Compósitos de luvas cirúrgicas descartadas



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COMPÓSITOS DE LUVAS CIRÚRGICAS DESCARTADAS

M. V. de S. Seixas, H. Wiebeck, F. R. Valenzuela-Diaz, M. V. Vilcinski Costa



Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Autor para correspondência: Marcus Vinicius de S. Seixas, email: marcus.seixas@usp.br

Resumo
Este trabalho analisa compósitos de luvas cirúrgicas descartadas à base de borracha natural. As propriedades dos compósitos de luvas cirúrgicas descartadas foram avaliadas através dos seguintes métodos: teste de dureza Shore (tipo A), ensaios mecânicos de tração e espectrometria no infravermelho. Foram realizados ensaios da amostra, luvas descartadas e borracha natural, sem adição de carga e com diferentes tipos de carga. As cargas utilizadas foram: argila natural, argila modificada, cinza de casca de arroz e pó de pneu. Os resultados mostraram que as argilas conferem ao material um ótimo desempenho mecânico, o pó de pneu por sua vez confere um baixo desempenho mecânico e as cinzas de casca de arroz promoveram boa dispersão na matriz polimérica tornando viável a sua utilização.

Palavras-chave: luva, compósitos, borracha natural

INTRODUÇÃO
A borracha natural é um polímero de poli(cis-1,4-isopreno) e apresenta propriedades únicas devido a sua estrutura intrínseca, alta massa molar e presença de outros componentes minoritários como proteínas, carboidratos, lipídios e minerais presentes no látex. Cerca de 2500 plantas produzem látex, mas o látex da Hevea brasiliensis se constitui na única fonte comercial importante de látex de borracha natural (1).

A incorporação de nanopartículas à borracha natural pode proporcionar melhoria em propriedades como: módulo elástico, resistência a solvente e ultravioleta, propriedade de barreira a gases e líquidos, estabilidade dimensional, e de resistência à chama. Além disso, o aumento nas propriedades físicas pode ser conseguido com a incorporação de uma quantidade bem menor de material (2-5% em massa) em relação à quantidade geralmente empregada para reforçar a borracha (10-30% em massa), pois as nanopartículas apresentam elevada área superficial por unidade de volume e, em consequência disto, um elevado número de pontos disponíveis para interações entre elas e a matriz polimérica. Estas interações interfaciais variam de acordo com o tipo de polímero, o tipo de nanopartícula e do método de síntese utilizado. Contudo, a borracha natural, principalmente na forma de látex, apresenta características intrínsecas que favorecem a obtenção de nanocompósitos com elevado grau de reforço frente à borracha sólida(2).

A cinza de casca de arroz é um resíduo agro-industrial decorrente do processo de queima da casca de arroz. Empregada como fonte de energia, a casca de arroz é queimada em diversas empresas; algumas, devido à sua natureza, incorporam a cinza ao produto, mas a maioria não encontra outro destino que não o descarte em forma de aterro, criando, assim, um problema ambiental de poluição do solo, do ar e de rios e córregos(3). A cinza de casca de arroz pode ser utilizada como carga de reforço em compostos de borracha natural, em substituição a outros materiais, para promover melhores propriedades mecânicas como tensão, dureza, elongação e acréscimo de massa, fornecendo assim, um composto de borracha com melhor desempenho(4).

Os pneus destacam-se como um dos materiais mais nocivos devido ao longo tempo de degradação e por terem relação com problemas de saúde pública, como a dengue. A recauchutagem, regeneração, reciclagem, pirólise, adição em asfaltos são as maneiras mais comuns de reutilização dos penus. Uma outra forma de reutilização de pneus é na forma de pó. O pó de pneu é usado como carga em borrachas porque além de melhorar as propriedades mecânicas do material, torna mais fácil o processamento do material(5).

A principal carga inerte para compostos de borracha são as argilas. As argilas são materiais compostos por silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio, chamados de argilominerais. O principal tipo de argila utilizada é o caulim. Admite-se que tais materiais promovem pequenas melhorias em propriedades quando adicionados em grandes quantidades. No entanto, é sabido que as argilas, em baixas concentrações, servem apenas como um simples material de enchimento, diminuindo o custo do composto, não provocando de forma prática nenhum tipo de melhoria de propriedade(6).

