PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS PLASTICO-CELULOSICOS

UTILIZANDO RADIAÇÃO GAMA DE ALTA ENERGIA

Maria Cristina Ftrrai Roa

DISSERTAÇÃO E TESE IEA 069

I£A DT 069 AGOSTO/1978

CONSELHO DELIBERATIVO

MEMBROS

Klauí Reinach - PresidenteRoberto DUtra V uHelcio Modesto da CostaIvano Humbert MarchesiAdmar Cervellini

PARTICIPANTES

Rtgina Eliiabttt Anwtdo B*r*naFlávio Gori

SUPERINTENOENTE

Ròmulo Ribeiro Pieroni

DISSERTAÇÃO E TESE IEA 069 AGOSTO/1878IEA DT-069

PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS PLASTIGO-CELULÚSICOS

UTILIZANDO RADIAÇÃO GAMA DE ALTA ENERGIA

Maria Cristina Farraa Row

Dísartiçao pan obtenção do Título da "Meitrt-Arae

Tecnologl» Nuclear" - Orientador Prof. Dr. Fauito

Wnltar Lima. Aproentada a dsftndtdi ar» 14 d *

junho de 1978. no Innituto da Energia AtAmlca.

INSTITUTO DE ENERGIA ATÔMICASAo PAULO BRASIL

Série DISSERTAÇÃO E TESE IEA

INIS Categories and Descriptor

B14

Polymers

Crosvl inking

Composite materials

Organic polymers

CelMose

loni/ing radiations

Gamma radiation

Resins

Polyesters

Hon. A f«t)»çlo, ortoçrufn t conctliot Uo a» rnponnbllldad* dot auiorn.

SUMARIO

Pagina

CAPITULO 1

INTRODUÇÃO 1

1.1 - Obejtivos 1

1.2 - Justificativa do Trabalho 1

1.3 - Considerações Gerais 2

CAPÍTULO 2

FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3

2.1 - Cura por Irradiação 3

2.1.1 - A PolimerizaçSo por Irradiação 3

2.1.2 - Copolimerizaçio 9

2.1.3 - ReticulaçJo ("Crosslinking") a Degradação 9

2.2 - Cura da Resina de Poliester 11

CAPÍTULO 3

MATERIAIS E MÉTODOS 13

3.1 - Preparação das Amostras 13

3.1.1 - Monômetoj e Polímeros Estudados 14

3.1.2 - Tipos de Papel Empregados 14

3.1.3 - Moldes 14

3.2 - Medidas e Pesagens 14

3.3 - Irradiação das Amostras 14

3.3.1 - Descrição da Fonte de Cobalto-60 17

3.3.2 - Geometria Irradiaçlo 17

3.4 - Dosimetria 17

3.4.1 - Doslmetro Utilizado 17

. 3.4.2 - Medida de Dose 17

3.5 - Ensaios Mecânicos 18

3.5.1 - Parâmetro! Calculados 19

CAPÍTULO 4

fXPFRIMFNTOS E RESULTADOS 20

Pagina

4 . 1 - Testes Preliminares 20

4.2 - Cura da Resina pelo Processo Clássico 22

4.3 - 'scolha do Tipo de Papel 24

4.4 - f eparação do Laminado 26

4.4.1 - Descrição da Preparação das Amostras 26

4.4.2 - Variação de Espessura da Amostra Pronta 26

4.5 - Desmoldante 27

4 6 - Características da Amostra Pronta 27

4.7 -- Testes Realizados com as Amostras 27

4.7.1 - Testes para a Determinação do Comportamento do Laminado ao Ataque da

Agentes Químicos 27

4.7.2 - Ensaios de AbsorçSo de Água pelo Laminado 31

4.7.3 - Testes de Inftamabilidade 32

4.7.4 - Teste de Resistência à Temperatura 32

4.7.5 - Ensaios Mecânicos de Tração 38

4.7 6 Ensaios o> Dureza 39

CAPITULO b

O'SC!issAO 00S RFSUl 7AÜOS E CONCllJSõl.: ; 43

RFFERÉNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 46

PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS PLASTICO-CELULÕSICOS

UTILIZANDO RADIAÇÃO GAMA DE ALTA ENERGIA

Maria Cristina Ferraz Rosa

RESUMO

Estudou-se • UIHÍ IKÇÍO de font** Intent» d» rartiaçio lonirante par* induzir a retieulacao ("ctott-linklna") d*

pnllmeros a analisou-se a viabüidada o> sua aplicado na preparação da compojtof pMttrco-celuroiicos. particularmente

da laminados formados por folhas d» papal aglomerados com ratina poliestat.

Ensaiaram-» vários tipos da papel nncittfveis dt antrar n» composiefo dot laminado», ermprovando-s* qua.

com a técnica da pmparacéo utilirada n«sie trabalha o papel da filtro comum proporcionava os mtmorts resultado*.

Verificou-se, madianta diferentes tiente» de ensaio da materiais, que at propriedades martnicai • químicas doalaminado* curados com dosn da radiação da ordem de 1.5 Mrad. comparam favorávelmenia com a» a»Ibid» porlannrwdos da igual comoosicSo, mas curados paio mfttndn clássico ladicion.indo inkiador • acelerafior qurmlcotl.

Comidaranrlo qua rmta tato a dose de ' .5 Mred. necettari» para • cura completa da retina, pottoadministrar se em forma praticamente iniianttnea co^-. ~~^ acelerarkn ria elptrons de 1,5 MeV * 7S mA. simUar aoaimient» no CARRE I, concluna que * utiliracfo da rariiaclk posiibilit.nria transformar processos da fabricação dalarmnarim. arualmenre fpito* por bRtnl,-idn5r em prnrcvns contínuos.

CAPITULO 1

INTRODUÇÃO

1.1-Of>j«tivof

Em prirnríro luq-ir levrMe como intr>rr;s<> nfítp trabalho, o «tudo d* vitbilidaá» á» utilização

da radiação ionirante de alia enprqia, como iniciador e acelerador de reaçoei de pdtmefiraçSo e dt lua

aplicação na obtenção de matRriai* compnslot do lipo pISitico — celulõsicot.

Com o material composto pronto, fefie uma série de leites com o objetivo da comparar w

propriedades gerais dos I» mailot obtidos com a utilização da radiaçSo com as daquele? preparados com

iniciadorn e aceleradores químicos.

1.2 - Justificativa do Trabalho

A uiili/açâo da rariiaçü» ionl/antr? rlr> alta energia, particularmente raios gama e elation», como

# jrWrra()oí"< d» intçXn rir» .'loiimríi/ovío, eü* sendo estudada já hí bastante tempo, tendo

sido alvo de um interesse maior a jwrtir de IÍIÍJO. Mas, a possibilidade de uma aplicação em proce««oeindustriais foi bastante limitada ppla necessidade de emprpgo de radioisòtopos como fonte de radiação.Mesmo assim, durante esse período as pesquisas nesse -ampo lotam intensas e forneceram inúmerasinformações úteis ' .

Somente a partir de 1960. com a introdução de aceleradores de elétrons de alta intensidadepara fins industriais, o uso da radiação em prorpssos de polimeriíação foi objeto de um estudo maisdetalhado.

Este trabalho foi desenvolvido ppnsando-se em futuras aplicações do acelerador de elétrons tipo

'üynamitron I I " , fabricado pela Radiation Dynamics Inc., dos Estados Unidos ria AmfVJca, que está na

sua fase final de instalação no Centro de Aplicação de Radioisõtopos e Radiações na Engenharia e

Indústria, rio Instituto de Energia Atômica de São Paulo.

1.3 - Considerações Gerais

O estudo (ios pípitns fia radiação em sistemas químicos proporciona informações sobre o

mpcanismo e velocidade dp reações químicas, particularmente sobre aquelas que envolvem radicais livres

e íons, :|t»e não são investigadas pplos métndns convencionais.

A principal característica da radiarIo de alta energia é que ela causa ionização e exr.'taclomolecular pm todo»; os materiais. Fste fato provoca uma distinção pntre química da radiação efolpr|iiímir,i fpf<vtos químirns d,i lu / , psp»1' Mlmrntp ultravioleta). Na foinquímica, a absorção da energiae (|tianti7.ida, isto fr, o quantum 'Io urna i-.irpita faixa de comprimento de onda sofre uma interaçãoressomnte com uma molrcula d*1 um cornpanrníe particular da mistura para excitar apenas um elétron fltalvez rnrnprr uma liq.iç.lo esppríficn. hntrnt-into, luí ultraviolptn rle pnqurno comprimento do ondapode ion(7,rr cartas molnrul.is. Nil qulnvci da radinçrlc, nppn.is p.irfp ria energia da radiação pode sertransferida a uma ÍMKN.H.,7n e o processo n.l'i n snlntivo. Há pnurgia suficiente paia romjier qualquerlirpc.m, mi',, na pr.ittoi, .ilquns lipos rli; IÍI|.IÇ,H> S,1O prpfcrpncialmpnte rompidos. O foton ou partículaioni?,inti? e o Hrtron deslocado sSo muitas vrves capa/es dn proclu/ir novas ioniíações. Enlüo, um lòtoninrirlfnfp pode afntar milhítrnç (!e mnlki i l . iv ' .

Os rstudos fundament.nis n.i química da= radiações têm como objetivo identificar as várias.-Tft/'rips formnflrís om sistemas partiruldrcs p compreender os pmcpssos físicos pelos quais elas seonriin.im. As quantidarli-s Formadas por urm elida dose de radinçã.T podem ser medidas. Então, a químicad,\', ps|i*<:irs loanindo entre si e com ontms compostos potie ser muita bem estudada. Esse estudopnvnlvp invPstinaçSes da cinr i ic i e mrr.ani',mr« das reaçõrs dos produtos intermediários que aparecemdurante a rnatão, <? dos prorlutos finais estávi',.

A maioria d«s trabalhos ern química d.is radiiições têm sido feitos com fontes de raios gama erum |pi*'!s r)p i-W'trons proílu/idfjr, pm af:r!lr?railorr»ç.

Industrialmente, fonf"s isotópiras s,7c> utili;,ir|as quando um gfande volume de material precisa

<nr unifornierripnte irr.iili.irln. At pler.ulorPS de elétmns devem wr us,i(los quando camadas superficiais ou

nmosiMS tinas vão 'Pr irradiadas.

D'. prno",vjs ba't'Mdos na química rjas i.idt tf.nns apresentarn as SPijuintes vantagens:

aí Pf>','.'fnlit,irn a síntese de rompmtns que não podrm ser obtidos facilmente por outros

li) Pprrnilem rnndifirar um n,,iir'ri.tl df unia maripira desejAvel, por exemplo: reticulaçJo dop'thr-filenn pm i'radiaí;ã'i.

~) Podem resultar em piodutot riMis pums; pur exemplo, qiundo a radiação substitui o usode catalisadores, não ha o pnrigo do contaminação resultante da remoção incompleta docatalisador.

d) A qualidade de um produto fabricado usando se um catalisador químico depende daatividade do catalisador, que pode variar durante o processo. Isso n3o ocorre quando um»intensidade constante de radiação é usada para acelerar a reação.

e) A radiação pode induzir reações a temperaturas relativamente baixas e isto pode levar anovos produtos ou ao não aparecimento de reações laterais competitivas.

f) A radiação torna possível a eliminação de alguns estádios da síntese.

g) Em reações de poMmeriraçao induzidas por radiação, o tempo gasto para a obtenção doproduto e muito menor.

