poliprotileno(1)
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FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE
Estudo das características do polipropileno reprocessado e utilizado na injeção de peças plásticas para a indústria
automotiva
São Paulo
2011
1
FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE
Paolo Giovanni Baglione
Estudo das características do polipropileno reprocessado e utilizado na injeção de peças
plásticas para a indústria automotiva
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, sob a orientação do Professor Me. Lucio César Severiano como requisito parcial para a obtenção do diploma de Graduação no Curso de Tecnólogo em Produção de Plásticos.
Orientador: Lúcio Cesar Severiano
São Paulo
2011
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BAGLIONE, Paolo Giovanni
Estudo das características do polipropileno reprocessado e utilizado na injeção de peças plásticas para a indústria automotiva / Paolo Giovanni Baglione –
São Paulo, 2011.
52 p.
Orientador: Professor Me Lúcio Severiano
Trabalho de Conclusão de Curso – Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
1. Polipropileno reprocessado. 2. Ensaios e métodos.
3
BAGLIONE, Paolo Giovanni Estudo das características do polipropileno reprocessado e utilizado na injeção de peças plásticas para a indústria
automotiva
Monografia apresentada no curso de Tecnologia em Produção com ênfase em Plásticos na Faculdade de Tecnologia da Zona Leste como requerido parcial para obter o título de Tecnólogo em Produção com ênfase em Plásticos.
Aprovado em:
Banca Examinadora Prof. Me. Lúcio César Severiano Instituição: FATEC Zona Leste
Julgamento: ________________Assinatura: ______________
Prof. Drª Cália Viderman de Oliveira Instituição: FATEC Zona Leste
Julgamento: _________________Assinatura: ______________
Prof. Engº Marcelo Augusto Gonçalves Bardi Instituição: IPEN – Instituto de
Pesquisas Energéticas e Nucleares
Julgamento: ________________Assinatura: ______________
São Paulo, 12 de dezembro de 2011.
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AGRADECIMENTO
Na conclusão deste trabalho, é importante lembrar das pessoas que direta ou
indiretamente colaboraram para sua realização:
À Deus primeiramente e acima de tudo por ter me concedido mais uma
chance de vida e poder lutar pelos meus sonhos.
À minha esposa Adriana pela compreensão principalmente neste momento de
nossas vidas pois somos pais recentes e o tempo para elaboração deste trabalho foi
muito escasso.
Ao meu filho Breno por me dar inspiração para fazer um trabalho decente
para que um dia quando ele crescer este trabalho também o inspire.
Aos meus pais Nilza e Giovanni pela dedicação e exemplo de vida. Por me
ensinarem a nunca desistir.
Aos professores e direção do Curso Superior de Tecnologia em Polímeros,
em especial ao professor Lúcio que me acompanhou em todos estes anos na
faculdade e à professora Célia pela sua compreensão e pelo carinho e vontade que
ela demontra ter pelo que faz.
A todos, obrigado.
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“Embora ninguém possa voltar atrás e fazer um novo começo, qualquer um pode começar agora e fazer um novo fim”.
Chico Xavier
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BAGLIONE, Paolo Giovanni. Estudo das características do polipropileno reprocessado e utilizado na injeção de peças plásticas para a indústria automotiva, 52 pg. Trabalho de Conclusão de Curso (técnólogo) – da Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, São Paulo 2011.
Resumo
Atualmente, com o forte apelo em sustentabilidade, as empresas vêm buscando um
maior número de alternativas de trabalho como forma de diminuir o impacto
ambiental e o custo gasto para fabricação de produtos sem prejudicar a qualidade
de seus produtos. Visando esta tendência, o objetivo deste trabalho foi estudar o
material plástico Polipropileno com adição de talco em sua composição, nas formas
de material virgem e reprocessado para que possa se usar este tipo de material ao
máximo, diminuindo assim a compra de material plástico virgem (redução de custo)
e consequentemente o descarte deste material (redução do impacto ambiental) sem
que a utilização deste material interfira na qualidade do produto final. O problema
para o TCC foi descobrir quantas vezes o material poderia ser reprocessado e
reutilizado para aplicação em um produto produzido por material plástico injetado em
um molde. O resultado foi satisfatório já que foi definido que o material plástico pode
ser reprocessado por até 3 vezes sem perder as características especificadas para
atender ao desempenho do produto. Para poder justificar as afirmativas, se fez
necessário à utilização de testes de laboratório para realização dos ensaios nos
materiais e estudos comparativos entre a matéria prima reprocessada e normas de
utilização destes materiais para aplicação em produto final.