A argila pode ter sua superfície modificada afim de alcançar uma melhor interação entre carga e matriz polimérica. A mudança da característica hidrofílica para hidrofóbica entre as lamelas da argila resulta em forças interlamelares mais fracas e maiores distâncias entre as lamelas de argila, o que facilita o processo de incorporação nas cadeias poliméricas(7).


MATERIAIS E MÉTODOS
Foram confeccionadas 7 mantas a partir da mistura de luvas de borracha natural, borracha natural, aditivo de enxofre e aceleradores, MBTS (dissulfeto de mercaptobenzotiazol) e TMTD (dissulfeto de tetrametil tiuram).

As diferentes composições das amostras originadas por meio do carregamento do material elastomérico confeccionado estão mostradas na tabela I.



Tabela I. Composição das amostras de borracha utilizadas neste trabalho

Manta

Massa de luvas (g)

Borracha natural (g)

MBTS (g)

S (g)

TMTD (g)

Carga (g)

1

124,969

12,497

1,874

2,499

0,625

-

2

124,940

12,494

1,874

2,499

0,625


Pó de Pneu

(10 %)


12, 494 g

3

124,957

12,4896

1,874

2,499

0,625

Pó de pneu

(40 %)


49,983 g

4

124,942

12,494

1,874

2,499

0,625


Cinza de casca de arroz (10%)

12,494 g


5

124,944

12,494

1,874

2,499

0,625

Cinza de casca de arroz (40%)

49,978 g

6

124,939

12,493

1,874

2,499

0,625


Argila Natural (10%)

12,949 g


7

124,950

12,495

1,874

2,499

0,625


Argila Modificada(10%)

12,495 g

Os métodos utilizados para analisar os compósitos de luvas cirúrgicas de borracha natural.foram:

• teste de dureza Shore (Tipo A);

• ensaio mecânico de tração;

• espectrometria no infravermelho.


RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tab. II são apresentados os resultados dos ensaios mecânicos, teste de dureza Shore (tipo A) e ensaio de tração, para diferentes composições de látex. Os valores apresentados representam a média de cinco resultados obtidos.
Tabela II. Propriedades mecânicas para diferentes composições do látex.

Composição

Resistência à Tração (MPa)

Alongamento na Ruptura (%)

Módulo de Elasticidade (GPa)

Dureza Shore (tipo A)

Sem carga

13,82 ± 2,08

962,28 ± 48,43

0,77 ± 0,16

46,34 ± 0,39

Argila Natural

(10 %)


15,84 ± 0,75

1019,63 ± 17,45

1,06 ± 0,12

50,86 ± 0,58

Argila Modificada

(10 %)


19,06 ± 1,77

1016,37 ± 24,79

1,60 ± 0,28

52,60 ± 1,28

Pó de Pneu

(10 %)


4,27 ± 0,82

368,33 ± 44,90

1,66 ± 0,10

50,44 ± 0,70

Pó de Pneu

(40 %)


8,81 ± 0,61

451,15 ± 15,98

2,72 ± 0,31

53,36 ± 1,34

Cinza de casca de arroz

(10 %)


12,44 ± 0,90

958,77 ± 21,40

1,36 ± 0,15

52,08 ± 0,68

Cinza de casca de arroz

(40 %)


6,47 ± 0,44

656,15 ± 18,61

2,72 ± 0,36

57,58 ± 0,80

Todas as amostras com carregamento apresentaram valores de dureza e módulo de elasticidade mais altos do que as amostras sem carregamento. Pode-se observar que a resistência à tração e alongamento na ruptura para as duas amostras com argilas, natural e modificada, tiveram melhores resultados do que a amostra sem carga, caracterizando uma boa interação entre o elastômero e as argilas.

O aumento da dureza do material está relacionado à adição de carga do material. A dureza também está associada à quantidade de ligações cruzadas sendo diretamente afetada pela quantidade de enxofre no material. Os resultados indicam que as cargas de pó de pneu e cinza de casca de arroz funcionam como carga de enchimento no material elastomérico evidenciando uma interação elastômero-carga menos efetiva.

Não houve excessivas perdas de propriedade mecânica no material com cinza de casca de arroz na composição a 10% dessa carga. A amostra com 40% de cinza de casca de arroz e as amostras com pó de pneu tiveram perdas significativas de propriedade mecânica, esses carregamentos modificaram as propriedades da matriz elastomérica.

Na Fig. I são apresentados os resultados da espectrometria no infravermelho para as diferentes composições de látex.