Uma possível desvantagem da utilização das radiações e o custo elevado de uma inst.ilaçãoadequada. M;is, em alguns cfnus, a qualidade do material ohtido e a possibilidade de uma produçãocontfnua de rieterminarlo produto podem comppnsar o emprego da radiação.

CAPITULO 2

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

2.1 - Cura por Irradiação

A cuia por irradiação pode ser dplinida como a utHi/.içíSn da energia da radiação ionizante paraprovocar uma reação de pol inw/. içi io. O termo cura aqui é us.ido no seu sentido mais amplo e inclui:polimeri/ação dp um monõmpro fceja qual for o SPU estado físico) na presença ou não de um polímerocopolimerizável e de um pre-polímpro reativo. Rpfnre se também às modificações na superlície ou naspropriedades físicas e químicas totais rir um material polirnArico

Oi tipos m.iis comuns dp CIM.I por irradiação são : polimerização, copolimerizaçâo,reliruUção e dfgradnc<lo.

2.1.1 - A Polimeriiaeão por Irradiação

A polimeriração dr monftmrros envolve no mlnnno ITI'S "^t'ldius separartnj que sSo: iniciação,e tprminaç.w. A nidiíiç.io tn'wvfrm. prim.in.intentp, apenas nn fase de iniciação agindo como

o d»" começar a rr,iç,lo, que continua pnt.in, independente dela.

Os prtx'ciMis de polimeriraçiii) foram divididos por Flory em dois grupos conhecidos como:

t | polimori/acío por cor.d^nviciio ou polimeri/açAo por rp.içüo em etapas;

2) polimrri/.xüo por adinçüo ou polimeriZiição por reação em cadeias.

A polimfiiMf,5o por cfmdpnsnçjr) ou por reaçüo ern etci|)íis é análoga è condensação emo» de baixo poso molecular. Na fíirnviçílo de polímeros, a condensação acontece entre duas

moléculas polifuncionais para produzir uma mi)IÍM;ulj polifiinr.ional nwmi com uma possível eliminaçSode pequenas moléculas como, por exemplo, égua, A reação continua até que um dot reagentes presentestermine; estabelece-se, então, um equilíbrio que pode ser deslocado aumentando a temperatura econtrolando-se as quantidades de reaqentes e produtos.

A polimerizaçio por adição ou por reações em cadeia envolve reações nas quais a cadeia podeser um (on ou uma substância reativa com um elétron não emparelhado (radical livre). Um radical livre énormalmente formado pela decomposição de um material relativamente instivel que vem a ser oiniciador da reação.

O radical livre é capaz de quebrar duplas ligações de um monõmero vinllico e adicionar-se a ele.Em um pequeno espaço de tempo (normalmente alguns segundos ou menos) a maioria dos monòmerosse adicionam a cadeia em crescimento. Finalmente, dois radicais livres reagem para se aniquilaremmutuamente e formar uma ou mais de uma molécula polimérica.

Os monômeros que polimwizam por reações ce adição em cadeia, podem ser polimerizados po'ridiiç.ío . A seqüência da reação é a seguinte:

a) Iniciação M a d , , K S o M'

bl Propagação M" + M — — • M*

M" • M - M.'t ,

c) Terminação M" + M* » Pi + ( ou Pi • Pj

M" + X •* Pi + X*

ondí?:

M é uma molécula monomérica

M* é um centro ativo produzido por ítradi.icio

P é uma molécula polimérica

X é uma suhMância adicionada para terminar a reaçüo

M* pode spr um rarlical livre ou um Ion.

Radicais livres:

IH f.idirai! livros 5.1o formados por uma clivaqem homolftica da ligação:

M . , ^ ' W ^ » A • B

ondr um dos frar|mr>iitn< é (rr(|iicntpm<:iitn um Alomo tip hirtrni|«'Mtin, ou pela ariiçSo d» um âlomo dehídrofi^fiio a um^ diipli li(j.tff*o df> nifínnniPto, pjtnnipto:

H1c -1H

R1

- C1R'

H RI I

C =-= C • H" * HI I

H R'

- font:

Os Tons iniciantes podem ser formados:

1) por uma cisão heterollttca da lipação.

M . . — • A + B"radiação

7) por expulsão de elétron, sequi'l.i por uma transferencia rte Stomi> de hidrogênio:

M - • • » M * » e

M " • M --•» M' f M ou 'M M

3) ou pela adição de um (on positivo, particularmente um proton a uma dupla ligação:

H R H R

I I I IC " = C + H ' — • • * H C C*

I I I IH R H R

4) captura ou transferencia de elMrnns:

M + e' - •• M' '

M " U K " A ^ fí ou M M

Aifjiin» monômerns, como por exemplo M.iletos vinlliros, polimeri/am apenas atr.iv^4 deir i - ' .mornos rir; radirsis livres, enquanto outros como isobuteno, polimeri/am apenas por mecanismoscatinnicos. Se a qii.iritirl.irln rle rjr>limrro (orniíifja e o seu prso molecular sãn determinados, podecalfiil.ir (n rnl.V) o níimi-ro tip moiéciilas polim^rir-;n. Isto dá o numero de centros iniciantes desde que ompf írnsmr dn termni.iC'*') v\n rrinliccidr», isto é, i|iie nílo rKorra mrcanismo de transferência em cadeia.A tr.iMsfi-rJTiri.i pm Ciirfpi.i é urn<i rniiçío de uma ca'lei» em crescimento com um composto Y adicionadop.ira termin;ir ÍI primeira carlfia, mas Í|II<' formn um Y'capa/ de iniciar outra reaçío de polimeri/açSo.

Mi* + Y • Pi + Y*

Y* + M — • Y M*

Isso ocorre freqüentemente com muitos solventes e também com alguns monomeros epolímeros.

Muitos mon&meros que polimerizam através de um mecanismo anionieo. podem ser tambémpolimerizados por mecanismos catiônicos ou via formação de radicais livrei.

As reações básicas de polimerizaçao induzidas pela radiaçio, de acordo com Charlesby141. slo:

Estádio 1 - Formação de radicais nos solventes e nos mon&meros:

Solvente ou mon&mero + radiação -* radicais

d(R)= k. l

dt '

Estádio 2 - IniciaçSo em cadeia:

H' + M • R M

d(R) d(RM)- -!—!•=••- -= k. (R)(M|

dt dt 2

ataque do radical e um monômpro

Estádio 3 - Crescimento da cadeia:

R M • M — • R M' . ,

rilM)= k (R Mn) (M).

dt p

ataque Ha radPia i»fn crBscimpnfo a um monftmero

Eníirtio 4 TwmmaçSo mOlua:

R M 4 R M • R M Rn m m • n

= k't (R M )'dt

terminação por combinação

Estádio 5 - Terminação por radicais primários:

H W' n + R' • R MnH

d(RM) d(R)= k. IRM ) (R )

dt dt 8

•idiçSo de um radical a uma cadeia em crescimento.

EttMio 8 - Combinação de radicais primários:

R' + R — • R - R

d(R ) . j

dt 6

perda de radicais primários.

Eitodio 7 - Reação de transferência:

RMn + M — • R MnH • M'

d(M°) d(R Mn)! = = kT (R M ( |M)

dt dt 7

tran<fprrnr:ia a um monftmero

8 - ReaçSo de transferência:

R Mn + P — • R Mn H + P

ri(RM) d|P)k. I R M ) (P)

dt dt 8

tr,in",fprr>ncí.i a um polímero

sendo:

|R ) = concentração do radical primário ou iniciante

(M) = concentração do monômero

k , > 2 = constantes de velocidade

(S) = concentraçSo do solvente

IRM ) = concentração das cadeias poliméricas radicais (P) em crescimento.

I = Intensidade da radiação

P = polímero estivei

IP) - concentraçSo do pollmeio (expressa em unidade de monômeros)

A taxa de formaçSo de radicais livres (Estádio 11 é diretamente proporcional á intensidade daradiação I e depende do valor G de formaçSo de radicais nos mon&meros e quando a irradiaçSo se dá emtolucSo depende do valor G para a formaçSo de radicai: no solvente. Esses dois fatores estão incluídosno parâmetro k..

k, = kf [ Gm(M| + Gí(S) ]

kr - constante de velocidade, que depende apenas das unidades que expressam a intensidadeda radiaçSo.

Gm e Gs sSo os valores G para a formaçSo de radicais nos monomerot e nos solventes. Namaioria dos casos, as reações de trsnsferencia 7 e S sío ignoradas quando nSo modificam a taxa depolimeriíaçSo, embora elas afetem a distribuição do peso molecular e o grau de ramificaçSo.

Os radicais formados pela radiaçSo podem sofrer varias reações: ales podem iniciar •polimeriraçSo (Estádio 2), podem terminar uma cadeia em crescimento (Estádio 6> ou podemcombinar-se um com o outro (Estádio 6). Normalmente, uma ou outra reaçSo será a predominante.

A concentraçSo dos radicais primários alcança um valor de equilíbrio, dependendo de M MproduçSo através da reaçSo 11) e possivelmente pela reaçlo (7) a sua HiminaçSo através das reações (2),(51 e (6).

Na polímerizaçSo, a velocidade de formaçSo do polímero (ou a velocidade de desaparecimento<in monâmerol pode ser expressa como:

diP) d|M| n- — ... g |

dt dt

orvlü n depende das condições nas quais a polimeri/açío ocorre. Normalmente n á menor que 1 a namaioria do» casos é igual a 0,5.

Na poiimori7sçJo iniciada por processos térmicos, as variações de temperatura afetam a

9

Iniciação, a propagação e a terminação. Urn ,11 mente» na tempeiatura dará origem a um aumento nonúmero de radicais primários presentes e isso acarretará uma redução no peso molecular médio. N ipolimeriiação iniciaria por irradiação, o numero de radicais formados depende apenas da intensidade daradiação e n.V apreciavelmente da temperatura.

2.1.2 — CopolimerizacSo

Um dos aspectos mais importantes da cura pela radiação ê a copolimerização. Acopoümerização pode resultar em' :

a) Formação de um copollmero linear.

IA-B-A-B-B-AB A A B |

onde A p B representam dois monòmeroí diferentes.

b) Enxerto de um monomero em um polímero já fp.mado: (ou "Graft Copolymer")

A A A A A A A A A A-A-A-A-A-A

I I

• B-B-B-B- -B-B-B-B-

r.) Formação de um copolímero em bloco:

. A-A-A-A-A-A-A-A-B-B B BB B A A A A-A

2.1.3 - Heticulaç3o ("Croislinking") e Degradação

Um polímero quando exposto A radiação ionizante pode sofrer várias mudanças nas suaspropriedades químicas, mas, de 'ima maneira (jurai, os efeitos mais comuns e que apresentam maiorinteres'.i* s,V) a reticulação e a Hcqradaçio .

Uma das características mais importantes de um polímero k o seu peso molecular. A reticulaçSoé o termo .iplicido para definir a formação de ligações químicas entre duas moléculas poliméricas e,port.inio, leva a um aumento rio peso molecular e eventualmente a formação de uma rede tridimensionalinwlúvcl. A dmjrndação e a quebia de liqaçõRs químicas da cadeia piincipal, causando um decréscimo nop n i molecular merlio e cnnç«r|üentes mudanças na víscosidade e nas propriedades mecânicas.