Palavras-Chave: 1 Polipropileno; 2 Talco; 3 Ensaios Laboratoriais; 4 Material
plástico reprocessado.
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BAGLIONE, Paolo Giovanni. Study of the characteristics of polypropylene reprocessed and used in injection plastic parts for the automotive industry, 52 pg. Conclusion Course Work (technologist) – of the Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, São Paulo 2011.
Abstract
Currently, with the strong appeal of sustainability, companies are seeking a greater
number of alternative studies to reduce the environmental impact and cost spent to
manufacture products without harming the quality of their products. Aiming to this
trend, the objective of this work was to study the plastic polypropylene with the
addition of talc in its composition, forms of virgin and reprocessed material so you
can use this type of material to the maximum, thus decreasing the purchase of virgin
plastic material (cost reduction) and therefore the disposal of this material (reducing
environmental impact) without the use of this material interferes with the quality of the
final product. The problem for the TCC was to find out how many times the material
could be reprocessed and reused for application in a product produced by the plastic
material injected into a mold. The result was satisfactory since it was established that
the plastic material can be reprocessed for up to three times without losing the
characteristics to meet the specified performance of the productIn order to justify the
affirmative, it was necessary to use laboratory tests to the tests on the materials and
comparative studies between the reprocessed raw materials, conditions and use
these materials for use in final product.
.
Key Words: 1 Polypropylene; 2 Talc; 3 Laboratory Tests; 4 Reprocessed Plastic.
8
Lista de Figuras Figura 1- Foto ilustrativa de injetora horizontal de 2400T ......................................... 19
Figura 2- Máquina injetora ........................................................................................ 20
Figura 3- Ciclo de injeção .......................................................................................... 21
Figura 4- Reação de polimerização do polipropileno ................................................ 23
Figura 5- Micrografia eletrônica de: (a) carbonato de cálcio moído; (b) sílica
microcristalina; (c) talco e (d) muscovita, mica .................................................. 26
Figura 6- Aparelho para determinação de ponto VICAT ........................................... 32
Figura 7- Aparelho para determinação de HDT......................................................... 33
Figura 8- Corpo de prova para teste de impacto ....................................................... 37
9
Lista de Tabelas
Tabela 1 – Propriedades afetadas pela velocidade de resfriamento ......................... 24
Tabela 2 – Especificações do material PP + 20% Talco ........................................... 34
Tabela 3 – Especificações do material PP + 40% Talco ........................................... 35
Tabela 4 – Dimensões dos corpos de prova ............................................................. 37
Tabela 5 – Resultados encontrados nos ensaios ...................................................... 42
Tabela 6 – Resultados encontrados nos ensaios ...................................................... 43
10
Lista de Gráficos
Gráfico 1: Consumo Setorial de talco no ano de 2000............................................... 27
11
Lista de Fórmulas Fórmula 1- Cálculo para determinação de teor de carga .......................................... 30
Fórmula 2- Cálculo para determinação do índice de fluidez ..................................... 36
Fórmula 3- Cálculo para determinação da resistência ao impacto ............................ 38
Fórmula 4- Cálculo para resistência à tração ............................................................ 39
Fórmula 5- Cálculo para alongamento à ruptura ....................................................... 39
Fórmula 6- Cálculo para determinação do peso a ser utilizado ................................. 40
Fórmula 7- Cálculo para determinação da densidade ............................................... 41
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 14
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................... 17
2.1 Materiais plásticos ........................................................................................ 17
2.2 Processo de transformação de materiais plásticos – Injeção ...................... 19
2.3 Divisão dos plásticos: O Polipropileno ........................................................ 21
2.4 Cargas ......................................................................................................... 24
2.5 Talco ........................................................................................................... 26
3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS – PROPRIEDADES FÍSICAS ....................... 28
3.1 Propriedades mecânicas ............................................................................. 28
3.1.1 Índice de fluidez. ................................................................................. 28
3.1.2 Resistência à tração. ........................................................................... 29
