Compósitos minerais produzidos com matriz de gesso e reforçados com resíduos de algodão (Gossypium herbaceum L.) / Mineral composites produced with gypsum matrix and reinforced with cotton waste (Gossypium herbaceum L.)
DOI:
https://doi.org/10.34117/bjdv8n3-252Keywords:
análise química, propriedades físicas e mecânicas, eucalipto, resíduo de algodão.Abstract
A pesquisa teve por objetivo avaliar a qualidade de compósitos à base de gesso reforçados com partículas de madeira de Eucalyptus grandis e resíduos provenientes da cultura do algodão. Foram adotadas as seguintes proporções de substituição do eucalipto pelo resíduo de algodão: 0%, 25%, 50%, 75% e 100% em relação à massa total de partículas. A densidade nominal foi 1,20 g/cm³ e as dimensões finais dos compósitos foram de 20,0 cm x 20,0 cm x 1,5 cm (comprimento x largura x espessura, respectivamente). Em relação às propriedades dos compósitos, verificou-se que a substituição do eucalipto pelo resíduo de algodão não alterou o teor de umidade e nem a densidade. Por outro lado, houve um aumento das propriedades de absorção de água e inchamento em espessura, em ambos os tempos avaliados, evidenciando redução estabilidade dimensional com o acréscimo do resíduo. Em relação às propriedades mecânicas houve um aumento na resistência a compressão, além disso, uma inserção equivalente a 25,17% de resíduo de algodão, pode gerar uma resistência superior à 2,0 MPa como é exigido pela norma. Em relação ao módulo de ruptura (MOR), não houve efeito significativo da substituição do eucalipto pelo resíduo de algodão, porém o valor médio obtido (1,70 MPa) foi superior ao estipulado pela EN 13279-2 (EN, 2006) para compósitos de matriz de gesso. De forma geral, os compósitos reforçados com resíduo de algodão, demonstraram boa resistência mecânica, uma vez que atenderam as normas utilizadas, porém devem ser utilizados em ambientes secos e internos, devido à baixa estabilidade dimensional.
References
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D-1037: Standard methods of evaluating properties of wood-base fiber and particles materials. Philladelphia, 2016.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11941: Madeira - determinação da densidade básica. Rio de Janeiro, 2003.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14853: madeira: determinação do material solúvel em etanol-tolueno e em diclorometano e em acetona. Rio de Janeiro, 2010.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7989: pasta celulósica e madeira: determinação de lignina insolúvel em ácido. Rio de Janeiro, 2010.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13999: papel, cartão, pastas celulósicas e madeira: determinação do resíduo (cinza) após a incineração a 525 °C. Rio de Janeiro, 2017.
BLEDZKI, A.K.; GASSAN, J. Composites reinforced with cellulose based fibers. Progress in Polymer Science, v. 24, p. 221-272, 1999. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670098000185. Acesso em 10 de novembro de 2021.
BRITO, J. O.; BARRICHELO, L. E. G. Usos diretos e propriedades da madeira para geração de energia, Circular Técnica, IPEF, 2, 1979. Disponível em: https://www.ipef.br/publicacoes/ctecnica/nr052.pdf. Acesso em 25 de fevereiro de 2021.
BRANDÃO, C.; CARVALHO, R. Métodos dinâmicos aplicados na avaliação de compósito de gesso e manta de sisal. Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão, v. 4, n. 4, 2019. Disponível em: https://periodicos.ifpr.edu.br/index.php?journal=MundiETG&page=article&op=view&path%5B%5D=933. Acesso em 20 de dezembro de 2021.
CHINTA, S. K.; KATKAR, P. M.; JAFER, M. M. Natural fibres reinforced gypsum composites. International Jour¬nal of Engineering and Management Sciences, v. 4, n. 3, p. 318-325, 2013.
CONAB_COMPANHIA NACIONAL DE ABASTECIMENTO. Acompanhamento de safra brasileira de grãos, v. 7 - Safra 2019/20 – Sétimo levantamento, 2020, p. 1-25. Disponível em: https://www.conab.gov.br/infoagro/ safras/graos/boletim-da-safra-de-graos. Acesso em 13 de janeiro de 2022.
EUROPEAN STANDARDS. EN 13279-2: Gypsum binders and gypsum plasters, part 2: test methods. Pilsen, 2006.
EDWARDS, H. G. M.; FARWELL, D. W.; WEBSTER, D. F. T. Raman microscopy of untreated natural plant fibres. Spectrochimica Acta, v. 53, Part A, p. 2383-2392, 1997. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1386142597001789?via%3Dihub. Acesso em 13 de janeiro de 2022.
FENG, D. J.; ZHAO, J. F. Anatomical structure and basic density of gossypium hirsutum stalks [J]. Journal of Northwest Forestry University, v. 2, 2010.
FERRAIS, P. P. Síntese de um compósito de gesso com fibra obtida da Calotropis procera para o uso como biomaterial. 2017. 72 f. Dissertação (Mestrado) - Ciência dos Materiais, UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO, Juazeiro, 2017. Disponível em: http://www.cpgcm.univasf.edu.br/adm/docs/POLIANA%20FERRAIS.PDF. Acesso em 20 de dezembro de 2021.
