INFLUÊNCIA DO TEOR DE POLIETILENO RECICLADO NO

INFLUÊNCIA DO TEOR DE POLIETILENO RECICLADO NOÍNDICE DE FLUIDEZ E NAS PROPRIEDADES MECÂNICASDE PEÇAS OBTIDAS NO PROCESSO DE ROTOMOLDAGEMLuciano Pisanu1, Marcelo M. Ueki1, Tomás Jéferson A. Mélo2*¹ Faculdade de Tecnologia Senai Cimatec – lpisanu@fieb.org.br - Av. Orlando Gomes, 1845 – Piatã – CEP 41650-010– Salvador, Bahia, Brasil;²* Universidade Federal de Campina Grande - Centro de Ciências e Tecnologia, Departamento de Engenharia deMateriais, tomas@dema.ufcg.edu.br, Av. Aprígio Veloso, 882 , Bodocongó 58109-970 - Campina Grande, PB - Brasil Caixa-Postal: 10034 - ³ Faculdade de Tecnologia Senai Cimatec – ueki@fieb.org.brInfluence of Recycled Polyethylene Content in Melt Index and Mechanical Properties of Rotational Molded PartsRotational molding of plastics is a process used to manufacture hollow plastic articles. In this work the recycledpolyethylene influence was evaluated in parts gotten in the rotomolding process. The results had shown that melt indexreduced in function of the amount of recycled, indicating that it had cross-linking. The mechanical properties undertraction had been reduced in function of the amount of recycled, probably had the immiscibility between recycled andthe polyethylene. Already the impact resistance increased with the amount of recycled; this increase can is related thechanges in the crystallization of polyethylene had the cross-linking.IntroduçãoA Moldagem Rotacional ou Rotomoldagem é um processo usado para fabricar artigos de plásticooco, a partir de moldes simples e relativamente baratos [1,2]. O processo consiste em quatro etapaspara fabricação: 1-Carga: uma quantidade de material micronizado é adicionada manualmentedentro de um molde oco e em seguida é fechado; 2-Aquecimento e Rotação: Após o carregamento eo fechamento do molde, o mesmo é conduzido para um forno onde inicia um movimento de rotaçãobiaxial. O efeito sinérgico entre o calor recebido do forno e a movimentação biaxial resulta em umaquecimento uniforme do material no interior do molde. Quando a temperatura no interior do moldealcança a temperatura de amolecimento do polímero, o mesmo começará a aderir à superfície domolde, iniciando um processo de sinterização. A continuidade do aquecimento resulta em umadiminuição da viscosidade do polímero, o que torna mais fácil o processo de dissolução do ar pelamatriz polimérica, até que a maioria das bolhas tenha sido eliminada. Se este aquecimento adicionalfor prolongado, a peça resultante não apresentará bolha, porém poderá exibir degradação termooxidativa na sua superfície interna, com acentuada perda de resistência mecânica. 3-Resfriamento eRotação: ainda em movimento o molde é retirado da câmara e inicia-se o processo de resfriamento.O resfriamento do molde pode ocorrer por ar ambiente, jato de ar, “spray”, ou por sistemas maiscomplexos como camisas envoltas no molde. O processo de resfriamento possui grande influênciasobre as propriedades mecânicas da peça moldada, principalmente devido as possíveis variações na