3.1.3 Resistência ao impacto izod e charpy ................................................. 29
3.1.4 Alongamento à ruptura. ....................................................................... 29
3.1.5 Densidade. .......................................................................................... 30
3.1.6 Teor de carga. ..................................................................................... 30
3.2 Propriedades térmicas ................................................................................. 31
3.2.1 Amolecimento VICAT. ......................................................................... 31
3.2.2 Temperatura de distorção - HDT. ........................................................ 32
4 MATERIAIS E MÉTODOS DE ENSAIOS ............................................................... 34
4.1 Materiais ....................................................................................................... 34
4.1.1 PP com 20 % de Talco . ...................................................................... 34
4.1.2 PP com 40 % de Talco. ....................................................................... 35
4.1 Métodos de ensaios ..................................................................................... 35
4.2.1 Índice de Fluidez ................................................................................ 36
4.2.2 Calcinação (teor de carga). ................................................................. 37
4.2.3 Resistência ao impacto IZOD com entalhe . ....................................... 37
4.2.4 Resistência à tração e alongamento à ruptura. ................................... 38
4.2.5 Amolecimento VICAT. ......................................................................... 40
4.2.6 HDT. .................................................................................................... 40
4.2.7 Densidade. .......................................................................................... 41
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 43
6 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 45
13
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 46
ANEXOS ................................................................................................................... 48
Anexo A - Especificação de material EM 4005 – PP com 20% Talco Preto....... 48
Anexo B - Especificação de material EM 4047 – PP com 40% Talco Preto ...... 50
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1 INTRODUÇÃO
Para se adequar as novas exigências do mercado em busca de maior
competitividade, às empresas tentam cada vez mais trabalhar reduzindo seus custos
sem reduzir a qualidade do produto e para isso, os custos da produção devem ser
minimizados e com maior rendimento possível.
O problema deste trabalho de conclusão de curso é: quantas vezes podemos
reprocessar o material plástico sem que ele perca sua qualidade, ou melhor, suas
características e propriedades?
Com foco neste problema, este trabalho de conclusão de curso visa
estabelecer dados através de um estudo sobre a perda das características
mecânicas e térmicas do material plástico durante o processo de injeção de peças
plásticas e, no reaproveitamento deste material reprocessado na produção desta
mesma peça sem alterar as características do produto final, evitando ao máximo o
descarte dos insumos, a elevação do impacto ambiental (já que a preocupação com
o meio ambiente pesa muito ao se investir em novas tecnologias e processos de
produção) e, consequentemente na redução do custo do produto vendido.
O tema deste trabalho é o estudo de viabilidade econômica e ambiental do
processo proposto para uma empresa reutilizar ao máximo um material plástico
reprocessado no processo de injeção de peças plásticas antes do seu descarte.
O objetivo geral é definir um padrão de aceitação através de testes práticos
de processo de injeção de peças plásticas e resultados de ensaios de laboratório
físicos e mecânicos de modo a reduzir o custo com a compra de matéria-prima
virgem, o estoque de material reciclado na empresa que é vendido e não se sabe ao
certo o seu destino final e o principal que é atender as especificações do cliente.
Os objetivos específicos são:
- Acompanhar e monitorar este processo de injeção até a finalização dos
ensaios de laboratório.
- Apresentar de forma clara e objetiva uma proposta para padronizar a
quantidade de material plástico reprocessado utilizado na injeção de peças plásticas.
15
- Implantar os procedimentos corretos para a separação dos materiais
reprocessados.
As melhorias propostas neste trabalho são voltadas para o estudo de
viabilidade econômica e garantia de produto final de qualidade assegurada do
processo de injeção de peças plásticas vendidas no ramo de autopeças, atendendo
as normas técnicas de especificação de material das montadoras Volkswagen e
Ford. Este estudo está focado na obtenção de resultados laboratoriais e
consequentemente na redução de custos.
O presente trabalho está organizado da seguinte forma:
No primeiro capitulo são definidos os objetivos gerais e específicos, a
justificativa, a delimitação do trabalho, além dos procedimentos metodológicos
estudados.
O segundo capítulo apresenta a revisão bibliográfica do tema, onde há a
abrangência dos conceitos necessários para o entendimento dos aspectos que
envolvem o processo de injeção de plásticos, a especificação da matéria prima
utilizada e suas propriedades.
