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Os resultados do ensaio de tração estão dados em forma de curvas médias de tensão-deformação para a PUF pura, PUF+10%ATH, PUF+20%ATH, PUF+30%ATH,

PUF+40%ATH e PUF+50%ATH.

A Figura 43 mostra a curva tensão-deformação, ou stress-strain (s-s) média obtida para a PUF pura com as barras de desvio padrão. Nela, pode-se notar os concentradores de tensão em toda a área central da amostra ao longo do eixo longitudinal, no entanto, os concentradores ficaram mais distribuídos à esquerda do

CDP, o que implica em um alongamento longitudinal variante ao longo da seção

Figura 43 – Curva s-s da PUF pura

Fonte: Autoria própria.

Nota-se uma resposta muito boa nos valores de E e u em relação aos dados

obtidos no ensaio de flexão, uma vez que a resposta esperada para o ensaio de tração em relação ao ensaio de flexão era relativamente menor.

Há regiões viscoelásticas e viscoplásticas exibidas pelo material, pois sabe-se do comportamento viscoso exibido pelos polímeros em temperatura ambiente. No entanto, esse estudo não abordou os testes de fluência que caracterizariam o comportamento viscoso da espuma. Na curva da Figura 43, o desvio padrão mostrado pelos três espécimes foi muito pequeno na região elástica, implicando em uma rigidez bem distribuída ao longo da placa de PUF.

A Figura 44 mostra a curva s-s da PUF+10%ATH. O espécime dopado mostrado nessa figura exibe uma deformação dispersa com forte concentração na zona de transição da fixação ao comprimento de análise do comportamento do material, isso pode ser percebido na parte inferior do CDP.

Figura 44 – Curva s-s da PUF+10%ATH

Fonte: Autoria própria.

O módulo de elasticidade apresentado é um pouco superior ao da PUF pura, além disso, esta placa apresentou valores de desvio padrão mais altos que a placa de espuma pura na zona elástica. Isso pode ser explicado pela distribuição não homogênea de ATH na placa, que tornou alguns espécimes mais resistentes do que outros. Os valores de tensão última (u) e deformação última (u) foram menores que

os do polímero celular puro, embora os valores de u possam ser considerados

equivalentes se o desvio for observado, já que u é 1,29 ± 0,14 MPa e 1,06 ± 0,11 MPa

para a PUF pura e PUF+10%ATH respectivamente. O valor menor de u são

facilmente explicados pela presença de ATH na estrutura do material, o que prejudica o alongamento do espécime.

A Figura 45 mostra a curva s-s da PUF+20%ATH. Ela mostrou um aumento na rigidez com uma pequena perda em u comparada à PUF pura, na verdade, sua

resistência final (1,12 ± 0,06 MPa) também pode ser considerada a mesma da PUF pura (1,29 ± 0,14 MPa) ) se o desvio padrão for considerado. A u sofreu um

decréscimo se comparada a ambos os materiais discutidos anteriormente. Isso também é explicado pela maior presença de ATH dentro da estrutura da espuma.

Figura 45 – Curva s-s da PUF+20%ATH

Fonte: Autoria própria.

O campo de deformação da PUF+20%ATH mostrou deformações maiores concentradas na região de análise do material, com exceção do concentrador que aparece na zona do raio de concordância. Isso pode indicar uma maior concentração de ATH em regiões específicas da amostra, o que pode prejudicar a tensão máxima que este material alcançaria. No entanto, é justamente por esse motivo que se produz mais de um CDP, assim, devido à possível aleatoriedade das células e da distribuição de ATH, a curva média de s-s, com os respectivos desvios, pode representar o comportamento mecânico do material.

A Figura 46 mostra a curva s-s da PUF+30%ATH. Ela mostra que a espuma com 30% de ATH apresentou resultados semelhantes às de 20%, com valores E, u

e u bastante semelhantes. Além disso, os concentradores de tensão mostrados pelo

campo de deformação da PUF+30%ATH tiveram uma melhor distribuição ao longo das amostras, como mostrado pela DIC na Figura 46, do que os concentradores apresentados pela PUF+20%ATH.

Figura 46 – Curva s-s da PUF+30%ATH

Fonte: Autoria própria.

É possível explicar a razão pela qual a u mostrada pela PUF+30%ATH (0,0237

mm/mm) é ligeiramente superior à mostrada pela PUF+20%ATH (0,0220 mm/mm) porque o primeiro, contendo maior quantidade de ATH, tem um campo de deformação mais distribuído que o segundo, implicando numa provável melhor homogeneização. A PUF+40%ATH (Figura 47) apresentou propriedades mecânicas semelhantes às de 30% e 20%, com um leve aumento no valor médio de E e diminuições nos valores médio de u e u. No entanto, essas variações foram tão pequenas que,

segundo os valores de seus respectivos desvios, podem ser desprezadas. Além do mais, os concentradores de tensão mostrados pelo campo de deformação da

PUF+40%ATH tiveram uma distribuição levemente mais localizada nos raios de

concordância à esquerda da amostra exibida na Figura 47. No entanto, isso não prejudicou a análise da deformação desse material, que conforme previsto, teve uma pequena queda em relação aos materiais com menos massa de ATH na mistura.