Tanto a rnticulaçâo como a degradação são proporcionais á dose e independentes da Intensidaderia radi.ic.lo.

[)f|)i'n(if"nrlo de -;iins estruturas químicas, da dose de radiação e do meio onde foram irradiados,os polímnros poriem srr rlivirlírfos cm dois tipos distintos :

10

— aqueles que degradam.

Uma regra útil sugerida por Millet'41 estabelece que polímeros vinflicos que apresentam duasramificações ligadas a um único carbono, por exemplo:

H R,

I I^

I IH R,

degradam enquanto que os que apresentam apenas uma ramificação ou nenhuma, como:

H RI I

- C — C —I I

H H

reticulam.

Mut tcs polímeros que normalmente deveriam aposentar reticulaçSo, degradam quandoirradiados na presença de alta quantidade de oxigênio'7 '.

Algum tipos de polímeros que reticulam quando irradiados em uma atmosfera que ntoaprpsenta concentração de oxigênio muito alta, s3o'101:

- Polietileno

- Poliestireno

- Polipropileno

- Poliester

- Poliacrilonitrila

- Borracha natural

Naturalmente, a presença de aditivos como, por exemplo, plastificantes, pigmantos, e t c . . . ,. .Tr im mudanças no comportamento do polímero sob a irradiação.

Tipos d« r«tieulaçSo

si ReticulaçSo de um homopoKmero linear de baixa estabilidade térmica:

A A A A A A A A-AA A A- cadeia 1I I I I I

A A A A A A A A A A-AA cadeia 2

11

A formação Je radicais induzida peta radiaçio, provoca o aparecimento de ligações cruzadasentre z% duas cadeias, formando um material reticulado com estrutura tridimensional, de alta estabilidadetírmica.

h) Formação de ligações cruzadas entre um homopol Imero linear n3o saturado e ummonòmero vinflico:

A-A A-AA-A-A-A A

I I I

-A-A-A-A-A-A A A

Este processo de reticulação é o que apresenta maior interesse industrial, justamente porquemelhora as propriedades físicas do material e lhe confere maior resistência a agentes químicos.

2.2 - Cura dl Resina de Poliester

C*;.lesby e Wersberley15' mostraram que a combinação poliester e estireno (resina de poliester)poderia ser curada utilizando se elétrons He alta energia, como os produzidos por um acelerador lineartipo Van de Graaff de 2 MeV.

0 termo resina de poliester é amplamente aplicado a uma solução de poliester nSo saturadodissolvido em monomeros vinflico. O poliester é um produto de condensaçSo entre ácidos drcarboxflrcose diálcoois, sendo que a n3o saturação consegue-se utilizando ácido maleico como um dos componentesácidov 0 monòmero vinllico comumente empregado é o estireno, numa proporçjo d» 30% em peso

A Í reações envolvidas s5o as seguinte.

oIIc

/ \H — C O

"A/cIIo

Anirfrido Anidrldoftálico

I • f+ 1 1

n I* n

H-C—O—HI

H-C—O—HI

H

Ptopiipnoglicol

-H,0

17

H M

I IH - C-H H O H H 0 H-C-H H

* I II I I II IIo - c - c - o - c - c = c - c - o - c - c - o - c

IH

IH

IH

Poliester

Os poliésteres formados pela reaçSo acima s3o constituídos de moléculas com longas cadeiaslineares e sio termoplásticos. Os materiais termoplásticos têm a propriedade de amolecerem repetida*vezes sob a influência do calor e endurecem novamente quando resfriados.

A viscosidade aumenta à medida que a reação progride. Quando se alcança o valor dnwiario, .1reaçSo é resfriada de 190° até uma temperatura inferior a 150°C e entSo adiciona-se o mnnomrroreativo. Como a reação i muito violenta, ela pode ser controlada pels adição de um produto qulimcocapaz de evitar a reação dos radicais livres (inibidores). Os inibidores comumentt utilizados s3o aquinona e a hidroquinona.

Esse produto ê vendido comercialmente com o nome de resina 4e poliester e sus formulaçãomais indicada para o uso em laminacSo é a seguinte"3':

MATERIAIS QUANTIDADE

(Parlei por Volume)

Propileno Glicol 160

Anidrido Maleico 115

Anidrido Ftálico 85

Xileno 20

Hidroquinona 0,5Inibidores

Quinona 0,006

Monómetro de Enireno 150

O Xilrno d u',\\\ratio como solvente para destilar aznntropicamente a ígua formada na reacSo.fsse produto pode ler KtiKarlo por um longo trrnpo.

A refina liquida porte ser convertida nm material solido por uma ulterior reaçfo química/retrcufaclo), f|(» provoc* o »psr«;imen»o d*? liijaçô»! cruisôn entre a radeia d» poliestar a o monòmero

13

de estireno, formando um polímero tridimensional e termofixo. Os materiais termofixos, uma v«zcurados, endurecem irreversivelmente e s3o insoluveis. As ligações cruzadas aparecem comoconseqüências de reações com radicais livres, que originam a quebra das duplas ligações. A foimaclodesses radicais livres pode dar-se pela ação de catalisadores químicos ou da radiaçSo de alta energia

Num sentido mais restrito, o termo "catalisador" ê aplicado de maneira incorreta nas reações depolimerizaçâo, porque eles participam da reação e sua estrutura ê alterada durante o processo. Adenominaçlo mais adequada seria "iniciadores" e em geral, os iniciadores químicos mais usados sloperôxidos orgânicos como peróxido de benzoila e peróxido de metiletilcetona.

No processo normal de cura da resina de poliester torna-se necessário a adiçio de substanciaicapazes de acelerar a decomposição do peróxido orgânico (iniciador). 0 acelerador mais utilizado ê onaftenato de cobalto.

A estrutura final do polímero, após a cura, pode ser esquematizada como segue, onde Mrepresenta o resíduo de ácido maleico, P o resíduo ftálico, G o glicol e X o monõmero de estireno:

I I IM - G - P - G - M - G - P - G - M -I I I

X X X

I I IM - G - P - G - M - G - P - G - MI • I IX X X

I I IM - G - P - G - M - G - P - G - M -

Os processos normais de cura do poliester podem realizar se tanto a frio como a quente. Para oprocesso a frio é utilizado como iniciador o peróxido de metiletilcetona e no processo a quente,peróxido de benzoíla (cuja decomposição só é iniciada numa temperatura superior a 80°Cl.

A aplicação industrial da resina de poliester sem reforço e restrita, enquanto que a resinareforçada apresenta uma larga aplicação. Como material de reforço pode usar-se fibra de vidro (o maiscomi"!!, fibras de celulose (paneit. caulim, rpcirlos etc. . .

CAPÍTULO 3

MATERIAIS E MÉTODOS

Nas diferentes etapas deste trabalho foram utilizados vários reagentes e aparelhos, cujascaracterísticas ser3o descritas a seguir.

3.1 - Preparação d » Amostrai

Para conseguir um laminado bom, ensaiaram se vário» monftmeros, combinações(IOI Imeiot-monbmeioi « durmo» tipoi de papel.

M

1 1 1 — Monòmeros e Polímeros Estudados

MONOMEROS MARCA

metacrilato de metila (comercial) BECKERacrilonitrila (comercia» BECKERestireno Icomercial) REFORPLÉSS.A

POLIVEROS PROCEDÊNCIA

poliestireno Preparado noC.A.H.R.E.I. - I.E.A.

poli metacrilato de metila Preparado noCA.H.R.E.I. - I.E.A

resina de poliester (comercial) A lha, IndústriasOuirricaj S.A.

3.1.2 — Tipos de Pape) Empregados

DENOMINAÇÃO

JornalKraftSulfiteFiltro ComumCartolinaCartão

ESPESSURA - (mm)

0,1030,1350,1030,1950,3000,435

3.1.3-Moldes

As Figuras 1 e 2 mostram os esquemas dos moldes utilizados para a preparação das amostrai. Omolde mostrado na Figura 2 fui projetado sequndo as normas da A.S.T.M.'8' '. Foram confeccionado!em alumínio.

3.2 - Medidas a Pesagent

As dimensões dos amostras foram medidas com paqulmetro • as espessuras dof papéis e dosrioMmetros de polimetacrilato de metila com um micrometro tipo mostrador vertical, fabricado pelaOSAKI «5EISAKUSHO Co., LTD.

As amostras foram pniarias em uma balança analítica, Metlnr H14,

3.3 - Irrndiacfo dat Amoitrat

At amostras, n>pois de preparadas o nrondicionsdas nos moln>s, foram irradiadas com raios

15

Ffquri 1 - Efquema ao» Mold» Utiliratos vara i •''<»<•;» at in fia* Amnrtm

Fijiira 1i - Vina Parcial

I • i ,-t-4-f

Figura 1b - Viita Lateral

. i i ' l f ; (•> 5 " > « l , Vtv- .' AI' r r••.''

J» E TALUS - A f t

O t " o

i*i. 5

_jq g S>STAUtSAA

x r . i r - C l l . ' . V / i J / 4 ' 1 Ez VZ. • - ' L A A

- • -' Í 'V t /•. i'/U" C M ? . : . 1 ' I . / , | J

o '/»M r.

LATA"

I I

Flqur»2 F.wiuprna do» Moldei Utili^arlni nx PrfpuracSo de Amonrei Submetldi» 101 EnMk»TTTr;ir;Tr>

17

gama num "Gammacell 220" fabricado pela "Atomic Energy of Canada Limited") equipado com umafonte de Cobalt06O de aproximadamente 9.235 Ci, em 08/05/74.

O CobaltD-60 emite dois raios gama por desintegração, com uma energia média d» 1 ?5 M P V esua meia-vida ê de 5,27 anos.

A taxa de dose da fonte referida a um doslmetro de Fricke (que aproveita a oxidaçSo doF e * ! - » F " ] era, em julho de 1976:

0,498 Mrad/h = 3.11 x 1 0 " ev / g.h.

3.3.1 - Descrição da Fonte de Cobalto-60

O sistema consiste, basicamente, de uma fonte anular permanentemente cercada por umablindagem cilíndrica de chumbo. A fonte é concêntrica com a blindagem e P'tá constituída de 26"lápis", sendo que cada "lápis" possui 7 pastilhas de cobalto.

A câmara de irradiação apresenta as seguintes dimensões: 15,49 cm de diâmetro por 20.47 cmde altura.

3.3.2 - Geometria de Irradiação

Os moldes com as amostras foram colocados sempre na base da câmara de irradiação, em todosos ensaios.

3.4 — Dosimetria

Como havia a necessidade de conhecer a dose que a amostra estava recebendo dentro do molde,recorreu-se â utilização de doslmetros capazes de operar na reqiío dos Mrads.

3.4.1 - Doílmetro Utilizado

Para medir a dose de radiação recebida na parte interna do molde foi utilizado o doslmetro d*polimMimlato ftp metüa IPMMA), de nome comercial Clarex.

O PMMA é um polímero que sob irradiação torna-se amarelado, induzindo-se uma banda deabsorção óptico que se estende na regulo do ultravioleta. A densidade óptica associada a esta coloraçãoestá singularmente relacionada com a dose de radiação.