No terceiro capítulo são apresentadas as propriedades físicas, mecânicas e
térmicas dos materiais plásticos.
No quarto capítulo os métodos de ensaios da matéria-prima, e nos capítulos
seguintes serão apresentados os resultados obtidos e as comparações com os
materiais e suas especificações.
Os capítulos seguintes apresentam as considerações finais, abrangendo as
conclusões obtidas com a efetivação do estudo, sugestões para pesquisas e
trabalhos futuros e as referências bibliográficas utilizadas nesta pesquisa.
A metodologia utilizada neste trabalho foi o Estudo de Caso, já que ele deve
ser usado quando: o tipo de questão de pesquisa é da forma “como” e “porque” por
serem explicativas e tratam de relações operacionais que ocorrem ao longo do
tempo mais do que com frequências e incidências (BRESSAN, 2006).
16
Esta metodologia também é aplicada ao Método Experimental, pois, tratam a
responder estas questões de forma que se obtenham estas respostas em situações
onde o investigador possa manipular o comportamento de forma direta, precisa e
sistemática, isolando-se variáveis como neste caso onde farei testes de laboratório.
Ao fazer isto, deliberadamente se isola o fenômeno estudado de seu contexto
(YIN,1981).
17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Este capítulo apresenta como bibliografia, conceitos referentes a matérias
plásticos; processo de transformação de materiais plásticos.
2.1 Materiais plásticos
Os materiais plásticos são derivados do petróleo. Sua melhor utilização exige
que seja trabalhado e transformado, passando por uma operação de refinação onde
o óleo bruto é fracionado em gás liquefeito, gasolina, querosene, óleo diesel, óleo
combustível, solventes, parafinas, asfalto e outros derivados. Foi à necessidade de
encontrar um meio barato de prolongar a luz do dia, que o homem antigo, produziu o
primeiro derivado do petróleo utilizado economicamente: o querosene de iluminação,
líquido esverdeado, de cheiro desagradável, chamado, na época, óleo de carvão
(CORAZZA FILHO, 1985).
Os materiais plásticos pertencem ao grupo dos elementos orgânicos da
química, e são classificados de acordo com a matéria-prima utilizada, podem ser:
inorgânicos, orgânicos e mistos. Entre os primeiros estão os sais minerais,
pigmentos, ácido sulfúrico, soda cáustica, cloro e outros. Ao segundo grupo
pertencem os plásticos, resinas, produtos farmacêuticos, pesticidas, inseticidas,
óleos, detergentes, cosméticos e explosivos. Mistos são as tintas, vernizes, ceras
fertilizantes.
Na produção nacional conforme (CORAZZA FILHO, 1985, p. 9) “a indústria
petroquímica representa cerca de 90% da indústria química, fabricando seus
produtos a partir dos constituintes de gás natural ou de subprodutos do petróleo”.
Os plásticos, neste contexto, podem ser definidos como materiais artificiais,
geralmente de origem orgânica, que em algum estágio de sua fabricação adquiriram
condições plásticas. Assim, eles podem ser moldados com a ajuda de calor e
pressão e com o emprego de moldes.
Conforme (BLASS, 1988) os materiais plásticos são atualmente utilizados
para a produção de uma gama variada de artigos de forma geométrica variada,
suprindo requisitos funcionais os mais diversos de uma maneira eficaz e econômica.
18
Sua utilização intensiva requer, contudo, um conhecimento de sua natureza,
comportamento, possibilidades e limitações.
A palavra “plástico” é um termo geral que significa “capaz de ser moldado”.
Os materiais comumente designados como plásticos não têm necessariamente essa
propriedade, mas a exibiram em algum momento de sua fabricação, quando então
foram moldados. Outros materiais, como o aço ou o vidro, contudo, também
apresentam essa característica, e não são considerados como materiais plásticos.
A primeira referência a um produto que poderia ser classificado como plástico,
data de 1862, quando o químico inglês Alexander Parkes patenteou e exibiu em
exposições peças feitas com um material que denominou “Parkesina”. Essa
parkesina era um material celulósico, resultante do tratamento de resíduos de
algodão (que sobravam da indústria têxtil) com ácido nítrico e sulfúrico, em presença
de óleo de rícino.