morfologia de materiais semicristalinos como o polietileno. As diferenças de estrutura e níveis decontração poderão resultar também no empenamento da peça. 4-Desmoldagem: após o molde e apeça serem resfriados, o movimento de rotação biaxial é cessado, e o molde é conduzido para umaestação de desmoldagem. A abertura do molde e a extração da peça são feitas manualmente. Depoisda extração da peça, o molde é novamente carregado com material e o ciclo recomeça.Neste processo, as taxas de aquecimento e resfriamento são mais lentas e conduzem a uma quaseausência de tensões residuais internas proporcionando um aumento dos esferulitos, livres deorientação molecular. Durante a moldagem rotacional, o polímero está sujeito a temperaturasrelativamente altas por longos períodos de tempo na presença de oxigênio, podendo conduzir adegradação do polímero na superfície interna do artigo moldado, com conseqüente deterioração daspropriedades mecânicas da peça [1-5].Na literatura existe uma carência de trabalhos que abordam a influência de reciclados e os efeitos dapresença destes nas propriedades de peças rotomoldadas. Esta constatação é importante, uma vezque do ponto de vista industrial, muitas empresas utilizam aparas e peças defeituosas para oreaproveitamento da matéria-prima em seus processos, evidenciando a necessidade de ampliar oconhecimento sobre o assunto. Desta forma, o presente estudo, pretende contribuir para a maiorcompreensão dos efeitos da degradação presentes em peças rotomoldadas, utilizando a mistura depolímeros reciclados com ‘virgens‘ até uma proporção de 100% reciclado. Sabe-se que o polietilenoquando submetido a temperaturas elevadas por um longo período e exposto ao oxigênio perdeimportantes aditivos, como estabilizantes térmicos, aditivos anti UV, etc, e que tem a tendência areticular quando reprocessado [6-8]. Estes conhecimentos sobre as formas degradativas dopolietileno são relevantes e neste trabalho serão avaliadas na mistura com polímero virgem noprocesso de rotomoldagem que possui características de ciclos diferentes dos outros eno Linear de Média Densidade – PELMD: O material virgem RC35U4 daBraskem (Politeno), é um copolímero de buteno-1 produzido pelo processo de solução comMI 3,5g/10 min e densidade de 0,939 g/cm³. Este material para compor a amostra, foimicronizado e pigmentado com 0,5 % de pigmento em pó orgânico de cor azul conforme osmétodos descritos abaixo.Polietileno Linear de Média Densidade - PELMD Reciclado. O polietileno reciclado foiobtido através de peças já rotomoldadas do polímero base acima citado que foram moídasAnais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros

em um moinho de facas marca Primotécnica com motor de 5 CV e 3600 rpm e extrusadasnuma extrusora monorosca Reifenhauser com diâmetro de rosca de 150mm com condiçõesde temperatura de 195ºC. Os grânulos foram obtidos através do corte na cabeça, sistema tipoGala. A mistura deste material reciclado após micronizado com o material virgem foi em umturbo blender conforme processos descritos a seguir.MétodosMicronizaçãoA micronização da matéria prima foi realizada em moinhos especiais de disco marca Fibratec comum segmento e capacidade de 500 Kg/h, motor de 75 Cv, com refrigeração no disco estacionário e odisco rotativo com rotação de 3.600 RPM, conforme Figura 1. O pó foi separado por peneirasvibratórias até atingir a granulometria definida, conforme ASTM D 1921. 95% 35 mesh, equivalente a 420µ 10 a 15% 100 mesh, equivalente a 150µ Pico entre 50 e 70 mesh, equivale de 297µ até 210 µFig. 1- Discos do moinho micronizador.Mistura a seco dos polímeros na forma de póFoi utilizado como misturador dos polímeros na forma de pó, um turbo blender (misturadorintensivo tipo Henschel) marca CACCIA ROTOMEC modelo AV 600 com 1775 RPM, comcapacidade de 120 Kg por batelada. O tempo de homogeneização da mistura foi de 5 min. No turboblender a mistura é mecânica e não chega a fundir o polímero, portanto é uma mistura física. ATabela 1 mostra as composições das cinco misturas para obtenção dos corpos de provarotomoldados.Anais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros

