Materiais constituintes e processos de fabrico

Segundo Garcia (2007), a maioria dos geossintéticos é constituída por termoplásticos – materiais orgânicos sintéticos, obtidos a partir do carvão e do petróleo, que apresentam a propriedade de amolecer e endurecer por acção do calor e do frio, respectivamente. Estes materiais plásticos são compostos poliméricos, cujo monómero de base é uma molécula de carbono e hidrogénio e, por vezes, nitrogénio e cloro. No fabrico de geossintéticos, podem ser utilizados vários tipos de polímeros, no entanto, os de uso mais comum são: os poliésteres (PET), o polipropileno (PP), o polietileno (PE), principalmente o polietileno de alta densidade (PEAD) e o polietileno de baixa densidade (PEBD), as poliamidas (PA) e o policloreto de vinilo (PVC).

No Quadro 1.1 apresentam-se algumas propriedades físicas e mecânicas dos polímeros referidos. Por análise do quadro, verifica-se que os poliésteres são os polímeros mais resistentes e menos deformáveis, seguidos das poliamidas. Em contrapartida, os policloretos de vinilo são os polímeros menos resistentes e também os mais deformáveis. Contudo é visível a elevada gama de variação dos valores das propriedades para um dado polímero (Garcia, 2007; Neves, 2003).

Quadro 1.1. Propriedades dos polímeros (adapt. Pilarczyk, 2000).

POLÍMERO

CONSTITUINTE MASSA VOLÚMICA (kg/m3₎

RESISTÊNCIA À TRACÇÃO (N/mm2₎ MÓDULO DE ELASTICIDADE (N/mm2₎ DEFORMAÇÃO NA CEDÊNCIA (%) PET 1380 800 - 1200 12000 - 18000 8 - 15 PP 900 400 - 600 2000 - 5000 10 - 40 PE PEBD 920 80 - 250 200 - 1200 20 - 80 PEAD 950 350 - 600 600 - 6000 10 – 45 PA 1140 700 - 900 3000 - 4000 15 - 30 PVC 11250 20 - 50 10 - 100 50 - 150

No Quadro 1.2 é feita uma análise comparativa das propriedades dos polímeros constituintes dos geossintéticos, de onde se conclui que, em termos gerais, os poliésteres são os que apresentam maior resistência e melhor comportamento no tempo. Por sua vez, as poliolefinas (grupo a que pertencem o polietileno e o polipropileno) evidenciam boa resistência aos ácidos orgânicos (Garcia, 2007).

Quadro 1.2. Propriedades dos polímeros de base (adapt. Lopes, 1998; Garcia, 2007).

PROPRIEDADES _{POLIÉSTER POLIAMIDA} POLÍMEROS _{POLIETILENO POLIPROPILENO}

Resistência à tracção 3 2 1 1 Rigidez 3 2 1 1 Deformação na rotura 2 2 3 3 Fluência 1 2 3 3 Densidade relativa 3 2 1 1 Custo 3 2 1 1 Resistência a: -Radiações UV -Com estabilizadores 3 2 3 3 -Sem estabilizadores 3 2 2 1 -Bases 1 3 3 3

-Fungos, Vermes, Insectos 2 2 2 3

-Óleo 2 2 1 1

-Detergentes 3 3 3 3

3 – ELEVADA; 2 – MÉDIA; 1 – BAIXA.

A produção do polímero constituinte, em geral sob a forma granular esférica, constitui a primeira fase do processo de fabrico dos geossintéticos. A segunda fase consiste na produção dos componentes dos geossintéticos. Neste estádio do fabrico o polímero é derretido (podendo juntar-se aditivos) obtendo-se

plana contínua, fios e folha ou película (Neves, 2003). Os aditivos são substâncias que se adicionam ao polímero com o objectivo de melhorar as suas propriedades finais e facilitar as operações de transformação. Entre os aditivos mais frequentemente utilizados referem-se os estabilizadores de viscosidade (que controlam o grau de polimerização durante o processo de fabrico), os inibidores de envelhecimento (que protegem contra a degradação resultante da exposição à luz ou por termo-oxidação) e os corantes. Deste modo, as propriedades básicas dos polímeros podem variar consoante a estrutura molecular, o processo de produção e os aditivos utilizados (Garcia, 2007). A terceira e última fase do processo de produção dos geossintéticos é a conversão dos componentes no produto final.