Os plásticos possuem vantagens técnicas e limitações. As vantagens são:
baixa densidade; consumo de energia consideravelmente menor do que a
empregada para outros materiais; condutividade térmica muito pequena quando
comparada aos metais; resistência aos ácidos fortes; baixo coeficiente de fricção ou
atrito; facilidade de pigmentação, processamento e no projeto de peças com muitos
detalhes, não necessitando de montagem. As limitações devem-se principalmente
pela sua dureza superficial (resistência à abrasão); resistência à temperatura e ao
intemperismo; flamabilidade; expansão térmica; e cargas eletrostáticas (estática),
sendo superáveis desde que os plásticos recebam cargas e/ou aditivos especiais
(CORAZZA FILHO,1985).
Existem dezenas de famílias de plásticos de composições, origens,
propriedades e aplicações das mais variadas. Classificamos os plásticos em dois
grupos: os materiais termofixos ou termoestáveis e os materiais termoplásticos. Os
materiais termofixos ou termoestáveis requerem para sua moldagem ou elementos
calor e pressão. Na primeira aplicação de calor, estes materiais tornam-se moles e
plásticos e, transformam-se quimicamente e endurecem. Quando atingem este grau
de dureza, permanecem nesta condição e mesmo reaquecidos não se tornam mais
moles. Os termoplásticos, de uma forma geral, podem ser reprocessados em
19
máquinas convencionais usadas para moldagem por injeção, moldagem por sopro,
moldagem por injeção sopro conjugados, moldagem a vácuo e extrusão em geral.
A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de
repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por muitas
(dezenas de milhares) de unidades de repetição denominadas meros, ligadas por
ligações covalentes.
A matéria-prima para produção de um polímero é o monômero, isto é, uma
molécula com uma (mono) unidade de repetição. Dependendo do tipo de monômero
(estrutura química), do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação
covalente, podemos dividir os polímeros em três grandes classes: plásticos,
borrachas e fibras (CANEVAROLO JR., 2010).
2.2 Processo de transformação de materiais plásticos – Injeção
A injeção é o principal processo de fabricação de peças de plástico. Cerca de
60% de todas as máquinas de processamento de plásticos são injetoras. Com elas
podem ser fabricadas peças desde miligramas até 90 kg (MICHAELI et al., 1995).
Máquinas injetoras são máquinas universais com função que abrange a
produção descontinuada de peças, preferencialmente a partir de fundidos
macromoleculares, apesar de a moldagem ocorrer sob pressão.
A Figura 1 mostra uma imagem de uma máquina injetora.
Figura 1: Foto ilustrativa de Injetora Horizontal 2400T Fonte: (CARAMURU, 2008, s.p.)
A máquina injetora é dividida em unidade de injeção e unidade de
fechamento.
20
Na unidade de injeção, o material é colocado no funil onde começa a ser
fundido e em seguida plastificado pela rosca que tem a função de homogeneizar,
transportar, dosar e injetar o material no molde.
A unidade de injeção é ilustrada na Figura 2.
Figura 2: Máquina Injetora Fonte: (CARAMURU, 2008, s.p.)
A unidade de fechamento das injetoras assemelha-se a uma prensa
horizontal. A placa de fixação no lado do bico de injeção é fixa e a placa de fixação
do lado do fechamento é móvel, de maneira que ele desliza sobre quatro colunas.
Sobre estas placas de fixação verticais são fixados os moldes (MICHAELI et al.,
1995).
O molde de injeção é um conjunto de placas de aço, montadas em
determinada ordem, capaz de reproduzir, através de suas cavidades, o produto
desejado (SENAI, 2009).
Um elemento funcional móvel é a unidade de extração com as placas de
extração e os extratores. Ao final do resfriamento, o molde é aberto pela unidade de
fechamento.
Os pinos de extração são movimentados em direção à peça por um cilindro
hidráulico, sendo extraída da cavidade pelos extratores de maneira a cair fora do
molde.
O ciclo de injeção é definido pela Figura 3 a seguir:
21
Figura 3: Ciclo de injeção Fonte: (SENAI, 2009, p. 9)
No primeiro estágio do ciclo de injeção ocorre o fechamento do molde (1)
seguindo do avanço da unidade de injeção (2) que faz com que o bico de injeção
encoste-se à bucha de injeção do molde, em seguida temos a Injeção do Plástico (3)
que está no estado fundido. O material fundido não retorna pelos filetes da rosca de
plastificação, graças a um dispositivo mecânico que está acoplado à rosca de
plastificação chamado Anel de bloqueio que impede o contra-fluxo.
