Hydrology and Climate of the Delta

A tensão superficial é uma importante propriedade da superfície de polímeros. Em sólidos e em líquidos, as forças associadas às moléculas no interior do material são equilibradas, pois cada molécula é cercada em todos os lados por moléculas semelhantes, resultado das forças coesivas. Por outro lado, as moléculas na superfície não são completamente rodeadas pelo mesmo tipo de moléculas, gerando forças desequilibradas que apresentam energia livre adicional, definida pela energia livre de Gibbs, atribuída à área da superfície. Como consequência dessas forças desequilibradas, as moléculas exibem forças atrativas mais fortes em relação às suas moléculas mais próximas à superfície, onde a expansão dessa área de superfície exige energia para neutralizar a força de coesão, que é chamado de tensão superficial, expressa em mJ/m2 _{ou dina/cm. Os valores de tensão superficial podem} ser obtidos por medição do ângulo de contato; porém, outros métodos estão disponíveis para estimativas da tensão superficial dos líquidos e sólidos, como as canetas com concentração das soluções de formamida e etileno glico monoetil éter, conforme Figura 29 (HERNANDEZ et al., 2000).

Figura 29 - Canetas com concentração das soluções de formamida – etileno glico monoeltil éter usada para medir a tensão superficial.

Os valores da tensão superficial, em dynas/cm, estão relacionados às concentrações de formamida e etileno glico monoetil éter dispostas na Tabela 3, cujos valores são determinados sob temperatura de 25ºC e 50% de umidade relativa (SARANTÓPOULOS et al., 2002).

Tabela 3 - Concentração das soluções de formamida – etileno glicol monoetil éter de acordo com a tensão de umectação.

Formamida (% v/v)

Etileno glicol monoetil éter (% v/v) Tensão de umectação (dyn/cm) 0.0 100.0 30.0 2.5 97.5 31.0 10.5 89.5 32.0 19.0 81.0 33.0 26.5 73.5 34.0 35.0 65.0 35.0 42.5 57.5 36.0 48.5 51.5 37.0 54.0 46.0 38.0 59.0 41.0 39.0 63.5 36.5 40.0 67.5 32.5 41.0 71.5 28.5 42.0 74.5 25.3 43.0 78.0 22.0 44.0 80.3 19.7 45.0 83.0 17.0 46.0 87.0 13.0 48.0 90.7 9.3 50.0 93.7 6.3 52.0 96.5 3.5 54.0 99.0 1.0 56.0

Fonte: (SARANTÓPOULOS et al. (2002).

A fase líquida pode molhar completamente a superfície sólida (levando a uma grande superfície coberta por uma camada de líquido e não várias pequenas gotas separadas) quando sua tensão superficial é mais baixa que a do sólido, conforme a ilustração da Figura 30. A figura da esquerda mostra o líquido cinza com uma tensão superficial mais próxima do sólido preto (superfície) enquanto que a figura da direita apresenta a tensão superficial do líquido cinza maior que o sólido branco (superfície) (LEE et al., 2008).

Figura 30 - Superfície sólida molhada pela fase líquida.

Fonte: LEE et al. (2008).

A tensão superficial deve ser expressa em função do comportamento de uma gota de líquido em sua superfície. Quando uma gota de líquido é depositada sobre a superfície de um sólido e o vapor deste líquido está em contato com ambos, conforme a Figura 31, as forças atuantes nas interfaces devem estar balanceadas (SARANTÓPOULOS et al., 2002).

Figura 31 - Diagrama esquemático de um ângulo de contato de uma gota líquida sobre uma superfície sólida.

Fonte: SARANTÓPOULOS et al. (2002).