Fig. I. Espectrometria no Infravermelho para as diferentes composições de látex:

(A) sem carregamento, (B) argila natural 10%, (C) argila modificada 10%, (D) cinza de casca de arroz 10%, (E) cinza de casca de arroz 40%, (F) pó de pneu 10% e (G) pó de pneu 40%.


A partir da espectrometria no Infravermelho é possível fazer uma análise qualitativa das amostras de borracha. Em todos os espectros analisados pode-se verificar bandas localizadas em 2950 cm-1, entre 2920 e 2850 cm-1, entre 1450 e 1380 cm-1, em 1540cm-1 e em 800 cm-1. As bandas citadas são correspondentes à composição da borracha natural. As bandas entre 900cm-1 e 1000 cm-1 são características de silicatos presentes na estrutura cristalina da cinza de casca de arroz e das argilas. A absorção de água nas amostras de material elastomérico é responsável pelas pequenas bandas observadas em 1880 cm-1 e 1800 cm-1. As amostras de borracha demonstraram características de baixa absorção de água e não houve alterações evidentes na composição química do material elastomérico.
CONCLUSÕES
Os resultados mostraram que as argilas conferiram ao material elastomérico um excelente desempenho mecânico, sobretudo tensão, elongação e resistência à deformação permanente. Os resultados do ensaio de tração mostram que as argilas atuam como carga de reforço na amostra de material elastomérico. As argilas, natural e modificada, mostraram-se boas alternativas para carregamento de reforço em material elastomérico.

O carregamento com pó de pneu teve o pior desempenho entre todas as cargas nos testes de dureza e tração. As cinzas de casca de arroz promoveram boa dispersão na matriz polimérica com caráter de enchimento devido às perdas de propriedades mecânicas. A composição com 10% de cinzas de casca de arroz, mostra-se boa alternativa, economicamente mais viável do que as argilas, para carregamento em material elastomérico sem severas requisições mecânicas.


REFERÊNCIAS
1. van Beilen, J. B., and Poirier, Y. Establishment of new crops for the production of natural rubber. Trends Biotechnology. Lausanne, Switzerland, v.25, n.11, p. 522–529, 2007.
2. RIPPEL, Márcia Maria  and  BRAGANÇA, Fábio do Carmo. Borracha natural e nanocompósitos com argila. Química Nova vol.32, n.3, pp. 818-826, 2009. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000300024 acesso em: 24 de setembro de 2012.
3. Pouey, M. T. F. Beneficiamento da cinza de casca de arroz residual com vistas à produção de cimento composto e/ou pozolânico. 2006, 01 p. Tese

(Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.


4. Edson Luiz et al. Aplicabilidade das cinzas da casca de arroz. Química Nova. vol.28, n.6, pp. 1055-1060, 2005 ISSN 0100-4042. Disponível em:

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422005000600021 acesso em: 24 de setembro de 2012.



5. Adhikari, B.; De, D. & Maiti, S. Reclamation and recycling of waste rubber. Progress in Polymer Science. Kharagpur, India , v.25, n.7, p.909-948, 2000.
6. GUIMARÃES, Thiago Ribeiro ; MORALES, A. R. ; PAIVA L B ; VALENZUELA-DIAZ, F. R. .Nanocompósitos SBR/argila organofílica brasileira. In: 10 Congresso Brasileiro de Polímeros, 2009, Foz do Iguaçu. CD 10 Congresso Brasileiro de Polímeros. São Carlos, SP : Associação Brasileira de Polímeros, 2009. v. 1. p. 1-8.
7. Carrado, K. A. Synthetic organo- and polymer–clays: preparation, characterization, and materials applications. Applied Clay Science. Illinois, US, v.17, n.1-2, p. 1-23 (2000)

Title: COMPOSITE OF SURGICAL GLOVES DISCARDED


Abstract
This paper analyzes composite of surgical gloves discarded based on natural rubber. The properties of surgical gloves discarded composites were evaluated by the following methods: Shore hardness test (type A), tensile test and infrared spectroscopy. Assays were performed from the sample, and natural rubber gloves discarded without addition of filler and with different types of filler. The filler used were: natural clay, modified clay, rice husk ash and tyre dust. The results showed that the clays gives the material an excellent mechanical performance, tyre dust in turn gives a low mechanical performance and the ashes of rice hulls have promoted good dispersion in polymeric matrix being viable to use.


Keywords: gloves, composite, natural rubber



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