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Papel polimérico produzido com polietileno e resíduo de rocha ornamental

03 ago

PAPEL POLIMÉRICO PRODUZIDO COM POLIETILENO E RESÍDUO DE
ROCHA ORNAMENTAL
Marceli do Nascimento da Conceição
Aluna da Graduação em Química, 5° período UFRJ
Período PIBIC/CETEM: julho de 2011 a julho de 2012,
mconceicao@cetem.gov.br
Gilson Ezequiel Ferreira
Orientador, Economista Mineral,D.Sc.
gferreira@cetem.gov.br
Roberto Carlos da C. Ribeiro
Coorientador, Eng. Químico,D.Sc
rcarlos@cetem.gov.br

1. INTRODUÇÃO
As rochas ornamentais são muito utilizadas no setor de construção civil, pois tem a função de
proteção e decoração. Durante o processamento de extração e beneficiamento das mesmas
observa-se a geração de uma quantidade significativa de resíduos. Desta forma, o
aproveitamento desses resíduos trata-se de uma questão de fundamental importância, tendo em
vista as questões relativas ao meio ambiente (RIBEIRO, 2007; NASCIMENTO, 2010). Assim,
pesquisas tem sido desenvolvidas para otimização das propriedades dos resíduos e o
desenvolvimento de novos materiais. No entanto, esse processo deve ser conduzido de forma
inteligente, dentro de um contexto de desenvolvimento tecnológico sustentável e consciente.
Para unir esses conceitos, utilizar resíduos de materiais, como os materiais compósitos tem sido
uma boa alternativa. Neste contexto surge o papel polimérico, um filme compósito polimérico
formado por um polímero e uma carga, em geral o carbonato de cálcio. Este apresenta
características superiores ao papel celulósico, pois apresenta maior vida útil, maior resistência
mecânica e pode ser molhado. Podendo ser aplicado principalmente em livros e documentos.

2. OBJETIVOS
O presente trabalho tem como objetivo produzir um material compósito com resíduos de rocha
calcária, como fonte de carbonato e Polietileno de Alta Densidade (PEAD), para ser aplicado na
produção de papel polimérico.

3. METODOLOGIA

3.1 Resíduo Mineral
Foram utilizados dois tipos de resíduos, oriundos do beneficiamento de um calcário sedimentar
da região do Cariri-CE e um calcário metamórfico da região de Caiacó-RN. Ambos foram
desagregados e passantes na peneira de 0,149 mm.

3.2 Polímero
O polímero escolhido foi o PEAD, pois apresenta maior resistência mecânica entre os
polietilenos. O PEAD utilizado foram dois; um cedido pelo Instituto Nacional de Tecnologia
(INT), EL-60070, com valor de Índice de Fluidez (MFI) de 7,00 g/10mim, sendo este
homopolímero. E o segundo cedido pelo Centro Universitário Estadual da Zona Oeste (UEZO),
HS-5406, com MFI de 5,5 g/10min, sendo este segundo copolímero.

3.3 Procedimento
Para a geração do papel polimérico, previamente foram feitas composições com o PEADHomopolímero variando o resíduo, nas composições de 20, 30 e 40% de massa de cada um dos
resíduos. Estas foram processadas na extrusora com matriz plana (AX 1626, Lab 16 da marca
AX Plásticos), resultando em um filme, a Figura 1 ilustra o processo de fabricação deste filme.
As amostras de papel polimérico, foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura
(MEV). Foi analisado também, no MEV, uma amostra de papel celulósico de uso comum, do

carbonato de cálcio, por Fluorescência de R-X. Por fim as amostras de papel polimérico foram
analisadas manualmente aspecto como, receptividade quando à escrita com lápis e caneta
esferográfica.
Figura 1: Modo de fabricação do filme-papel polimérico
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Análise Química dos Resíduos
A Tabela 1 ilustra os resultados de Fluorescência de R-X dos resíduos, onde observa-se a alta
porcentagem de cálcio que foi de 70,8 e 96,5 % para os resíduos do RN e do Cariri,
respectivamente, indicando a potencialidade de serem substituintes do carbonato
industrializado. Além disso, observa-se o baixo teor de sílica, elemento abrasivo que poderia
restringir a utilização nesse setor.
Tabela 1: Análise quantitativa dos resíduos por DR-X
4.2 Caracterização dos Papéis
4.2.1 Papel Celulósico
O papel celulósico apresenta uma superfície irregular e muitos vazios, como podem ser
observados na Figura 2-a. Além disso, pode ser visto a presença de uma carga entre as fibras de
celulose, que possivelmente seria o carbonato de cálcio, pois o mesmo apresenta picos de cálcio,
como ilustra a Figura 2-b.
Figura 2: (a) Imagem do MEV do papel celulósico e (b) Imagem do DR-X da carga deste papel