GUIMARÃES JUNIOR, J. B.; MENDES, L. M.; MENDES, R. F.; MENDES, R.F.; GUIMARÃES, B. M.R.; MELO, R. R. Efeito do teor de parafina nas propriedades físico-mecânicas de painéis aglomerados de Pinus oocarpa. Ciência da Madeira, v. 4, n. 1, p.72-82, 2013. Disponível em: file:///D:/Downloads/Efeitoteordeparafina2013.PDF. Acesso em 10 de dezembro de 2021.
GUIMARÃES, J. L.; FROLLINI, E.; SILVA, C. G.; J. L. WYPYCH, F.; SATYANARAYANA, K. G. Characterization of banana, sugarcane bagasse and sponge gourd fibers of Brazil. Industrial Crops and Products, v. 30, n. 3, p. 407-415, 2009. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926669009001265. Acesso em 10 de dezembro de 2021.
GONÇALEZ, J. C.; SANTOS, G. L.; SILVA JUNIOR, F. G.; MARTINS, I. S.; COSTA, J. A. Relações entre dimensões de fibras e de densidade da madeira ao longo do tronco de Eucalyptus urograndis. Scientia Forestalis, v. 42, n. 101, p. 81-89, 2014. Disponivel em: https://www.ipef.br/publicacoes/scientia/nr101/cap08.pdf. Acesso em 08 de dezembro de 2021.
HASELEIN, C. R.; CALEGARI, L.; ALBERTI, L. F.; ALBERTI, L. F.; MINELLO, A. L.; SILVA, P. A.; PINTOS, R. G. F. Fabricação de chapas de partículas aglomeradas usando gesso como material cimentante. Ciência Florestal, v. 12, n. 1, p. 81-88, 2002. Disponível em: https://periodicos.ufsm.br/cienciaflorestal/article/view/1703. Acesso em 08 de dezembro de 2021.
HON, D. N. S.; SHIRAISHI, N. Wood and cellulose chemistry, New York, Marcel decker Inc, 1991.
KAMBLE, Z.; BEHERA, B. K. Mechanical properties and water absorption characteristics of composites reinforced with cotton fibres recovered from textile waste. Journal of Engineered Fibers and Fabrics, v. 15, p. 1 - 8, 2020. Disponível em: https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/1558925020901530. Acesso em 12 de dezembro de 2021.
KELLEY, S.S., ROWELL, R.M., DAVIS, M.; CHERYL, K. J.; IBACH, R. Rapid analysis of the chemical composition of agricultural fibers using near infrared spectroscopy and pyrolysis molecular beam mass spectrometry. Biomass and Bioenergy, v. 27, n. 1, p. 77-88, 2004. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0961953403002058. Acesso em 11 de dezembro de 2021.
LORANDI, N. P.; CIOFFI, M. O. H.; ORNAGHI, H L. Análise Dinâmico-Mecânica de Materiais Compósitos Poliméricos. Scientia Cum Industria, v. 4, n.13, p. 48-60, 2016. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/301234964_Analise_Dinamico-Mecanica_de_Materiais_Compositos_Polimericos. Acesso em 03 de novembro de 2021.
LI, G.; YU, Y.; ZHAO, Z.; LI, J.; LI, C. Properties study of cotton stalk fiber/gypsum composite. Cement and Concrete Research, v. 33, p. 43 - 46, 2003. Disponível em: http://75.72.27.96/dad/Cement%20and%20Concrete%20Research/2003%20%28Vol%2033%29/Volume%2033%2C%20Issue%201%2C%20Pages%201-174%20%28January%202003%29/43.pdf. Acesso em 15 de dezembro de 2021.
MEDEIROS, B. L. M. A.; GUIMARÃES JUNIOR, J. B.; RIBEIRO, M. X.; RIBEIRO, M. X.; LISBOA, F. J. N.; GUIMARÃES, I. L.; PROTÁSIO, T. P. Avaliação das propriedades físicas e químicas da madeira de Corymbia citriodora e Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis cultivadas no Piauí. Nativa, v. 4, n. 6, p. 403-407, 2016. Disponível em: https://periodicoscientificos.ufmt.br/ojs/index.php/nativa/article/view/3730/pdf_1. Acesso em 13 de dezembro de 2021.
MELO, R. Q. C.; LIMA, A. G. B. Vegetable fiber-reinforced polymer composites: fundamentals, mechanical properties and applications. Diffusion Foundations, v. 14, p 1-20, 2017. Disponivel em: https://www.scientific.net/DF.14.1. Acesso em 13 de dezembro de 2021.
MESQUITA JÚNIOR, L.; FARIA, D. L.; GUIMARÃES JÚNIOR, J. B.; EUGÊNIO, T. M. C.; FERREIRA, S. R.; RABELO, G. F. Compósitos à base de cimento e gesso reforçados com partículas de madeira de Eucalyptus grandis. Ciência da Madeira, v. 9, n. 3, p. 191-198, 2018. Disponível em: file:///D:/Downloads/12185-50194-3-PB%20(5).pdf. Acesso em 13 de dezembro de 2021.