Tabela 1 – Composições das misturas entre polímero virgem e recicladoAMOSTRAS12345PELMD VIRGEM (%)1008040200PELMD RECICLADO (%)0206080100Processamento da mistura de polímeros por rotomoldagem para a obtenção das blendas:O processamento das misturas de polímeros virgem e reciclado, após a etapa de mistura a seco, foiobtido através da rotomoldagem em um molde cilíndrico de 90 cm de altura com raio de 25 cm feitoem aço carbono. O processo de moldagem rotacional ocorreu em uma máquina marca ROTOLINE3500. O processo foi com o tempo de forno de 15 min e rotação do braço primário em relação aosecundário de 6:3 rotações por minuto. O tempo de resfriamento foi estabelecido em 15 min e, estesparâmetros foram definidos após várias tentativas de obtenção do produto com as melhorescaracterísticas.Obtenção dos corpos de provaApós a extração da peça foi extraído da peça moldada um corpo de prova por recorte em guilhotina,isto é, a partir da superfície plana da parede lateral da peça foram recortadas várias tiras com largurade aproximadamente 13mm e com 3,2 mm de espessura para compor amostras para ensaios detração e impacto, conforme desenho da peça rotomoldada na Figura 2.Fig. 2 – Desenho do molde de rotomoldagemEnsaio de Índice de FluidezTodas as amostras foram ensaiadas com um Plastômetro da DSM modelo M1 nas condições de 2,16Kg e 190ºC, conforme norma ASTM D1238.Anais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros

Ensaio Mecânico de TraçãoFoi utilizada uma Máquina Universal de Ensaios Marca EMIC, Modelo DL2000, com capacidademáxima 2000Kgf (20KN) e velocidade do travessão de 50mm/min. Foram avaliados os seguintesparâmetros: resistência à tração, módulo da elasticidade e alongamento final, segundo norma ASTMD 638.Ensaio Mecânico de Impacto IZODFoi analisada a resistência ao impacto IZOD em corpos de prova entalhados, segundo norma ISO180, numa maquina de Impacto EMIC com martelo de 2,75 Kg. As medidas dos ensaios mecânicosforam oriundas de uma média oito corpos de prova ensaiados.Resultados e DiscussãoEnsaio de Índice de Fluidez (IF)Na Figura 3 está apresentado o gráfico de índice de fluidez relativo em função do teor de recicladoobtido de peças rotomoldadas. Observa-se que o índice de fluidez reduziu com o aumento do teorde reciclado, sendo esta redução superior a 30% na amostra com 100% de polietileno reciclado.Estes resultados indicam que o material reciclado, ao ser submetido a mais etapas dereprocessamento (extrusão e mais um ciclo de rotomoldagem), sofre degradações termo-oxidativasque conduzem a mudanças na macromolécula e consequentemente no seu comportamento de fluxo.Sabe-se que o processo de termo-oxidação do polietileno linear de média densidade inicialmentecausa reticulação das cadeias e a medida que o degradação prossegue a cisão de cadeia se tornapredominante. O indício de reticulação, propiciado pela termo-oxidação, fica evidenciado nadiminuição do índice de fluidez com o aumento do teor de material ViValores relativos de MFIGráfico do Índice de FluidezAm ostras Rotom oldadasFig. 3 – Índice de fluidez das amostras.Anais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros

Ensaio Mecânico de TraçãoOs resultados obtidos do ensaio de tração estão apresentados nas Figuras 4a e 4b. Na Figura 4a,encontram-se os valores de tensão escoamento para as amostras de zero a 100% de polietilenoreciclado. Observa-se que houve uma redução significativa nesta propriedade para o polietileno100% reciclado. No processo de rotomoldagem, a superfície interna está sujeita a maior exposiçãotérmica e oxidativa que a externa (em contato com o molde), portanto, esta camada superficialpoderá apresentar um grau maior de degradação em relação à espessura da peça. Logo, no ensaiomecânico sob tração, o material degradado na superfície poderá ter influenciado mais na reduçãodesta propriedade em todas as composições estudadas. Este efeito também foi observado nadeformação no escoamento, apresentado na Figura 4b. O contrário deste comportamento mecânicoera esperado na amostra 100% reciclado, se ao longo de toda a espessura tivesse ocorridodegradação com predominância de reticulação de cadeia o que levaria ao enrijecimento da amostra,ou seja, redução da ductilidade. Análises da morfologia externa e interna e de degradação dasamostras rotomoldadas estão sendo realizadas para uma melhor discussão deste comportamento.2520151050100 V20 R40 R60 R80 R100 R60 R80 R100 0 V20 R40 R(b)Fig. 4 – Parâmetros obtidos do ensaio mecânico de tração.Anais do 9o Congresso Brasileiro de Polímeros