3.4 ? - Medida de Dose

Os doilmetros de PMMA foram lacrados em pnlietíleno para evitar possíveis riscos nas suassupi'fficic. p colocadm dentro do molde; em seguida, o conjunto foi irrarliado.

foi medida a densidade óptica do clarex, antes da irradiação e 2 b após a irradiaçSo, noespectrofotômetro ZEISS de feixe simples, no comprimento de onda dr 315 nm.

Foram utilizadas as condiçSes citar!» anteriormente: 315 nm de c.d.0 e 2 h de tempo de espera

18

para leitura no espectrofotômetro, porque o dosfmetro foi calibrado nessas condições'16'. Essa curva decalibraçâo (variação na densidade óptica x dose de radiação) foi feita no CA.R.R.E.I. A variacio dedensidade óptica é a diferença entre a densidade óptica após a irradiação e a densidade óptica antes d»irradiação.

3.5 — Ensaios Mecânicos

Para conhecer algumas propriedades mecânicas do material foram realizados ensaios de tração,utilizando-se uma máquina de ensaio INSTRON, modelo 1125, pertencente ao Centro de Metalurgia, doI.E.A.

O ensaio de tração é de fácil execução e fornece resultados de boa reprodutibilidade.

Os corpos de prova utilizados nesse teste possuem dimensões padronizadas de acordo com tonormas da ASTM e foram preparados em moldes esquematizados ria Figura 2.

Quando um corpo de prova de um material é submetido a um ensaio de tração, obtém-se umgráfico tensão-deformaçâo, pelas medidas da carga (ou tensão) e da deformação, que crescemcontinuamente até quase o fim do ensaio. (Figura 3).

f

Figura3 - Variação da TentSo em Funçlo da Varlaçlo dl Deformado120)

19

Tensão é definida genericamente como a resistência d* um corpo a uma força externa aplicadasobre ele. por unidade de área. Deformação ê definida como > variação d* uma dimenslo qualquer dessecorpo, por unidade da mesma dimensão, quando esse corpo é submetido a um esforço oualquer'19'.

Em um corpo de prova COT) uma seção transversal SQ e um comprimento inicial L», submetidoa uma força de traçio Q, (que é uma força normal a seção transversal do corpo a coincidente com o seueixo longitudinal), a tensão de tração produzida no corpo é dada por:

Qo = —

so

Com a aplicação da tensão o a barra sofre uma deformação e. A carga Q produz um aumentocia distância Ln de um valor At. A deformação é dada por:

Aí€ = — tt?)

3.5.1 - Parâmetros Calculados

A partir dos gráficos obtidas nos ensaios de tração das amostras, determinaram-se as seguintf*características do material em estudo: módulo de elasticidade ou módulo de Young, Limite deResistência ou "Tensile strenqh" e a porcentagem At eiongação.

Mòdulo d» Elasticidade:

Da Figura 3 verifica-se que o diagrama e inicialmente linear e pode ser representado por:

a = E . e (13)

Essa constante de proporcionalidade, E, é o modulo de elasticidade ou modulo de Young

E = - (3.4)t

O modulo de elasticidade * constante para cada material e caracteriza a rigidez da amostra.O' rito maior for seu valor mais rígido é o material.

Elongaçlo:

OutrB propriedade mecânica que pode ser nhtida medmnte ensaio! de traçio # a «longaçSo.

A elongação, A, R calculada pela ex press Jo

L - l.o

A - - . 100 13.5)

20

onde:

LQ - comprimento do corpo antes do moui

L ~ comprimento do corpo depois do ensaio

A elongacio é expressa em termos de porcentagem.

Limita da rcsnunciai

0 limite de resistência de uma material está determinado pela carga máxima atingida no ensaioe vem dado peta expressão:

or = - - (aej

sendo:

Q - carga máxima atingida no ensaio

Sn = seção transversal do material

O limite de resistência caracteriza bem a resistência dr. materiais frágeis, onda o escoamento émuito difícil de ser determinado.

0 escoamento é a região de transição entre a deformação elástica e a deformação plástica.

CAPITULO 4

EXPERIMENTOS E RESULTADOS

4.1 - Testes Preliminares

Como inicialmente se pensou na obtrnção da laminado a partir da polimeriiação d*monftmeros, fer se um estudo prévio sobre o comportamento de determinados monômeros suscetíveis delerem utilizados na impregnação do papel.

O<; monômeros estudados foram: Acrilonitrila. metacrilato de metila e estireno. Amostras dessasí.itr.r.ifK.I.H foram colocadas cm tubos de vidro e foram irradiaria* com radiação gama num intervalo dedo<" ri» 0,3 ai* JOMrad, para se conhecer as doses mínimas requeridas em cada caso para •polirrv>ri;aç3o total.

Dews três monômeros estudados obsnrvoinr1 que somente o estireno, na presença ou nJo da(ixiijímo, n3o polimwiíava sob ação da radiac'i, netsc intervalo cie dose,

A< dose* mínimas rcquciirtas para a pnlimerífaçSo dos outros dois na presença de v foram.

21

(ura o metacrilato de metila: 1,5 Mrad

- para o acrilonitrila: 2,3 Mrad

Escolhidos os monômeros (acrilonitrila e metacrilato de metila) 0 o papel de filtro comum,iniciaram-se entáV os estudos de impregnação.

As folhas de papel eram deixadas imersas no monòmero durante um tempo suficiente para queelas absorvessem o máximo possível e depois arrumadas no molde, prensando-as uma sobre a outra. Apressão exercida sobre o sistema era pequena, isto ê, apenas a necessária para permitir um bom contatoentre as tolhas de papel. 0 conjunto obtido desse modo era entSo irradiado.

Os primeiros moldes consistiam de duas folhas de lat o presas por parafusos que controlavam a

presslo.

Mesmo depois de repetir-se varias vezes esta experiência, não se conseguiu obter laminados. Osmonômeros polimeri/avam sobie as folhas de papel mais internas sob a forma de p6 e n3o interagiramcom o papel.

Isto acontecia porque os monômmos, sendo voláteis, ao estarem espalhados em uma árearelativamente grande, evaporavam quase quo totalmente durante n («rfodo de preparação das amostras.

Para evitar a evaporação foi projetj'ij um molde constituído de duas tampas de alumínio da4 mm espessura cada uma que, quando encaixadas, formavam um espaço interior de 2 mm de largura,onde eram colocadas as amostras. (Figura 1).

Com esses novos moldes as amostras irradiadas já começaram a apresentar a formação de

laminados nas bordas.

Verificou-se então, que além do problema da alta volatilidade, existia o problema da baixa

viscosidade que acarreta um acúmulo de monòmero na extremidade do papel.

Tentando contornar esse problema, os monômeros foram substituído» por combinaçõesmonômeropol(mero que apresentavam viscosidade maior. As combinações estudadas foram as seguintei:

- polimetracrilato de metila (PMMA) — metacrilato de metatita (MMA)

- pofímetacrilato de metila (PMMAI - acrilonitrila

poliestíreno (PE) - metacrilato de metila (MMA)

Todas essas três combinações levaram a formação de laminado» com boas características e 85

• I ' . - ' , mínimas necessárias foram as

COMBINAÇÃO DOSE

PMMA MMA 1,5 MradPMMA acrilonitrlla 3,2 MradPE MMA 3,25 Mrad

O? laminado» ohfirim aprpspntaram-sc uniformes, nflo qurbradiços e bem resiitnntns.

22

Porém, como as substâncias usadas resultariam caras com relação às aplicações industriaisprevistas, foram substituídas pela resina de poliester comercial, cujas características e sua formulaçloideal jí foram descritas no capitulo 2.

A resina de poliester comercial já é fornecida com uma viscosidade adequada para a preparaçãodas amostras.

A dose mínima necessária encontraria para 8 formação do material composto (resina de poliester- papel) foi 0,314 Mrad.

Os laminados obtidos dessa maneira apresentaram boa uniformidade, resistência 8 qualidade.

4.2 — Cura d l Resina pelo Processo Clássico

Paralelamente è fabricação dos laminados com auxílio da radiação, preparam-se amostrasmediante o processo clássico de cura da resina, para comparação dos resultados.

De acordo com Miles r outros'13', os iniciadores de reação mais comuns empregados para •cura da resina de poliester suo o per oxido de beruolla e o per oxido de metil etil cetona. A resina podeser curada tanto a frio como a quente, sendo que, no primeiro caso é utilizado o peróxido de metil etilcetona e no segundo caso o peróxido de beivolla, porque sua decomposição s6 se d i a uma temperaturade aproximadamente 80°C.

Como para os objetivos desse trabalho é mais conveniente, em termos de praticidade, a cura afrio, escolhemos como iniciador o peróxido de metil etil cetona e como acelerador o naftenato decobalto.

No processo convencional, os fatores que afetam o tempo de cura são" 8 ' :

1) concentração do iniciador;

2) concentrado do acelerador;

3) temperatura ambiente;

4) volume da resina a ser curada;

5) tipo da resina a ser curada.

Esses fatores v3o influir, também, no tempo de formação de gel, que é o primeiro estágio dacura. Portanto, teve que ser feito um estudo sobre a variaçSo do tempo de formação do gel em funçfloda temperatura e da concentração do acelerador na solução. Fez se entJo uma série de experimentospara conhecer a concentraç3o ideal de acelerador a temperatura ambiente, para que esse tempo njo fossemuito longo e afetasse em demasia a cura da resina. Por outro lado, a formaçjo de gel nlo poderia sermuito rápida porque, depois que ela acontece, a resina n3o porle mais ser espalhada sobre o papel econsequentemente, nâo se consegue mais d impregnação.

0 gráfico 1 mostra a variaçSo do tempo de formação do gol em funçSo da concentração doacelerador e da temperatura ambiente, para uma concentração em volume de iniciador

Analisando-se o gráfico 1, v(-se que para uma concentração de 2% em volume de Iniciador, atemperatura ambiente (de 20° - 26"), » concentração id«al de acelerador e de 1% em volume, porqueproporciona um tempo de formaçlo do gol entre 28 e 32 minutos, que é suficiente para t preparaefo daamostra. Quanto maior 6 esse tempo, mais demorada i • cura.

*

3

32

2O-t

2O 3O 4O 4» 30 TEMPO Or FCMMCfo DO SSL'•mnulee)

Gfifko 1 - Efeito da Temperatura no Tempo de Formação do Gel. com a Variação da Concentração do Acelerador. Iniciador = Peróxido de Meti I Etil Ce-tona. Concentração do Iniciador = 2%. Acelerador = Naftenato de Cobalto.

Com essa concentração de acelerador e dr iniri.utr», n tempo gasto para a an i tni.il r> de6 horas.

0 gráfico 2, mostra a variação do tempo de formação rio gel em funçlo da concentração doacelerador e da temperatura, para uma concentração de iniciador de 1%.

Pelo gráfico 2 pode verse que o tempo de formação de gel na temperatura ambiente120°C - 25°C) é praticamente igual ao gasto pela mistura com uma concentração de iniciador de 2%.

Com concentrações de 1% de iniciador e 1% de acelerador o tempo gasto para a cura total daresina loi de 9 horas.