4.2.2 Aspecto visual do papel polimérico e do resíduo mineral
A Figura 3-a ilustra as imagens dos resultados obtidos, pode-se observar que o papel com
resíduo do RN apresenta uma coloração clara, próximo ao papel celulósico, sendo mais indicado
para a escrita. Esta coloração está de acordo com a tonalidade do resíduo do RN, como indica a
Figura 3-b. Já o papel com o resíduo do Cariri, o material apresentou uma coloração mais bege
se comparado com a coloração do resíduo do RN. Isso possivelmente pela oxidação do ferro e
material orgânico, encontrado neste resíduo, durante o processamento devido a alta temperatura.
O ideal para a utilização dos resíduos é que o mesmo promova o branqueamento no papel.

4.2.3 Papel polimérico com os resíduos do Cariri e do RN – PEAD Homopolímero

O processamento dessas composições na extrusora não ocorreu de forma ideal, pois o fluxo do
polímero fundido não fluiu de forma contínua, possivelmente pela estrutura química desse
polímero. Sua alta cristalinidade dificulta a inserção da carga nas macromoléculas do polímero,
dificultando na homogeneização. Nas composições com 20, 30 e 40% de resíduo do RN com o
PEAD- Homopolímero, o filme apresentou muita aspereza, não sendo possível conseguir um
bom acabamento no produto final. Isso porque suas partículas apresentavam dimensões maiores
se comparadas com o resíduo do Cariri, como indica a Figura 4-a. Já as composições com 20,
30 e 40% de resíduo do Cariri, o produto final apresentou melhores características que as com
resíduo do RN. Entre as três composições a amostra com 40% de resíduo do Cariri se mostrou
superior quanto a receptividade escrita. Isso porque o aumento de resíduo aumenta a rugosidade
da superfície do material, possibilitando a escrita. A Figura 4-b ilustra a micrografia do papel
polimérico com PEAD- Homopolímero e 40% Cariri. No entanto a homogeneização não foi
ideal, necessitando-se uma alteração do polímero.
Figura 4: (a)MEV do PEAD- Homopolímero/40%RN e (b)PEAD- Homopolímero/40% Cariri
4.2.4 Papel polimérico com os resíduos do Cariri e PEAD- Copolímero
Como a massa polimérica não foi ideal, devido a má homogeneização, foi utilizado outro
polímero no intuito de contornar essa dificuldade. Os resultados nesse processamento foram
satisfatórios, pois o fluido se apresentou homogêneo, com a carga devidamente distribuída no
filme, como ilustra a Figura 5-a. Isso pode ser explicado com a estrutura química deste
polímero. Pois sua estrutura molecular apresenta pequenas moléculas inseridas de propano,
butano ou propano, diminuindo a cristalinidade das macromoléculas do polímero, facilitando a
inserção das partículas dos resíduos entre as macromoléculas. Além disso, houve a formação de
microvazios, que permitem que o filme possua características semelhantes ao papel celulósico,
pois ocorre diminuição do brilho no filme, diminuição da densidade, além de maior
receptividade a tintas (HUANG, 1997). Os microvazios se formam na interface da
carga/polímero, como ilustra a Figura 5-b.

5 CONCLUSÃO
Pode-se concluir que a utilização do resíduo mineral como fonte de carbonato de cálcio para a
confecção de papel polimérico, em substituição ao carbonato industrializado é possível. Além
disso, foi possível obter a formação da microcavitação entre a carga e o polímero, resultando em
um filme com boas características para a escrita. Em relação aos resíduos, o mais indicado seria
o resíduo do Cariri, por apresentar partículas menores, sendo possível obter um produto com
melhor acabamento. Chegando-se a teor máximo de 40%.

http://mineralis.cetem.gov.br/bitstream/handle/cetem/70/MARCELI%20DO%20NASCIMENTO%20DA%20CONCEI%C3%87%C3%83O.pdf?sequence=1

 
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Publicado por em agosto 3, 2012 em Noticias

 

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