MORALES-CONDE, M. J.; RODRÍGUEZ-LIÑÁN, C.; PEDREÑO-ROJAS, M. A. Physical and mechanical properties of wood-gypsum composites from demolition material in rehabilitation works. Construction and Building Materials, n. 114, p. 6-14, 2016. Disponivel em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095006181630441X . Acesso em 07 de dezembro de 2021.
NEGRÃO, A. G.; PINTO, E. M.; SILVA, L. B. Material compósito de fibra da folha do abacaxizeiro (Ananas comosus) para uso no ambiente construído. Ambiente construído, v. 20, n. 3, 2020. Disponível em: https://www.scielo.br/j/ac/a/DpW7szkd37DtJs7wtkbjxqt/?lang=pt. Acesso em 02 de dezembro de 2021.
NORMEN FÜR HOLZFASERPLATEN SPANPLATTEN SPERRHOLZ. DIN 52362: Testing of wood chipboards bending test, determination of bending strength. Berlin, 1982.
OLIVEIRA, A. S.; VILLELA, L. S.; VELOSO, M. C. R. A.; SILVA, D. W.; MENDES, L. M.; GUIMARÃES JUNIOR, J. B. Compósitos com matriz de gesso reforçada com fibras de madeira de eucalipto. Scientia Forestalis, v. 48, n. 127, e3260, 2020. Disponivel em: https://www.ipef.br/publicacoes/scientia/nr127/2318-1222-scifor-48-127-e3260.pdf. Acesso em 02 de dezembro de 2021.
PINTO, N. A.; FIORITI, C. F.; BERNABEU, J. P.; AKASAKI, J. L. Avaliação de matriz de gesso com incorporação de borracha de pneus para utilização na construção civil. Revista Tecnológica, v. 25, n. 1, p. 103–117, 2016. Disponível em: https://periodicos.uem.br/ojs/index.php/RevTecnol/article/view/29894/17132. Acesso em 02 de dezembro de 2021.
SEVERINO, L. S.; RODRIGUES, S. M. M.; CHITARRA, L. G. Produto algodão: Caracterização e Desafios Tecnológicos. Série desafios do Agronegócio Brasileiro. EMBRAPA, 2019. Disponível em: https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/1109655. Acesso em 02 de dezembro de 2021.
SOPHIA, M., SAKTHIESWARAN, N., BABU G. O. Gypsum as a construction material - a review of recent developments. International journal for innovative research in science & technology, v. 2, n.12, p. 1-9, 2016.
TAN, H.; DENG, X.; GU, B.; MA, B.; LUO, S.; ZHI, Z.; GUO, Y.; ZOU, F. Effect of borax and sodium tripolyphosphate on fluidity of gypsum paste plasticized by polycarboxylate superplasticizer. Construction and Building Materials, v. 176, p. 394 - 402, 2018. Disponivel em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061818310614?via%3Dihub. Acesso em 02 de dezembro de 2021.
TUTUS, A.; EZICI, A. C.; ATES, S. Chemical, morphological and anatomical properties and evaluation of cotton stalks (Gossypium hirsutum l.) in pulp industry. Scientific Research and Essays, v. 5, n. 12, p. 1553-1560, 2010. Disponivel em: file:///D:/Downloads/Chemical_morphological_and_anatomical_properties_a.pdf. Acesso em 06 de dezembro de 2021.
VILLELA, L. S.; CASTRO, E. D.; MESQUITA JÚNIOR, L.; VELOSO, M. C. R. A.; MENDES, R. F.; MENDES, L. M.; GUIMARÃES JÚNIOR, J. B. Desempenho físico-mecânico de compósitos à base de gesso reforçados com embalagens multicamadas trituradas. Revista Matéria, v. 25, n.3, 2020. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rmat/a/KNYCWzQW9cn4tW9bLR8DFwk/abstract/?lang=pt. Acesso em 01 de dezembro de 2021.
WANG, W., SAIN, M., COOPER, P. Study of moisture absorption in natural fiber plastic composites. Composites Science and Technology, v. 66, p. 379–386, 2006. Disponível em: file:///D:/Downloads/WeihuaMoistureabs2005.pdf. Acesso em 12 de dezembro de 2021.
WEARN, Y. N., MONTAGNA, L. S., PASSADOR, F. R. Compósitos de fibra de coco/LDPE: efeito do tratamento superficial das fibras de coco em compósitos verdes. Revista Matéria, v, 25, n. 1, 2020. Disponível em: https://www.scielo.br/j/rmat/a/G8dbfwCzWCb97jRVdWw8GTq/?lang=pt. Acesso em 06 de dezembro de 2021.
ZHANG, W. H., LI, G. Z., LIU, M. R. Properties research of cotton fiber reinforced gypsum based composites. Advanced Materials Research, v. 194-196, p. 1759 – 1762, 2011.