Analisando o gráfico 1 e 2, observa-se que a formulação ideal para a preparação de laminados éa seguinte:

Formulação Partes nor volume

- Rrsinj de potiester comercial 100

I "roxido de metil etil cetona 2

— naftenato de cobalto 1

Os laminados obtidos por esse processo mostraram ser muito bons e de características«•melriantes àqueles obtidos mediante a irradiação

Cuidados especiais devem ser tomados na adição do per oxido de metil etil cetona e donaftenato de cobalta Eles nSo podem ser adicionados um ao outro, porque $3o muito reativos.Adiciona-se primeiro o iniciador agitando bem e depois o acelerador.

A preparação das amostras deve ser rápida para evitai porda do monômero por eva nor ação oque acarretará um produto subeurado.

4.3 - Escolha do Tipo de Pape*

O tipo de papel base a ser usado na preparação das amostras e um fator muito important*,porque o papel representa uma porção consiriVr H da amostra pronta. Por essa ra2Ío pensou-se emsubstituir o papel de filtro nor outros tipos «jue possuíssem rrHhores propriedades mecânicas econsequentemente, dessem maior resistência ao produto fino!.

Um dos requisitos mais importantes que drve ser considir.ido na escolha do tipo de papel e queo papel base deve absorver muito bem o pre-polfrnrrro m.idu na impregnação para que o produto obtidonpresentr uma superfície lisa e uniforme e uma boa aderência entrn as folhas

Como o papel do tipo Kraft tem propriedades mecânicas muito boas, foi o primeiro a sertestado, em substituição rio uspnl de filtro. Por*m, romo e«o tipo «In papel nSo absorve b«m a r«íina depotiritnr, as amostrai nfn apresentaram boa adrrAncin r, por rs^i r,i/.1o, o laminado exibia falhas »mtods a »ua pxtTn3o.

Vitando-se eliminar ÜSSM irironvcnii'nti'i, <'n'jiousp » pip|wiraçí1n de uma séria de amostrasvariando (>s «,f»ijniTiif̂ ^ f;>toir-v.

3CH

ffl-t

19 30 39 40 4S 50 TEMPO QEPOauÇÂOOOQB.(MM

Grafico 2 - Efeito da Temperatura no Tempo de Formação do Gel, com a Variação da Concentração do Acelerador. Iniciador: Peróxido de Metil Etil Ceto-na. Concentração do Iniciador - \%. Acelerador = Naftenato de Cobalto.

26

»i » viscosidade da solução pela adiçSo de estireno;

bl o tempo de imersão das folhas no monõmero;

c) a forma de preparação das amostras;

d) a temperatura durante o tempo de imersão.

Mesmo assim, os resultados conseguidos nSo foram «nisfatôrios porque o laminado continuavaapresentando falhas; por essa razão, o uso do papel tipo Kraft foi temporariamente abandonada

Foram testados também os seguintes tipos de papel:

- papel cartão;

- cartolina;

- sulfite;

- jornal.

Os dois últimos apresentaram bons resultados, mas as amestra* preparadas com papel cartSo •cartolina mostraram os mpsmos problemas do papel tipo Kraft.

Considerando que Iam o o papel sulfite como o papel jornal nüo apresentam boas propriedadesmecânicas, voltou se novamente à preparocão dos laminados com papel de filtro comum porque, apesardele ter baixa resistência mecânica, a alta penetração da resina no seu interior favorece a formação deum laminado bem mais resistente, sem falhas na superfície.

4.4 - Preparação do Laminado

4.4.1 - DescriçJo da Preparação das Amostras

Como o papel de filtro absorve bem o pré-pol(mero, não hi necessidade de deixar as folhas depapel imersas na resina, antes da preparação. A resina foi espalhada nas duas faces do papel com e ajudade um pincrl. Logo após a impregnação, as folhas foram colocadas sucessivamente no molde. Depois decompletada a montagem das folhas o sistema foi fechado sob pressão e irradiado.

4.4.2 - Variaçflo da Espessura da Amostra Pronta

Mesmo mantendo-se fixos o número de folhas e o volume de resina utilizados na preparação dolaminado, observou-se que o produto final apresentava variações de espessura, de uma amostra paraoutra.

Para estudar a relação dessas variações com o número de folhas foram preparadas váriasamostras, concluindo-se que as variações de espessura suo causadas pelas diferenças de pressão exercidanos moldes, que varia d? uma preparação para outra. Por essa ra?3o foi preparada uma série de amostrascom os seguintes parâmetros:

- número de folhas de papel de filtro comurrv9

- volume (In resina de poliestsr corrwrcial - 17 mt

27

O gráfico 3 mostra a variação da espessura do produto obtido.

0 gráfico 4 dé a variação da espessura do laminado obtido do seguinte modo:

- número de folhas de papel de filtro comum = 10

- volume de resina de polietter comercial = 20 mi

Analisando os dois gráficos mencionados acima percebe-se que as amostras preparadas com 10falhas de papel de filtro e 20 mi de resina apresentam uma variaçSo de espessura menor. Issoprovavelmente acontece porque, com um maior número de falhas e com maior volume de resina, avariação de pressão é menor de uma amostra para outra.

4.5 — Desmoldante

Para poder retirar as amostras do molde sem perigo de danificar sua superfície ou mesmo d*quebrá-las e necessário utilizar um desmoldante.

O primeiro a ser testadc foi o Mylar, que é um filme de poliester bem fina O uso desse filmefoi abandonado porque, como ele enruga facilmente dentro do molde, a superfície da amostra prontaapresentava-se ondulada.

O Mylar foi substituído por graxa de silicone. Para conseguir resultados satisfatórios, 4necessário passar-se camadas bem finas dessa graxa sobre os moldes. Excesso de graxa de silicone podaprovocar o aparecimento de falhas nas amostras.

4.6 - Características da Amostra Pronta

Um laminado pronto, de 2,35 mm de espessura e diâmetro igual a 50 mm preparado com 10folhas de papel de filtro e 20 mf de resina, possui uma massa igual a 7,5127 g.

4.7 - Testes Realiiados com as Amostras

Com a finalidade de conhecer as propriedades do laminado obtido, foram realizados váriosensaios.

4.7.1 - Testes para a Determinação do Comportamento do Laminado «o Ataque da Agentes Oulmieos

Os testes de resistência aos agentes qufmicos foram feitos seguindo as normas da ASTM18 ' .

As amostras foram examinadas antas da imersâo nos agentes, quanto è cor e ao aspecto dasuporflcie.

Foi observado também o aspecto geral das soluçSes testes, Isto é, a cor, a transparência a aprrsença ou n3o de sedimentos. Antes da imersjo, as amostras foram pesadas e suas espessuras medidas.

As soluções tcitns foram colocadas em um balüo volumetrico de um litro, a as experiênciasforam conduzidas á temperatura ambiente.

As soltieftM p;tf1iõ*>4 usadas pars o «Mudo do sistema BSI3O indicadas na Tabela I e foramutilizados 1000 mV para cada

.5-

-4-

Grafico 3 - Distribuição de Espessura - Laminados Preparados comas Folhasde Papel de Filtro a 17 ml da Retina d» Polietter

22

Grafica 4 — Distribuição de Espessura —

Gama<Co-60)

Zi ZA Z9 2B V Z3 23 JO 1»

i - :Jv- Preparados com 10 Folhas de Papel de Filtro e 20 ml de Resina de Poliester Irradiados com Radiação

30

Tabela I

Reagentn Padrõei Utilizados

Coiidiçõei da Ensaio:

- Volume de cada Solução: 1 Litro

- Tempo de Imersab: 30 dias (máximo)

- Recipitente: BalSo Volumétrlco

- Temperatura: Ambiente.

SOLUÇÃO

'Ácido Sulfúfico 25%

'Ácido Clorídrico 15%

'Ácido Nftrico 5%

Hidróxido de Sódio Concentrado

Tolueno

MetII Etil Cetona

Tetri Cloreto de Carbono

Água DeitílaHa

SOLUÇÃO

Ácido Fosfórico 15%

Cloreto de Sódio (Sol. Cone.)

Carbonato d* Sódio 10%

Acetato da Etila

Peróxido da Hidrogênio B%

A cetona

Ácido Acético Concentrada

Etanol 9 5 *

* Atacaram n amoitra

31

Resultados:

Os resultados foram avaliados 24 horas, 48 horas e 30 dias após o inicio dos ensaios.

As conclusões estiveram baseadas nas modificações verificadas na superf Ida das amostras, como:perda de brilho, mudanças no contorno, marcas, amolecimento e variação de espessura.

Observou-se, também, o aspecto do meio de imersSo durante o período do teste.

De todas as soluções ensaiadas somente o ácido sulfúrico, o ácido nFtrico e o ácido clorídricoatacaram a amostra.

O ácido sulfúrico destruiu totalmente o laminado. Decorridas 24 horas depois de iniciada •experiência restou somente uma pasta preta no fundo do bailo.

A amostra retirada de balüo que continha ácido nltrico, apôs 48horas, mostrou-seextremamente quebradiça, mas não houve mudança na cor da solução teste.

A amostra que ficou em contato com o ácido clorídrico durante 30 dias também resultouquebradiça.

As outras soluções não atacaram superficialmente as amostras.

4.7.2 - Ensaio de Absorção de Água pelo Laminado

Os testes para o cálculo da taxa de absorção de água pelo laminado foram feitos segundo asnormas da ASTM1 2*' . Esses testes têm duas funções principais:

1) serve como um guia para conhecer a proporção de água absorvida pelo materill •consequentemente, os eleitos da exposição â água ou á umidade, sobre as propriedade*gerais do material;

2) serve também para controlar a uniformidade do produto, medindo-se • espessura d lamostra em vários pontos antes e depois da imersSo, pois zonas d l amostra qua Mmostram subcuradas absorvem mais a água.

Para comparação dos comportamentos das amostrai curadas por irradiaçío e da curadas cominiciador e acelerador químicos, esse ensaio foi feito com quatro tipos de amostres:

11 amostras curadas por radiação jama com uma dose de 0,426 Mrad;

2) amostras curadas por radiação gama com uma dose de 1,632 Mrad;

31 amostras curadas por radiação gama com uma dose de 2,418 Mrad;

4) amostras curadas com iniciador e acelerador químicos.

Defcricfo do Experimento:

Ai amostras foram primeiramente pesadas e depois mediu-se e> espessuras. Depois decatalogadas foram colocadas em placai de Petri contendo 200 mi rift ague destilada. As experiênciasforam realizadas á temperatura ambiente.

32

Após transcorridas 24 horas do inicio dos ensaios, as amostras foram retiradas, secassuperficialmente e novamente pesadas.

Para determinar a absorção total cjue indica quando o laminado está totalmente saturado, asamostras pesadas depois de 24 horas de imersào, foram colocadas novamente na água e pesadas depoisde uma semana e novamente foram colocadas em água por mais uma semana e verificou-se que n]ohouve variaç?o no p*sr\

Resultados:

Os valores obtidos para os quatro tipos de amostras testadas estJo indicados nas Tabelas lia, lib,l ice lid.

Analisando as tabelas observa-se que as amostras curadas com doses maiores de radiaçãoapresentam uma taxa de absorção menor.

As amostras irradiadas com 0.426 Mrad apresentam-se subcuradas e por essa razSo absorvemmais água.

Comparando as outras amostras analisadas percebe-se que a variação da taxa de absorçSo Imenor entre elas, e que as curadas pela radiação com doses a partir de 1,632 Mrad apresentam um»absorção de aqua menor do que as preparadas com iniciador e aceleradores de reaçlo químicos.