A seguir temos a Pressão de Recalque (4), que mantém o plástico
compactado no interior do molde. Após o recalque há o Recuo da Unidade de
Injeção (5) e posteriormente a Dosagem (6), onde a rosca de plastificação irá girar e
fazer com que o material plástico no estado sólido, seja introduzido no cilindro de
injeção através de um funil, ao mesmo tempo também a rosca de plastificação se
direcionará para o sentido oposto ao da injeção, ou seja, ele recuará e neste recuo
pela ação do atrito, pressão e temperatura, o material plástico que estava no seu
estado sólido funde-se, dosa e prepara a máquina para o próximo ciclo.
Nota-se que o Tempo de Resfriamento no Ciclo de Injeção ocorre desde o
final da Injeção do Plástico, até a Extração da Peça (7) (SENAI, 2009).
2.3 Divisão dos termoplásticos – O Polipropileno
22
O polipropileno (PP) é um polímero termoplástico de estrutura semicristalina
do grupo das poliolefinas, de massa molar entre 80.000 e 500.000, com densidade
em torno de 0,90 g/cm³, índice de refração= 1,49, Tg (temperatura de transição
vítrea) = 4-12°C e Tm (temperatura de fusão) = 165-175°C. A alta cristalinidade do
PP, entre 60 e 70%, lhe confere elevada resistência mecânica, rigidez e dureza
(BLASS, 1988).
O PP (polipropileno) é um dos materiais plásticos mais utilizados para
obtenção de peças para o ramo automobilístico assim como o ABS (acrilonitrila
butadieno estireno) e o PA (poliamida).
O PP foi desenvolvido em 1957 pela Montecatini em Milão, com base nos
estudos do Professor G. Natta e nos catalisadores desenvolvidos por Ziegler (organo
metálicos) sendo, introduzido no mercado por volta de 1959. O termoplástico é
obtido pela polimerização do propeno ou propileno (SENAI, 2003).
O propeno ou propileno é uma olefina que, sob pressão atmosférica, passa do
estado gasoso a -48˚C. Pode ser obtido através da pirólise de hidrocarbonetos mais
pesados (naftas) ou, ainda, da recuperação dos gases de refinaria.
Na primeira fase da reação de decomposição térmica, há a ruptura de uma
ligação covalente entre átomos de carbono, formando-se dois radicais livres.
A estabilização destes radicais ocorre pela migração de átomo de hidrogênio,
dando origem a um átomo alcano e um alceno.
Para se obter a polimerização do propeno, “o propileno deve estar
extremamente puro. A água deve estar ausente, pois destrói o catalisador, enquanto
que o metil acetileno também deve ser retirado, pois age como iniciador de ligações
cruzadas”.
Na polimerização do propeno, emprega-se a técnica de polimerização em
solução, sendo que, os diluentes normalmente usados, são hidrocarbonetos da
fração C6 e C8 .
23
Os iniciadores usados são produtos obtidos pela reação de compostos
organo-metálicos, conhecidos como catalisadores de Ziegler-Natta, principalmente o
triaquil alumínio e o tetra cloreto de titânio.
A pressão do reator é de 35 a 40 atm e a temperatura é controlada entre 50 e
100˚C. Devido a reação ser altamente exotérmica, a remoção do calor e
conseqüente controle de temperatura devem ser criteriosamente executados
(SENAI, 2003).
A reação de polimerização é mostrada na figura 4 abaixo.
Figura 4: Reação de polimerização do polipropileno
Fonte: (PORTAL SÃO FRANCISCO, s.d., s.p)
Como o PP possui grupos pendentes de –CH³ (metil) na sua estrutura, as
posições destes grupos influenciam sobre as propriedades finais do polímero. A
posição dos radicais metilas ao longo da cadeia polimérica depende do catalisador
empregado durante a polimerização do propeno.
O Polipropileno comercial utiliza catalisadores de Ziegler-Natta (estéreo-
específicos) e apresenta uma estrutura isotática, pois os radicais metilas ocupam a
mesma posição relativa no espaço.