Figura 47 – Curva s-s da PUF+40%ATH

Fonte: Autoria própria.

A Figura 48 traz a curva s-s média da espuma dopada com a maior quantidade de ATH adotada nesse trabalho (50%). A curva média apresenta uma região com inclinação maior no começo da curva. Essa inclinação maior foi atribuída à acomodação dos espécimes, pois esse comportamento foi observado em duas das amostras testadas. Nos espécimes anteriores houve a presença de acomodação (que acontece por falha humana no posicionamento das amostras, como um possível escorregamento do material ou um posicionamento levemente inclinado da peça) em alguns espécimes, mas esse efeito acabou sendo suavizado na curva média.

Figura 48 – Curva s-s da PUF+50%ATH

Fonte: Autoria própria.

Assim como no ensaio de flexão, a amostra com 50% de ATH mostrou a menor resistência mecânica, mas dessa vez como resistência à tração. Novamente, vale destacar que esse comportamento era esperado, uma vez que a presença de partículas estranhas na estrutura da espuma deveria diminuir a resistência à tração do material. O comportamento mais inusitado aparece como uma leve diminuição no valor média do módulo de elasticidade em relação à amostra com 40% de ATH. No entanto, todos os valores de E dos materiais dopados apresentam desvios que quando considerados demonstram um valor praticamente contínuo no módulo de elasticidade maior que o da espuma pura.

O coeficiente de Poisson praticamente não variou entre as amostras dopadas com ATH e tais valores foram maiores que o apresentado pela espuma pura.

O resumo dos resultados de tração está mostrado na Figura 49, que exibe mais nitidamente a variação nas propriedades mecânicas conforme a dosagem de ATH aumentava.

Figura 49 – Resumo das propriedades de tração dos materiais

Fonte: Autoria própria.

A tração máxima na Figura 49(a), ou última nesses casos, diminuiu após a dopagem mínima de 10%. Todos os valores de tração medidos para quantidades maiores de ATH apresentaram praticamente o mesmo valor médio.

Algo parecido também pode ser observado no módulo de elasticidade das amostras, Figura 49(b). No entanto, aqui os valores de E aumentaram após a adição de ATH. Além disso, os desvios nas amostras de 10% e 20% foram demasiadamente grandes. Porém, o comportamento de tração de espumas geralmente apresenta altos desvios, devido à complexidade morfológica das amostras pela provável presença de diferentes quantidades e tamanhos de concentradores de tensão, que nesses casos são as próprias células da espuma. Isso fica mais claro analisando as espumas com 40% e 50% de ATH, pois a presença da mesma na matriz diminui o tamanho das células da espuma e em concentrações maiores atenuou o desvio padrão apresentado para as concentrações de 10% e 20% de ATH.

O comportamento de diminuição da deformação máxima apresentou uma queda praticamente linear onde somente a PUF+20%ATH ficou um pouco fora desse padrão.

Piccotin (2016) apresentou valores de tração de uma espuma rígida de poliuretano de origem fóssil. Os valores estão mostrados na Tabela 15.

Tabela 15 – Propriedades de tração de uma PUF de origem fóssil

Densidade da PUF (kg/m³) 100 145 300

Módulo de Young (MPa) 30,18±1,75 66,89±1,07 281,39±2,92

Tensão máxima sob tração (MPa) 1,16±0,024 1,87±0,036 3,86±0,092

Adaptado de: PICCOTIN (2016).

Dos valores obtidos por PICCOTIN (2016), o mais próximo para comparação é o que tem densidade de 145 kg/m³, uma vez que a usada neste trabalho possui 180±5 kg/m³ de densidade. Os valores médios dos módulos de elasticidade são praticamente os mesmos. A média da tensão máxima da PUF de origem vegetal (1,29 MPa) acabou ficando um pouco abaixo da espuma derivada de origem fóssil (1,87 MPa) testada por PICCOTIN (2016).

No entanto, como a adição de ATH não interferiu fortemente na tensão última sob tração da espuma e considerando a aplicação como forro na indústria civil, as propriedades mecânicas da PUF de origem vegetal são competitivas em relação às propriedades da espuma advinda do petróleo, principalmente por causa do apelo ecológico, ou seja, por ser de fonte renovável e possuir descarte biodegradável, pois segundo Cangemi et al., (2002), a PUF derivada de óleos vegetais apresenta variação na sua estrutura química quando atacada por microrganismos, algo que não acontece na espuma derivada do petróleo.