As espessuras das amostras permaneceram constantes ao longo da experiência, conforme foiverificado com medições depois de cada ensaio.

Aparentemente, a água n3o atacou as amostras que permaneceram inalteradas depois dos testei

4.7.3 - Testes de Inflamabilidade

O lamir do é extremamente inflamável. Sua queima se dá rapidamente mesmo sendo retirada a

1.7 4 - Teste de Resistência a Temperatura

Esse teste foi realizado para conhecer o comportamento do laminado em temperaturas acima datemperatura ambiente.

Descrição do teste:

Foram utilizadas três amostras em cada experiência.

Primeiramente, as «mostras foram pesadas e colocadas em uma mufla • deixadas a 50°C duranteuma hora. As amostras entJo foram retiradas, colocadas em um dessecídor por um período deaproximadamente IS minutos. Depois de pesadas foram colocadas na mufla novamente • • experiênciafoi repelida até que s« conseguiu peso constante.

O teste (oi repetido do mesrm modo descrito acima para as seguintes temperatura): 75°C,100'C, 120"C, 150"C, 170"C, 200"C, 220 C, 250"C, 300°C, 35O"C e 400"C.

33

Tab»la ll.a

Porcentagem em Peto de AbsorçSo de Água

Condições d l Ensaio:

- Amostras Curadas por Radiação Gama.

- Dose de Radiação = 0.426 Mrad.

- Temperatura: Ambienta.

- 24 horas de imerslo

- média = 5,43% em peso/horas de

AMOSTRA 1

% EM PESO 5,72

- 1 semana de imersão

- média = 5,64% em peso/1

AMOSTRA 1

% EM PESO 6,B5

? lemenai de imersüo

mídia = 5,64% em peto/2

AMOSTRA 1

% EM PESO 5,B3

2

5,02

semana

2

5,37

irnersffo

3

5,40

4

5.62

de imeriío

3

5.6B

semanas de ir

2

6,36

3

5,69

4

6,83

niTsJo.

4

5,82

5

5,62

5

6,78

5

6,78

6

5,46

6

5,63

6

5,63

7

5.23

7

6,46

7

6,48

8

5,31

8

5,55

8

5,56

9

6,47

9

6,61

S

6,63

34

Tabtto IM>

Porcentagem em Peso de Abjorctb de Agua

Condições d« Ensaio:

- Amostras Curadas por Radiado Gama.

- Dose de Radiado = 1.632 Mrad.

- Temperatura: Ambiente.

- 24 horas de imersfo

- média = 2.17% em peso/24 horas

AMOSTRA 1

% EM PESO 2,15

- 1 semana de imersür

- média = 3,21% em

AMOSTRA 1

% EM PESO 2,98

2

2,18

jeso/1

2

3,43

3

2,21

de imersfo

4

2,14

5

2,18

semana de imersfo

3

2,82

4

2,53

5

3,35

2 semanas de imerjão

- média = 3,20% em pno/2 semanas da imersüo

AMOSTRA 1

% EM PESO 7,99

2

3 43

3

2,82

4

2,52

5

3,32

6

2,17

6

3.54

6

3.45

7

2,12

7

2,85

7

2.86

8

2,19

8

3.13

8

3.13

9

2,11

9

3.72

9

3,72

10

2.22

10

3.51

10

3,62

11

2,17

11

3,24

11

3.22

12

2,20

12

3,42

12

3,42

3b

Tabala ll.c

Porcentagem am Pato da Abwrçfo da Agu

Condições da Eniaio:

- Amostrai Curada* com Radiaçlo Gama.

- D O M de Radiação = 2.418 Mred.

- Temperatura: Ambiente.

- 24 hora* da imerrfo

- media = 3,02%/24 horas de imet são

AMOSTRA 1

% EM PESO 2,85

- 1 «emana da Imertlo

- média = 3,16% am pwo/1

AMOSTRA 1

% EM PESO 2,98

- 2 «emanai da ImersJo

média = 3,18% em neto/t

AMOSTRA 1

% fcM PESO 2,98

2

3,06

temam

2

3,15

leman

2

3,16

3

3.08

i da imerrfo

3

3,16

l dt imertao

3

3,16

4

3,63

4

3,72

4

3,84

5

2.74

6

2,78

6

2,76

8

3.01

6

3,1?

6

3,14

7

3.31

7

3,44

7

3,46

8

2.58

8

2,93

8

2,95

Tabela 11.d

Porcentagem em Paso de Absorção da Agir»

Condiçdei da Entalo:

- Anosiraj Curadas com Iniciador e Acelerador Químicos

- Iniciador = Peróxido de Metll Etil Cetona

- Acelerador = Naftenato de Cobalto

-- Tempo de Cura = 6 horas

- Temperatura: Amhiente

24 horas de imersâb

média = 3,28% em pew/24 horas de imersSb

AMOSTRA 1

% EM PESO 3,33 3,30 3,7R 3,18 3,35 3,26

— 1 semana de imersSo

- média = 3,39% em peso/1 semana de imersSo

AMOSTRA

% EM PESO 3,45 3,3R 3,30 3,37 3,41 3,43

2 semanas de ImerOo

medi8 - 3,38". cm peso/semana de ii

AMOSTRA 1

% EM PK,0 3,46 .1,39 3,29 3,35 3,40 3,39

A temperatura de 50°C foi escolhida porque, um material expnMo ao sol alcançatemperaturas de 50°C a 70°C e, por esta razão, e muito importante observar o comportamento dolaminado nesse intervalo, para verificar se perde suas propriedades gerais, empena ou amolece.

Os resultados do ensaio estão mostrados na Tabelai III.

Tibela I I I

Porcentagem, ue Perda de Peso dai Amostras com o Aumento da Temperatura

Condições da Entalo:

- Amostras Irradiadas com Raios Gama.

- Dow de Radiação = 1,632 Mrad.

TEMPERATURA

<°a

50

76

100

120

150

170

200

220

AMOSTRA 1

% em peso

2,85

2,93

3,27

3,35

4,86

5,32

8,76

12,43

AMOSTRA 2

% em peto

2,63

2,84

3,07

3,18

5,02

5,58

9,32

14,52

AMOSTRA 3

% em peso

3,10

3,11

3,49

3,59

5,26

6,02

10,64

16,32

38

Resultados:

Analisando-se a Tabela III observa-se que até a temperatura de 120°C. a porcentagem de perdarip peso das amostras pode ser atribuída è água presente no laminado.

A partir de 150°C. começou a liberação de gases provenientes da decomposição da resina depoliester e do papel. Essa liberação de gases passou a ser bastante intensa no intervalo de 250 i 300°C,quando não se conseguiu mais obter peso constante do laminado. Até 220°C, mesmo percebendo-** adecomposiçüb da resina de poliester e do papel, depois de um certo tempo, o peso das amostraspermanecia constante.

Depois de deixadas a 250 C por uma hora, as amostras ficaram totalmente pretas, empenadas eas camadas começaram a separar. Mas, a carbonizaçSo completa só se deu a 400°C. As amostras seesfarelaram sem uma combustão aparente.

No intervalo de 50 a 75°C as amostras mantiveram-se intactas.

4.7.5 — Ensaios Mecânicos de Traç3o

Os ensaios de tração foram realiMdos em uma máquina He ensaios Instron, modelo 1125.

Para esses ensaios utiltfaram-se amostras irradiadas a diferentes doses e amostras preparadas cominiriador e acelerador químicos.

Sabnndo-se que no processo que. utili/a reagentes químicos para reticular a <• na de poliester,as amostras ficam totalmente curadas depois de 6 horas, a comparação das respostas aos testes mecânicosdessas amostras com as preparadas por irradiação permite, então, conhecnr a dose mínima necessária paracurar totalmente a resina.

Amostras subcuradas n3o aprosenlim boas propriedade mecânicas.

Detcriçab dos Ensaios:

As amostras utilizadas pnra os pns.iins foram preparadas com dimensões padronizadas seguindo aonrntfl(,3o das normas tia A.S.T.M. .

Só foram testadas as amostras <!<• espessura brm uniforme e que nío apresentavam falhasap.iffntfs na SUJ extensão.

N3o houve nw.essitl,>tlr> de polir o m.itrrul anlPs do |F">!C.

Srqundo Charl«",|iv o Wychnrley que fi/rvam um pstudn semelhante com a resina de poliesterrnforc.nl.) com fihra dp virlm, os ensaios do trarãn r,ó dwem vr ii-aluados a 8 horas após » irradiaçio.f •:!< tempo tio espera P O rvcrr.Ario para que os cidir.ns presos nMJ.irn.

As amostras tesl.nli'. por cios lot)o aprt'. a iiiailiaçjo r.omp.iradas com aquelas ensaiadas apôs 48hdr.r, t\,< "dpstiimo" apu'vuMram propripfl.ides inf'Minrps.

Pol nsvi r;i/ín, tmlns ;n amosnas fi>rnni li'M.itl.n dcptiis dr transcorridas, no mínimo 48 horas(le|joir, '),i irM<!i;if \ i

A', inmiiii,!', il"1 i i>ini«nnentD, espr"«ur,i K l.iiqur.1 rias aniostr.is loi.im [ornadas antes dos ensaios,com fi ,'inxílio (te um p.ir|itlini>tro.

39

No ensaio de tração, as extremidades rio corpo dp prova siiu fixadas por garras acopladas a um

mecanismo tracionador e a um dispositivo de medida t)p carpa. A medida que se processa a aplicação da

narga registrarrvse osdados: carga versus elongação. Continua se o ensaio até a fiatura. Juntando as duas

partes separadas, pode medir se o comprimento final da? amostras.

Condições observadas nos ensaios:

Velocidade da máquina: x •= 0,5 mm/min.

Velocidade do papel: c - 20 mm/min.

Fundo de Escala: 100 Kg.

As amostras foram irradiadas num intervalo de dose de 0,314 a 7,128 Mrad.

Resultados:

Pelo aspecto da curv.i podn ,-w.ili,» v a fragilidade do material. Os mateiiais frágeis possuemuma zona plástica muito pequena. Os dou tipos de amostras testadas, cs preparadas por irradiação eaquelas curadas com iniciador e acleradoi nuimicos, apresentaram uma zona plástica muito pequena. Asamostras sulicuradas, isto é, que receberam uma dosr de radiação muito menor do que a necessária paraa cura tntal da resina aprcsentaiam uma 7on,i plástica bem maior.

As propriedades mecânicas determinadas pelos ensaios iJe tração f i ram: módulo de elasticidadeou módulo do Younq, limite de resistência e porcentagem d" nlonrjação.

0 módulo de elasticidade foi calculado pela equação (31). Foi traçada a curva módulo deelasticidade versus dose de radiação, segundo mostra o çirafirn nimvro 5. Caria ponto da curva é a médiados valores encontrados em 4 ensaios.

0 limite de resistência foi calculado pela equação n fi) e, com os valores obtidos tracou-se Bcurva do gráfico número G. Aqui tamhém, cada ponto d,i curva representa a média dos valoresencontrados em 4 ensaios.

A porcentagem de clonrjaçãn fi» determinada pela equação (3.5). e os valores resultantes foramp'ofndir. no gráfico numero 7.