Este material tem propriedades que dependem do seu grau de cristalinidade,
ou seja, se o material tem um alto peso molecular, terá uma alta viscosidade no
estado fundido, o que dificultará com que o PP fique mais cristalino. Isto traz
aumento na resistência ao impacto, porém diminui sua resistência a tração, sua
dureza e sua rigidez.
Outra variável importante que pode alterar as propriedades do material é a
velocidade de resfriamento da peça moldada.
A tabela 1 ilustra as propriedades afetadas pela velocidade de resfriamento.
24
Tabela 1: Propriedades afetadas pela velocidade de resfriamento Fonte: (SENAI, 2003, p. 79)
Pode-se também ter um material com maiores propriedades de impacto com
introdução de elastômero através de copolimerização ou por produção de blendas
ou até mesmo reforçando o material plástico com cargas como talco, fibra de vidro,
carbonatos de cálcio entre outros.
2.4 Cargas
Cargas são aditivos incorporados aos polímeros cuja principal finalidade é
diminuir o custo dos produtos podendo ou não alterar as propriedades do material
tanto no processo como no produto final (SENAI, 2003).
Existem 3 tipos de cargas no qual podemos classificar como cargas de
enchimento que tem a função de apenas reduzir o custo do produto, cargas de
reforço que alteram as propriedades do produto e cargas funcionais que alteram as
propriedades específicas do produto como condutividade elétrica ou condutividade
térmica.
As cargas podem ser classificadas quanto a sua natureza ou origem como:
• Cargas inorgânicas ou cargas minerais.
• Cargas orgânicas.
• Cargas metálicas.
Com a crise do petróleo nos anos 60 e 70 os materiais poliméricos atingiram
preços muito elevados. Para reduzir um pouco os custos da fabricação, os
transformadores adotaram um procedimento antigo como meio de viabilização
25
econômica: o uso de cargas minerais de baixo custo como aditivos em plásticos e
borrachas com fins não reforçantes (RABELLO, 2000).
A necessidade despertou interesse maior pelo uso técnico de cargas, levando
a grandes desenvolvimentos nesta área, de modo que hoje as cargas se constituem
no aditivo mais empregado nos plásticos (RABELLO, 2000).
As vantagens da presença da carga no material plástico são: a melhoria na
estabilidade dimensional e diminuição a retração no resfriamento. Apresentando
suas desvantagens: o material fundido vai aumentar sua viscosidade, dificultando o
processamento, além de diminuir a resistência ao impacto e muitas vezes uma maior
propagação de trincas.
Existem diversos tipos destas cargas minerais que são usadas atualmente em
polímeros sendo elas:
• Carbonato de Cálcio
• Alumina tri-hidratada
• Silicas; diatomita, sílica gel
• Silicatos; caolin, talco, mica.
• Sulfato de bário
• Antracita
• Fibras de vidro ou microesferas ôcas de vidro
A figura 5 apresenta a micrografia eletrônica de alguns tipos de cargas.
26
Figura 5: Micrografia eletrônica de: (a) carbonato de calcio moido; (b) sílica microcristalina; (c) talco e (d) muscovita, mica. Fonte : (DE PAOLI, s.d, s.p.).
2.5 Talco
O talco é uma carga mineral muito utilizada em diversas aplicações. A maior
parte da produção de talco destina-se às indústrias de produtos minerais não
metálicos (cerâmica), indústria de papel e papelão, indústria da borracha, indústria
química (tintas e vernizes, defensivos agrícolas), indústria de produtos farmacêuticos
e veterinários, indústria de perfumarias, sabões e velas, indústria de materiais
plásticos, indústria têxtil e indústria de produtos alimentares (CAMPOS, 2001).
O gráfico 1 a seguir mostra a porcentagem do consumo do talco no ano de
2000 em diversos setores.
27
Gráfico 1: Consumo Setorial de talco no ano de 2000 Fonte: (CAMPOS, 2001, s.p.)
Na indústria do plástico o talco pode ser utilizado em elastômeros,
termoplásticos e termofixos. Exemplos polipropileno, polietileno, EPDM, PVC, entre
outros.
No caso de adição de talco no polipropileno, sua maior utilização é na área
automotiva e eletrodoméstica, aumentando à dureza do produto, sua resistência à
flexão, além de estabilidade dimensional e boa qualidade de superfície do produto
(WIEBECK, HARADA, 2005).
