Influência do tipo de amido em compósitos expandidos de amidos termoplástico reforçado com fibra de erva mate

Abstract

Plásticos biodegradáveis têm grande importância atualmente por gerar impacto positivo ao substituir materiais de fontes fóssil e não prejudicar o meio ambiente ao ser facilmente degradados por microrganismos. Os plásticos de amido estão dentre esses materiais sustentáveis e ganharam atenção nos últimos anos como possível candidato no uso de embalagens. Os plásticos de amido se encontram geralmente na forma de filmes ou espumas. Neste trabalho optou-se por produzir espumas de amido de diferentes fontes. Foram preparadas pastas de amido gelatinizado empregando água como agente plastificante e expansor, o glicerol foi adicionado na mistura atuando como co-plastificante. As pastas foram produzidas com amido de mandioca, batata e milho e foram levadas à prensa hidráulica com aplicação de calor utilizando um molde de formato quadrado. Foram também fabricadas espumas com adição de particulado de erva mate utilizado como reforço nos três tipos de amido. O intuito do estudo foi avaliar o efeito da adição da erva mate nas propriedades das espumas. Ensaios físicos e mecânicos foram realizados onde avaliou-se propriedades de absorção de umidade, ângulo de contato, densidade, cor das amostras, resistência ao impacto e à flexão. As espumas foram também observadas com microscópio óptico para ter sua estrutura superficial e celular analisadas. Os resultados das espumas de amido de mandioca reforçadas com erva mate foram os mais satisfatórios no quesito de absorção de umidade e resistência à flexão, pois tinham estrutura mais compacta que as espumas dos outros amidos. Para a batata e o milho, espumas com maior teor de reforço produziram amostras mais leves com maior tamanho de célula e com camada externa mais fina o que levou a propriedades mecânicas pobres em módulo de elasticidade da flexão e maior absorção de umidade medida no ensaio. Um controle rigoroso na produção desses materiais é de extrema importância para evitar falhas no material como vazios, descontinuidades, desuniformidade de células ou superficial e colapso de células.

Biodegradable plastics have great importance in the current days for generating a positive impact replacing fossil-based materials and not damaging the environment being easily degraded by microorganisms. Starch-based plastics are among these sustainable materials and have been gaining attention in recent years as a possible candidate on packaging products. Starch-based plastics are generally produced in the form of films or foams. In this study, it was opted for producing starch foams of different sources. Gelatinized starch paste was prepared using water as a plasticizer and blowing agent. The pastes were produced with cassava starch, potato starch and cornstarch. They were taken to a hydraulic press while applying heat and using a square-shaped mold. Foams were also produced with the addition of yerba mate used as a fiber reinforcement in the three types of starch. The objective of the study was to analyze the effect of the additive on the properties of the foams. Physical and mechanical tests were conducted where the properties of moisture absorption, contact angle, density, color of the samples, impact and flexural resistance were evaluated. The foams were also observed under a microscope to have their superficial and cellular structures assessed. The results of the reinforced cassava starch foams were adequate on the matter of moisture absorption and flexural strength, since they had the most compact structure of all starch foams. For the potato and corn, foams with higher content of yerba mate produced lighter samples with larger cell size and thinner outer shell which led to poor mechanical properties on the Young’s modulus and higher moisture absorption measured. A careful control on the fabrication of these material is of extreme importance to avoid material defects such as voids, discontinuities, non-uniformity of cells or on the surface and cellular rupture.