFigura 2: Curvas domódulo de elasticidade em funçªoda porcentagem de fibra de sisalEmbora este projeto ainda se encontre em sua fase inicial, os resultadosobtidos atØ o momento sªo promissores, conforme pode ser observado nas Figuras1 e 2. É importante notar que esses primeiros resultados sªo bastante satisfatórios,pois demonstram que Ø possível incorporar atØ 30% de sisal na matriz plÆstica,praticamente sem perda da resistŒncia mecânica0 10 20 30152025303540DUPLA  ROSCA  /  INJETORAINJETORAPLACA  PRENSADARESISTÊNCIA À TRAÇÃO (MPa)   PORCENTAGEM  DE  FIBRA  DE  SISAL0 10 20 300,60,91,21,51,82,12,42,73,0  DUPLA  ROSCA  / INJETORA PLACAMÓDULO  DE  ELASTICIDADEPORCENTAGEM  DE  FIBRA  DE(Figura 1), utilizando-se tØcnicas convencionais de processamento de polímeros comumenteempregados pelas indœstrias de transformaçªo de plÆsticos. AlØm disso, observa-se que a tØcnicautilizada influi decisivamente na qualidade do compósito produzido. Destaca-se a extrusªo derosca dupla, para a qual os melhores valores de resistŒncia à traçªo foram obtidos. A Figura 2mostra que o módulo de elasticidade pode ser aumentado consideravelmente com a incorporaçªodas fibras de sisal, o que Ø de interesse para vÆrias aplicaçıes na indœstria automobilística e deconstruçªo civil. Novamente os melhores resultados foram obtidos pela tØcnica de extrusªo derosca dupla, pelo fato desse mØtodo proporcionar melhor distribuiçªo da fibra na matriz plÆstica,conforme demonstraram estudos de microscopia eletrônica de varredura. Dessa forma, estetrabalho estÆ demonstrando a possibilidade da utilizaçªo de fibras de sisal para o reforço depolipropileno por vÆrias tØcnicas de processamento de polímeros, utilizadas na indœstria detransformaçªo de plÆsticos para a produçªo de compósitos com potencial de aplicaçªo, porexemplo, na indœstria automobilística. Considerando-se as tendŒncias ambientalistas globais,esta Ø uma grande oportunidade de agregaçªo de valor das fibras vegetais e de desenvolvimentotecnológico para países produtores agrícolas, como o Brasil.REFER˚NCIAS BIBLIOGR`FICASJOSEPH, K.; THOMAS, S.; PAVITHRAN, C.  Effect of ageing an the physical and mechanicalproperties of sisal-fiber reinforced polyethylene composites.  Composites Science andTechnology, Barking, v.53, p.99-110, 1995.MARROQUIM, S.  Uso da fibra de coco e lÆtex na  engenharia automotiva: memorialda Crina-LÆtex do Brasil. Abreu e Lima: ABRACOCO, 1994.MATTOSO, L.H.C.; FERREIRA, F.C.; CURVELO, A A S.  Sisal fiber: morphology andapplications in polymer composites,  In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ONLIGNOCELLULOSICS-PLASTICS COMOPOSITES, 1, Sªo Paulo-SP, Mar. 1996,Proceedings...  (no prelo).MEDINA, J.C.  O sisal. Sªo Paulo: Secretaria da Agricultura do Estado de Sªo Paulo. 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Utilização de fibras vegetais para reforço de plásticos.

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Utilização de fibras vegetais para reforço de plásticos.

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