Analisando os qiáficos número Fi. f> >? 7, observa se que as amostras irradiadas com dose acima'te I.fi Mrad jà se apresentam lutalmentn UII.I<1,K, p<irt|up suas loupricrtarles mecânicas sao semelhantes asrl.iquii >•• preparadas com ininidor e aci-leradnr químicos.

As amostras oliüd.r, com dnsc-s r,uprnnr>- .i liMrarl nni»Tam a apresentar um deterioro das(irriinii •! irles mecânicas, |Mirque a derjrad.ii.ao rir, tilir.r, rlr> papel é. acentuada. A resina de poliesier,'.'•'ln'"lo f.h.irlrsby H Wyherli y ' resiste a d.rr" d" .il<"' cerca iU I I Mi.irt spm apresentar degradação.

4 7.6 Eniaios de Dure/a

As amo'.tras .riles ríe serem submrud.is ,\<r, en no-, de microdu'e?a Vicknrs sofreram umpnlimi um rrier/irn'o fui.mi |'ii-vi.imi>ntf pr ilida", (.rim li«as ile CT" (Ruehler) r(e (|ianiis de 320 - 400 cFiMO ti- |ÍMI- r rim p r.r.i FI-' dia'Tl.intr rle R mir.rnli1.

( j . inn M l.nnri.id.i riVi reflete a I I IA l<n n. r..,v'irio r!-'p:is'i ir n,i SIM superfície uma camada hemtin i d1 (.'.ir t F in M'i|i nd tr :r. .irrirr, 'r.('. (rii ,|MI in> .'.i rn.-rlt" pnüd.r. i íim hv,l 4 f)

\

®

1 2 3 4 9 6 7 0 O S E ( a r a d >

Gráf.eo 5 - Variação da % de Elongaca-o do Laminado em Função da Dose de Radiação. • Amostras Irradiadas. ® Amostrai Curadas pi lo Processo Clássico.

õ -

2 5-

2 -

i 2 3 •»

Gráfico 6 — Variação do Limite de Resistência do Laminado e™ F'.:r:To ZÍ

5 7 8

. s r - i f - a s Irraaiatías. © Amostras Curadas pelo Procesw

s

- r . v :|b5t

I

S

43

As medidas de microdureza (oiam lealizadas em dois tipos de amostras:

1) Amostras irradiadas com dose de 1,603 Mrad

2) Amostras curadas pelo processo clássico

As condições dos testes foram as seguintes:

• Carga: 50 g

• Tempo de identação: 60 segundos

Esse tempo de 60 segundos foi escolhido segundo Chariesby e Wycherley151.

Os resultados obtidos são os seguintes:

Para a amostra nP 1. n média do? valores encontrados foi:

Hv = 8,6 Kg/mm1

Para a amostra n? 2, a média dos valores encontrados foi:

Hv = 9,0 Kg/mm'.

CAPITULO 5

DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES

Os monòmeros líquidos pmlnm '.nr empregados em processos de impregnação só quando a»taxas de dose de radiaçiio utilirjdas sao suficientemente altas; isto porque, sendo elas muito voláteis, aperda por evaporação durante o processo pode rriultar na formação de um produto final não uniforme.Em alguns casos, como na impregnação dn p.iprl, a ciiinntíclnrlr de monômero que permanece absorvidono papel e que polimerija e muito pequcn.i, comp.u.ida com a necessária para a obtenção de umproduto aceitável.

Além do problema da alta volatilidade, foi observado t.imhém que os monõmeros apresentamum outro inconvenirnio que é sua baixa viscosiri.ide. Como eles são pouco viscoios, durante aimpregnação acontece a mirjraçâo do excesso de monômero p.ira as bordas das folhai e no final obtém-seum material curado sò naí ixtremiriades e subcursflo no rentro.

Esse prolilrmi jA n>lo aparece quando 5c ufili/a uma comhinaçüo monômero — polímero, onde avolatilidade é monor o a viwosidarlff da mistura pode wr controlnd.i.

Pnra a preparação de um laminado há nnr.fsíidartn de que a combinaç3o monommo — polímeroreticule fob irradiação. Isto, porque a rnti( ul.içio fornece um material Inrmofixo que í mais resistente a

, |w>t si-r imnlíivirl, m> atw|un de aqentes químiros.

D m t ie tncl.is a? corn hi n IÇÕPS m o n o n v n is poi irnern t^Tüiiuía-. pscolhp.u sp a rpsina de

pnfipslpr cnmerr ia l fornecida p f I , i Aftv. (ndi'istiMS Químic i 1 , *VA, pn r ,,tir.f.<7rr as ' 'xifjeonas técnicas ff

econômicas da aplicação industria1 p;«'tpndida fura rs (PS laminados

No pr inc íp io prnsav.** sr f)tie O laminado exib i r ia melhores ta'actpr Ericas, se fossn preparada

com um pap»l mais resistente como o rio tip** Kraf t . M.ÍS o b s e r v a i s * quo, p a r i a obtenção de um

produto bom, o papel deve, c n primc-im iiifjar. .ibsoívpr bi*m a refina d»1 »><•»!ícstfír. Foi por PSSP mot i vo

qtip P5i:olbru-se então o papel df f i l t r o nu*1. appear do ter baixa r* i r.tst' ;no.; mpr/inica, absorve m u ' t o bem

a rpstna fornprpnr io tnmina;fos (ti1 (uiahríarle satisfatória.

Preparando amostras rr?m ( i i fpr fntps d0*1*"» de 11'ítfl;-ig,1o( df tprminou-sp. a dos»? mín ima

hprossária pa'a conspquir laminado consistente. Obv-rvnt i sr HUP .ímiísíf.is i iuHUda 1 : corr, dose dfl 0,314

Mrod já rnsultnvam n u m laminado, embora px tn 'm. impo l i 1 mole A i\\irvr'\ (to matprjal aumenta com a

dose de rwfi.içSn até aproximíidrímente 1 M m l

Fxaminanr in os laminados nrn*itt/Mfi >*; r o m molde*; mt^írí icjo? n,i<; f 'cjur:^ ? P 7, obsffrvou-!>R que

•iqurles preparado-, com 10 fo'hns d ' p i i^ r l d " M t r o P 20 nA! d*» msina <!« polit";T*M cornnu;i.il f» irradiadas

.-'>m Í IO^P Í supeitores r\ 1 Mr.id. ipr' i r.pnt,*v,ini ' ' ' [ ' " ' ^ . i i r i i j m f o n n o i'ni ti»'ta a Í U Í oxtrnsfk) t? o,IJP 9

v.irt.icrío dp espessura d f uma .mv^.tta p;ua ;t r.iifra cr-i p'M|n*'ri,i

Os t,ini;nafl<'s f ihndos pnr mt ' ic i 1 r«í'!i icõo :J.-'T\:, nas rMniin.òns dfsrr i t í ís acima, lo rdm

rnnparadas cr>rn outros ondp a rur- i i\ t rpsni.t Hn polip;,tor fni n in-cnu i f ia u! i l i /ando-sp como iniciador e

A s ( nncpnr r . ' i c 'M-s K K I T d e ini '-p-iH • >• . K . f l r r r ' d o r ' O K Í Í T I t\rh» m m - w i i i í f o r n ba^p no r ; * í ' . íudos d o

i ' ' f n p o d n f o i m.n ; " ío i\o <i>>\ p í l > í t - i r i p - j p. - • • ' • • i ; i p i r a r M I M I i m p l p í a d.*! H - > I , I , f r v . o n t t n i n r q u p a

• i m p o s i ç ã o id*1.»! p - i ta a p r r * p i i M ,V» ; l o I . H T T I . Í - j i , 1; dp 2 " • >'''•> ^ o l i ITTII ' Í !C J T " MX n l o df ; n i ü i i l e t i l r u t o n a a

1 V, p m v o l u m o dp n - i i t n n a f o d>' r o t ^ . i f t o , p n r i f i ' 1 •"•.vi m i s ' u ' , 1 r > r m - i i r r t n r u u i n t e m p o de f o i m ü ç ^ i o d o gpl

• •n t rp ? 8 P 3 ^ m i n u t o s íà ( " i n p f a t i n a , t m | M > - n ^ r i r ? 0 C â 7E- ' . U Í M I I I ó ' . . . j í i r . innfp p a r a a p r e p a r a ç ã o

•Ias a m o s t r a s . O t n n i p o f ; , i i t o [ í - i ra ' I Í " . I r u r . i t i * i l r i . : r #• • *; 1 - T :» r >!•• t Í K X . I S .

O s Ia m i n . t r i os f j r r p . i r a r i r i s : H I I I / . M T Í ' ) a r . t r | i ,K;. lo p , i M p r i n, <•>(; ^ a c u r a (ta r e s i n a , m u s t i a r a m se

t i . i s f r i n t c sp tT i r l h a n t '1 à r j v t f lps r>nr!» a r f . i n . i )'»i c u r a d a (W»ln ps • >rt.". n Í-JI IP u l i l i / a i n i r i ;i(Jor i l a o ' l p r a d o r

i j n í m í r u s . P o r r n i , p x ' s t r u m , i d i f p r e n t ; - ! b-i'»t - i r i fp i n . i r t . in t»1 n o t f ' m ( , " t ' . j ; r t o p.tra o t i t e n ç a o et os l a m i n a d o s

p m u m p o u t r o n r o r i " . v > . S ü b s i i t ^ i n d r t ,! t o u t ' 1 'Sf. nC> p o r u m a< " I p ' j d ' i r i f i u ç t r i a ' r íe f i c t i o n s , o n d ©

po r j p a l c a n ç a r se u m a t a x a d e ( l o : . f . i p i ^ y t i M a < ! a n v n t " 1? v p / " r . n í .n r , r , P-S.J d i f e r e n ç a ( ) " t e m p o *erá

t i a s U n t ' ' s i q n d i c a t i v j p ' ' n s a n f i ' > SP p m t t - n n n ' . r í> ! P* ! n; i r i t s .

O r . l a m i n a d o s p r p p a r n]n\ p " ' o - . d -<', r iu'- i m f r , proí;»v.í-"". t o r a m i q u l í m p n t e a r jc . ' i r io ' ; p e l o ficido

« u ' f u r i M ) , p n l o t U t d o c l n í í H . n f ) c p " l o Í J I . I ' ! " i r ' n c E . . ' S tr»"• <; .M t , i • 1 - presm . tm r a n t o a [ I p r j r adaç í i o d o

n o l í n i ' " o c o m o a d a i f i b r - v . t ie r - ' u l o o 1 , A1; o u t - r M 'í Mnr t . i ' - , cn r . >, .-ij-is o,"ín J Í , ; I j r a m as a m o s t r . i s .

