Compósitos poliméricos com casca de arroz : desenvolvimento, caracterização e possibilidades de aplicação no design de produto

Abstract

A casca de arroz, enquanto um resíduo agrícola corresponde ao principal subproduto gerado da indústria arrozeira em grandes quantidades. Um dos principais destinos para a casca de arroz é a sua disposição a céu aberto ou queimada, o que gera graves problemas ambientais, como a poluição da água, do solo e do ar. Assim, há necessidade latente de aproveitamento desse resíduo, que é abundante e de fonte renovável. Uma das formas possíveis é a sua utilização para a produção de materiais, como em compósitos poliméricos, ainda pouco explorada. Nesse sentido, a presente pesquisa parte dos seguintes questionamentos: qual é a viabilidade de utilização da casca de arroz em compósitos com poliéster? É possível empregar compósitos à base de poliéster com 80% (fração volumétrica) de casca de arroz no design de produto? Para responder essas questões, foram produzidos compósitos com casca de arroz inteira, casca de arroz inteira e moída e casca de arroz moída, com matriz à base de resina poliéster insaturada, utilizando a moldagem por compressão. A partir disso, foi avaliado o desempenho mecânico dos compósitos desenvolvidos, como a resistência à tração, o módulo de elasticidade, a resistência à flexão, a dureza e a resistência ao impacto. Além disso, foi verificada a absorção de água, e por fim, foram avaliados os efeitos do intemperismo natural nos compósitos desenvolvidos. Após a caracterização, foram verificados os materiais que possuem atributos tangíveis próximos aos dos compósitos com casca de arroz, e as aplicações dos materiais selecionados, e, a partir disso foram verificados os atributos estéticos desses materiais e comparados com os atributos estéticos dos compósitos com casca de arroz. Por fim, foi avaliado o comportamento e o acabamento dos compósitos a partir da experimentação com processos de fabricação utilizados na indústria moveleira. Como principais resultados, constatou-se que os compósitos possuem atributos tangíveis próximos aos de materiais utilizados na produção de móveis, como madeiras e derivados. Em relação aos outros ensaios, o compósito com casca de arroz moída absorveu menos água, a exposição a intempéries não afetou significativamente as propriedades mecânicas, contudo, houve mudança na coloração dos compósitos após os 6 meses de exposição às intempéries. Ainda, verificou-se que os compósitos com casca de arroz possuem atributos tangíveis próximos aos de madeiras e derivados, além disso, os compósitos com casca de arroz compartilham atributos estéticos com esses materiais. Constatou-se que podem ser empregados processos de fabricação utilizados na produção de móveis nos compósitos com casca de arroz, com bons resultados de acabamento. Portanto, móveis podem ser possibilidades de aplicação para os compósitos desenvolvidos nesta pesquisa.

Rice husk, as an agricultural waste, corresponds to the main by-product generated from the rice industry in large quantities. The main destinations for rice husk are in dumps or burned, which cause serious environmental problems, such as pollution of water, soil and air. Thus, there is a latent need to take advantage of this waste, which is abundant and from renewable source. One of the possible ways is the utilization for the production of materials, as in polymeric composites, yet little explored. In this sense, the present research is based on the following questions: what is the feasibility of using rice husk in polyester composites? Is it possible to use composites based by polyester with 80% (volumetric fraction) of rice husk in the product design? To answer these questions, composites with whole rice husk, whole and ground rice husk and ground rice husk were produced with a matrix based on unsaturated polyester resin, using compression molding. The mechanical properties of the developed composites, such as tensile strength, modulus of elasticity, flexural strength, hardness and impact strength were evaluated. The water absorption, the contact angle, and finally, the effects of natural weathering were evaluated. After characterization, the research investigated the materials with tangible attributes close to the composites with rice husks and the applications of the selected materials. Based on these procedures the aesthetic attributes of these materials were verified and compared with the aesthetic attributes of the composites with rice husk. Finally, the behavior and the finishing of the composites were evaluated through experimentation with manufacturing processes used in the furniture industry. As main results, it was found that the composites have tangible attributes close to materials used in the production of furniture, such as woods and derivatives. In relation to the other tests, the composite with ground rice husk absorbed less water, the exposure to natural weathering did not significantly affect the mechanical properties, however, there was a marked change in the color of the composites after 6 months of exposure to the elements. Moreover, it was verified that the composites with rice husk have tangible attributes close to those of wood and derivatives, in addition, the composites with rice husk share aesthetic attributes with these materials. It was verified that manufacturing processes used in the production of furniture in the composites with rice husk can be used, with good finishing results. Therefore, furniture is a potential application for the composites developed in this research.