Segundo Garcia (2007), a classificação dos geossintéticos tem como base as diferenças estruturais existentes entre os diversos tipos, resultantes de processos de fabrico distintos. Os geossintéticos podem então ser divididos em produtos impermeáveis (barreiras geossintéticas) e produtos permeáveis (geotêxteis e produtos relacionados: geogrelhas, georedes, geomalhas, geotapetes, geocélulas) (Figura 1.16). Os geocompósitos são a combinação de vários materiais, incluindo pelo menos um geossintético, podendo ser incluídos nos produtos impermeáveis ou permeáveis, consoante a sua estrutura.

Dado que neste trabalho apenas se referem aplicações de geossacos e de filtros em geossintéticos, e que estes são fabricados a partir de geotêxteis, apenas se descrevem com mais detalhe este tipo de geossintéticos. Os geotêxteis podem ser divididos em dois grandes grupos: os geotêxteis tecidos e os geotêxteis não tecidos. Os primeiros são compostos por dois conjuntos perpendiculares de componentes paralelos entrelaçados, formando uma estrutura planar, com poucos milímetros de espessura e uma distribuição de poros relativamente regular, como se verifica por observação da Figura 1.17.

Figura 1.16. Classificação dos geossintéticos de acordo com a sua estrutura (adapt. Pilarczyk, 2000).

POLÍMEROS PRODUTOS IMPERMEÁVEIS PRODUTOS PERMEÁVEIS BARREIRAS GEOSSINTÉTICAS GEOTÊXTEIS PRODUTOS RELACIONADOS GEOCOMPÓSITOS GEOCOMPÓSITOS

BENTONÍTICOS GEOMEMBRANAS BIDIMENSIONAIS UNIDIMENSIONAIS

BIDIMENSIONAIS

TRIDIMENSIONAIS

NÃO-TECIDOS TRICOTADOS TECIDOS TIRAS TAPETES

GEOCÉLULAS GEOGRELHAS GEOREDES AGULHADOS QUIMICAMENTE LIGADOS TERMOLIGADOS MONOFILAMENTOS MULTIFILAMENTOS TIRAS GEOTÊXTIL + PRODUTO RELACIONADO GEOTÊXTIL + PRODUTO RELACIONADO + GEOMEMBRANA GEOMEMBRANA + GEOGRELHA GEOTÊXTIL OU PRODUTO RELACIONADO + GEOGRELHA

Figura 1.17. Geotêxteis tecidos [3].

Os componentes básicos tradicionalmente utilizados no fabrico de geotêxteis tecidos são o monofilamento, o multifilamento, ou uma combinação dos dois. Tem-se tornado comum a utilização de outros tipos de componentes básicos, como, por exemplo, as fitas (Figura 1.18). A espessura dos geotêxteis tecidos fabricados a partir de multifilamento ou fios fibrilados varia entre 1 e 2 mm. Os geotêxteis tecidos obtidos a partir de tiras apresentam menores espessuras (< 0,5 mm).

a) b) c)

Figura 1.18. Exemplos de geotêxteis tecidos (Neves, 2003): a) monofilamento; b) multifilamento; c) fita.

Os geotêxteis não tecidos são fabricados dispondo, aleatoriamente, os componentes numa trama solta, ligeiramente mais espessa do que o produto final. Os componentes são posteriormente ligados, obtendo-se uma estrutura planar com distribuição aleatória de poros (Figura 1.19). Os processos de ligação usados podem ser mecânicos, térmicos ou químicos.

A ligação mecânica consiste em fazer passar a trama solta sob milhares de agulhas que penetram completamente na trama, arrastando consigo alguns filamentos e entrelaçando-os com outros. Os geotêxteis assim obtidos são conhecidos por geotêxteis não tecidos agulhados, cuja espessura varia ente 0,5 e 5 mm (Figura 1.20a).

A ligação térmica é conseguida por aquecimento. A fusão parcial dos componentes, constituídos por mais do que um tipo de polímero com pontos de fusão diferentes, permite a sua ligação nos pontos de contacto, obtendo-se, desta forma, os geotêxteis não tecidos termoligados (Figura 1.20b). A espessura destes geotêxteis varia geralmente entre 0,5 e 1 mm.

a) b)

Figura 1.20. Ligações dos geotêxteis não tecidos (Garcia, 2007): a) agulhado; b) termoligado.

A ligação química é realizada por adição de um ligante químico (resina sintética, por exemplo), obtendo-se, assim, os geotêxteis não tecidos ligados quimicamente. A espessura destes geotêxteis varia entre 0,5 mm e 3 mm (Lopes, 1998).

Com vista ao melhoramento da ligação entre os componentes, o processo de agulhagem é muitas vezes seguido de uma ligação química.

Para além dos geotêxteis existe uma variada gama de geossintéticos com estruturas distintas. Contudo, como a sua aplicação sai do âmbito deste trabalho, a sua análise não será aqui realizada.