O i i r * n t ( í aos tp*.t '- ' . p,n < I ' f u / i ' i t r ai a t - i ' i n''1 ?h --M, ,)<• ' d V:u.t d ' i l a m i n . i d o , obs - í r v . i i e q u e as

-vnr j ' , l f , r ( . u r a d . u c o m (!')•"•". ,* r i -srt ' r d f t , !j M i , " | J I p : ; " , c f ! t . i n ( 1 f •• . '.\x,\ U: . i b v o r ç l o r n c f í o r d o q u o

i i f j u H r, c i i i a d a ' ! p H o [ i r o n v . d f l,'i<;',i; n E',',a r l i f c n ' : . . - „ ' I - 1 1 o n i ( --»r t . in .> r ,T í j n o d » ; m - H n b l i f f l a a n f a t o d e

f | ' j " f |M,ifu)(» w u t i l i / . t a r.\< ! ' .n. "io a r i ir a Ha r< M I •..- dá ! " M M 11 ( n . i o n i r a ^ o n p r . H . i r n t e b o n i o t ^ - n e a ,

f M i | i | , i n f o ( | I I P n o p r o ' f 11 < \.\ . : . I I , ' ) , ri n i M d , ; n " . i n . i I Ú M i f . i i l t , . i,V; n r n l o i r im. A , i t ) r . o r ç à o d p .V]u<i é

m , n o r n^ ' , s u t f r i i r a d . i s , i.oimi p o d e r . f v r «in.il r , . indr> a I l í w l a I I 1, u n r i f a dn ' ,0 dif r a d i a ç ã o u l i d / a d a n ã o

f n i ' .M ' IC {*Tifi> p a r a a ( ! I M t o f il ff, i r. a n u r . t r . i s

O l a r n i n , } ' ! ' ) '• ' 1 l i r r r f i i nn -n t t 1 t f i f l atT W*1! • p • >r -,•>.) 1 ! / J o , MI.I • | h | í / ; i Ç ( t o o f p r i v : ( ; l i m i t a ç õ e s . Mas, '

pod»MTi , i f ' i ' i r ,n , i r ' c a r" ! ' ta . p d ' v i . i t T i p n f r '> if- •• f " 1)1f» .'>* ni '» ' , e i , ' , , , ' , n w f i í l i f O Í , c o r n e p o r r x r m p í o ,

tf IO» tf). 1 i h - H i ' i f M * n n i ( [ • ( ' . ' I ' I T I M I.» m i f i r i i i i T í v' • • ' , P , i M f " " i t ; i r , r - M m M M I r . i f i i p o (|p a p l i c a ç ã o , JA

r » i M . " T i ,"i v f ' i l . i i í i ' i ' » r , f i p c - . d " ; n n > , i w ! " , • 1. .r. • M •<> i . u M i h i r ' ' v r ,

4b

O comportamento rias amostras nos testes rip resistência à temppratura, demonstra que ola-ninado pode ser exposto continuamente ao sol sem perda cli? suas características. Atè 100°C mantémsuas propriedades e a partir de 150 C começa a perder peso pela decomposição tin resina e do papel. Asua carbonização total se dá a 400°C, sem que ocorra autocomhtistão.

Comparando as respostas dos laminados aos ensaios de tração, observa-se que as amostraspreparadas com doses de radiação de 1.5 Mrad estão totalmente curadas, porque seus valores deporcentagem de elongação. limite de resistência e módulo de plasticidade são semelhantes àqueles obtidoscom amostras curadas pelo processo clássico.

Com o incremento da dose, observa-se que os valores de limite de resistência e módulo deelasticidade aumentam e que a porcentagem de elongação permanece quase constante até cerca de5 Mrad. A partir dessa dose, a irradiação provoca a degradação das Fibras do papel e, por essa razão, osvalores de porcentagem de elongação, limite de resistência c módulo de elasticidade, caem.

As amostras irradiadas com doses menores que 1,5 Mrad, por não estarem totalmente curadas,não seguem um comportamento constante.

Os resultados deste trnbnlho permitem concluir que existem algumas vantagens na utilização daradiação para induzir o curado de resinas, n,i fabricação de laminados.

A primeira dessas vantagens, e a mais evidente, é a redução do tempo gasto para a cura total,com relação aos processos químicos. Com a utilização de aceleradores do elétrons de característicasadequadas, processos de fabricado dn laminados, atualmenlr il<".i:ontlnuos, poder-se-iam transformar amprocessos contínuos. Além da r.irli.içãn provocar a cura da resina num período de tempo muito menor (oque para a fabricação cm escala industrial é economicamente muito importante) ela leva a um produtofinal mais uniforme, porque a radiação arje por irjual em toilo (i volume da resina.

Os laminados obtidos pelo processo estudado pnrlenam ser utilizados como revestimentosdecorativos ou de proteção em vários materiais como por exemplo, madeira, metais etc.

Em principio, também seriam utilizáveis em revestimentos de materiais que devem fiedrexpostos à intcmpfrie, porque não amolecem, não empenam e não perdem suas características geraisquando expostos ao sol e em contato com a água.

Outra possível aplicação seria no campo dos isolantns elétricos. Porém, o laminado não pode serusado para revestir materiais expostos a altas temperaturas ou em contato com ácidos.

Espera-se, finalmente, que os conhecimentos ganhos neste trabalho possam ser utilizadosultonormente, no desenvolvimento de novos proenssos de fabricação de compostos laminados a, também,na diversificação de suas .iplicaçõos.

ABSTRACT

The U5<* of high rrt'-'MMty loufCfí of lom/mq rt . futmri for inrfuiirui polynvr rroít l inkint) WaB ffiirfiprl :»nd thff

fp »-;if)ihry of its applirifi ' irt m rn tlrinq pl.nnr ;inrt O'Hulo^f1 rnmhtncf rnni[iMunfi\ particularly pl.itps (ormnd hy pnp#r

íhí-í>ts Ailutin.iied with unlyf.n-f revn, w;is on.ily/f»d

Spwpral ly()»»% nf (i.i(Wf r;ip.íhlp of bpinq inr>() in ttw plntp rnminiMlirin WOrB IPSt^fl l( W.t5 varififfd th oi wvrth th»

pfpp.tf it'Of( tprhniqufl ir.çfl m ihn work the oidinnry ft l i f f p,ipflr q;rvc fhi* (>«•'.< rpiultt.

Hy HiflcfndT in . i f f i i l fp^iinq inrhnífiuri it w.ir, lound ihnt the t:h**rni(.'l mi(( nwrchftnical propftrtifls ofwrih r.ir|i;it)r,n (J<r'-*i o' iiUmf I.fi Mf;i«I uf> '.tvor-ttjly ronip.t'nd with ihmn fíxhjhiwrt by píflt»! of equalitiou, t urp<) tiy thr» > I w i r ntPtfinr) l-irVlirvi i hi •" - >t indutor nni) :>< \ flt-r.iiot í.

46

Cnmirfering tti.it in rh|«: r,*» the dose of 1.5 Mind necfüíiiry to CUIP the rpsm cnn \m .irbiwpd in an almostmstantftneiu? way with a 1.E» MPV 2ümA plpctton nccelpr.'iTor (similar lo the onp existing at the "I.E.A — CARREI")it can bp concluded that the mp of nidi.ition will .illnw to iMmfnrm the prpsunt batch process for laminatemanufacturing in roniintious pfocp«.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

t. BILLMEYER JR., F. W. Textbook of polymer science. 2,ed. New York. Wiley, 1971.

2. BOVEY, F. A. The effects of ioniring radiation on natural and synthetic high polymers. New York,Interscience, 1958.

3. CASTAGNET. A. G. C ; SZULAK, C; NAKAHIRA, S. Projeto da remira de irradiação para umacelerador industrial dn elétrons de 1,5 MeV e 25mA. São Puilo, Instituto de Energia Atômica,Mar. 1974. (IEA Inf 28).

4. CHARLESBY, A Curinq of umaturated polyester resins. In: . _ _ , Atomic radiation andpofymen:. Oxford, Pergamon, 19fiO. p.412-25. (International series on monographs on radiationnffuels in materials, 1).

5. & WYCHERLEY, V. The irradiation of tmsatu'.itnd polyester resins. Int. J. appl. Radialhntopes, 2:26-34, 1057.

6. CHEMICAL resistance of thcrmosetlinq resins mod in glass firwr reinforced structures. In:AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Philadelphia. 1975 Annual book ofASTM standards. Part 35: Plastics: general frit ntrthntis; nomenclature. Philadelphia, 1975.p. 15 20 (AST M-C581 74).

7. DENARO, A R. & JAYSON, G. G. Fundamentals of r.ufiation chemistry. London. Butterworths.

1972.

B. FLEXURAL properties of plastics. In: AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS,Philadelphia. 1975 Annual hook of ASTM standards. Part 35: Plastics: general test methods;nomenclature. Philadelphia, 1975. p.285-94. (ASTN-D790-71).

9. MARMER, D. E. A BALLANTINF, D. S. Radiation processing Chem. fngng. (Albany),£«(9) 98-116, Apr. 1971.

10 HFNLEY, E. J. & JOHNSON, E. H. 11v< rlwmistry and pfiysics of high energy reactions.Washington, D. C. Univeisity P"-ss, 1 <«"/).

11. KIIJSTLE, J. F. Wh,it i i r.idiatinn curint)? Mrt.il iinish., 73(7):3C 40, Jul. 1975.

I? KIRCHER, J. F. fé MOWMAN, R. E., eds. Ef/rcti /'I radiation on materials and components. NewYork, Rflinhold, 1!)M.

1.1 MII.ES, D. C. A (PISTON, J. H. Tecnolni/ii dm polinter(><.. São Paulo, Polígono. 1975.

14. M' ) ' , l i rH, R. H. ft DAVIS, f). S. liiiliisfn.il ami penally « « w , v.l: Technology. New York,f.hpTtm ,il Publr.hmi) Company, 19fiM.

I!J í rOd f INFI L, I. M Pi f.AMGr,TF n. I) f. 1'rinr.iptes i'f lailialmii chemistry. London, Edw.ird

47

IB. POLI, D. de G R. Característica dosiinfitrica do polimetacrilato de metila IPMMAI. de nomecomercial clarex, para doses entre Wkrad a 10 Mrad São Paulo. 1978 (Dissertação deMestrado a ser apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo).

17. POUÉSTER: a expansão no mercado. | Separata da revista Plásticos e Embalagem, dez. 19731.

18. POLYESTER handbook. Northamptonshire. Scott Bader, 1961.

19. SOUZA, S. A de. Ensaios mecânicos de materiais metálicos. São Paulo. Edgard Blücher. 1974.

20. SUBBARAO. E. C; CHAKRAVORTY. D.. MERRIAM, M. F.. RAGHAVAN. V.; SINGHAL. L. K.Experiências de ciência dos materiais. São Paulo, Edgard Blücher, 1973.

? 1 . SWALLOW, A X Radiation chemistry of organic compounds. Oxford, Pergamon. U' •).(International series of nnonographs on radiation effects in materials. 2).

27. THERMOSET polyester molding compounds. In: AMERICAN SOCIETY FOR TESTING ANDMATERIALS, Philadelphia. 1975 Annual book of ASTM standards. Part 35: Plastic: materials,film, reinforced and cellular plastics; fiber composites. Philadelphia. 1975. p.65-7.(ASTM-D1201 62 (Reapproved 19fi9».

73. WALSH, W. K. & BITTENCOURT, E Radiation processes for textiles. Radiar Phys. Chen,9(1 3):289-305, 1977.

?4 WATER absorption of plastics. In: AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIAL^Philadelphia. 1975 Annual book of ASTM standards, Part 35: Plastics: general test methods;nomenclature. PhilnHelphi.i, 1975. p 171 4. (ASTM D57O63I.

INSTITUTO DE ENERGIA ATÔMICACaixa Postal, 11049 - PinheirosCEP 0550801000 - Sio Paulo - SP

Telefone: 211-6011Endereço Teltgrafico - IEATOMICATelex - 011-23502 IENA BR