Essas forças podem ser representadas por energias atuando na direção das superfícies, segundo a equação abaixo:

γLV . cosΘ = (γSV . γSL) (equação 8)

onde: Θ é o ângulo de contato; γSL é a tensão superficial da interface sólido/líquido; γSV é a tensão superficial da interface sólido/vapor e γLV é a tensão superficial da interface líquido/vapor. O lado direito da equação 8, ou seja, a diferença entre as tensões superficiais das interfaces sólido-vapor e sólido-líquido é definida como a tensão de umectação (ou “molhabilidade”) da superfície do sólido, a qual não é uma propriedade fundamental da superfície, mas depende da interação específica entre o sólido e o líquido em particular. Se o ângulo de contato for 0°, diz-se que o líquido molha a superfície e, neste caso em particular, como cosθ = 1, a tensão de umectação do sólido é igual à tensão superficial do líquido (SARANTÓPOULOS et al., 2002).

Calorimetria Diferencial de Varredura

A análise de Calorimetria Diferencial por Varredura (DSC – Differential Scanning Calorimetry) é uma técnica termo-analítica que mede a diferença de energia fornecida a uma substância e a um material de referência, em função da temperatura, enquanto a substância e o material são submetidos a uma programação controlada de temperatura (Dupont Packaging, 2009).

Com o objetivo de identificar a composição das estruturas das tripas plásticas com diferentes camadas internas, foi utilizada a análise de DSC para verificação das temperaturas de fusão e de cristalização dos polímeros constituintes de cada tripa.

Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier

A espectroscopia de infravermelho é considerada uma das técnicas experimentais mais importantes para a caracterização de polímeros em termos de determinação da estrutura (SARANTÓPOULOS et al., 2002).

A identificação de polímeros através desse ensaio baseia-se no fato de que toda molécula orgânica absorve energia eletromagnética em comprimentos de onda específicos, de acordo com as ligações existentes entre os átomos que a constituem. A frequência de absorção da radiação infravermelha é característica para vários tipos de ligações químicas, o que torna possível reconhecer a presença de diferentes grupos estruturais. O resultado é expresso em um gráfico, o espectro de infravermelho, constituído por picos e bandas de absorção, cujas posições e intensidades correspondem a ligações e grupamentos químicos específicos presentes no material analisado (SARANTÓPOULOS et al., 2002).

As figuras 32, 33 e 34 apresentam os espectros no infravermelho do Polietileno, Nylon e Ionômero, respectivamente.

Figura 32 - Espectro no infravermelho do Polietileno.

Fonte: SARANTÓPOULOS et al. (2002).

Figura 33 - Espectro no infravermelho do Nylon 6.6.

Figura 34 - Espectro no infravermelho do Ionômero.

Fonte: SARANTÓPOULOS et al. (2002). Microscopia Ótica

A microscopia ótica é uma análise associada ao FTIR como uma ferramenta qualitativa para a identificação de materiais poliméricos presentes em embalagens flexíveis (SARANTÓPOULOS et al., 2002).

O microscópio óptico é um instrumento usado para ampliar, com uma série de lentes, estruturas pequenas impossíveis de visualizar a olho nu. O microscópio de luz utiliza como fonte de iluminação a luz branca comum para permitir a observação de materiais. Esse instrumento fornece uma imagem consideravelmente aumentada. O aumento utilizado é de 400x (Dupont Packaging, 2009).

Ensaios Mecânicos

As propriedades de tração são úteis para identificar e caracterizar as tripas plásticas, as quais expressam a resistência do material à deformação por alongamento quando submetido à separação, a uma velocidade constante, de duas garras que prendem as extremidades de um corpo de prova, registrando-se ao longo do ensaio a força ou a resistência que o material oferece à deformação (alongamento). A deformação é o alongamento relativo do corpo de prova em relação a seu comprimento original. Observa-se que, inicialmente, o material oferece resistência crescente à solicitação de tração, a qual provoca seu alongamento. A partir de certo ponto, o aumento de resistência passa a ser menor para um mesmo aumento de deformação até o ponto de escoamento, a partir do qual é possível alongar o filme sem que este

responda com um aumento de resistência. Continuando o alongamento, o material resiste até que ocorre sua ruptura (SARANTÓPOULOS et al., 2002).