Dentre as peças fabricadas na indústria automobilística em PP com adição de
talco em 20 ou 40 %, podemos destacar a produção de conjuntos de filtros de ar
para automóveis e caminhões, painéis, laterais de porta, molduras, puxadores, pára-
choques entre outros.
28
3 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS – PROPRIEDADES FÍSICAS
O desempenho dos materiais está relacionado com uma série de
características significativas, distribuídas em três grandes grupos: as propriedades
físicas, as propriedades químicas e as propriedades físicas – químicas (MANO,
1991).
Estas propriedades são mensuradas em testes de laboratório.
As propriedades físicas são aquelas que não envolvem qualquer modificação
estrutural a nível molecular dos materiais. Dentre elas estão as propriedades
mecânicas, térmicas, óticas e elétricas. Essas características são avaliadas por
métodos clássicos seguindo as seguintes normas mundiais:
• ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (Brasil);
• ASTM – American Standards for Testing and Materials (EUA);
• BS – British Standards (Britânica);
• DIN – Deutsche Institut fur Normung (Alemã);
• AFNOR – Association Française de Normalisation (Francesa);
• ISO – International Organization Standardization (Internacional).
3.1 Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas compreendem a totalidade das propriedades que
determinam a resposta dos materiais às influências mecânicas externas. São
manifestadas pela capacidade de esses materiais desenvolverem deformações
reversíveis e irreversíveis, e resistirem à fratura.
3.1.1 Índice de Fluidez
A medida do índice de fluidez (ou Melt Flow Rate) foi desenvolvida na
Inglaterra, no início da produção comercial do polietileno. A intenção original era
determinar um índice de processabilidade, fácil de ser obtido, para fins de controle
da qualidade. O método é atualmente usado com este mesmo propósito, para uma
grande variedade de termoplásticos (CANEVAROLO JR., 2010).
O procedimento para a determinação do índice de fluidez é descrito pela
norma ASTM D1238-00. Diz respeito à medida da taxa de fluxo de um polímero
29
através de um orifício de dimensões especificadas, sob condições pré-estipuladas
de carga, temperatura e posição de pistão no plastômetro. O peso do polímero
extrudado em dez minutos de experimento é o índice de fluidez do polímero.
3.1.2 Resistência a Tração
A resistência à tração é avaliada pela carga aplicada ao material por unidade
de área, no momento da ruptura. Os polímeros têm valores de resistência à tração
muito baixos (abaixo de 10 kgf./mm²). Estes resultados são comumente expressos
tanto na literatura quanto na indústria, em MPa, Pa, N/m², kgf./mm². Os métodos
ASTM D412, D638 e D882 descrevem os ensaios (MANO, 1991).
3.1.3 Resistência ao impacto Izod / Charpy
A resistência ao impacto representa a tenacidade ou a resistência de um
material rígido à deformação a uma velocidade muito alta. Uma distinção deve ser
feita entre materiais quebradiços ou frágeis e resistentes ou tenazes (MANO, 1991).
O principal parâmetro para quantificar a resistência ao impacto é a energia
absorvida pelo material. Para medir a resistência ao impacto do tipo Izod ou Charpy,
são especificadas as normas BS 2782 e ASTM D-256 e consiste em um pêndulo
liberado de uma altura fixa, que oscila para bater e quebrar uma amostra
posicionada no ponto mais baixo da oscilação, e que depois continua seu
movimento até uma altura máxima medida no final da primeira oscilação. Um entalhe
com dimensões controladas é feito no corpo de prova imitando uma trinca. A fratura
se inicia nas vizinhanças da ponta do entalhe e se propaga através da seção
transversal da amostra. Este se comporta como um agente concentrador de tensão,
minimizando a deformação plástica e reduzindo o espalhamento da energia para a
fratura. A energia necessária para romper o corpo de prova é a soma das energias
para iniciar a propagação a trinca. Variações no ângulo da ponta do entalhe
permitem caracterizar quanto o polímero é sensível ao entalhe (trinca)
(CANEVAROLO JR., 2010).
3.1.4 Alongamento a Ruptura
O alongamento na ruptura representa o aumento percentual do comprimento
das peças sob a tração, no momento da ruptura. Observa-se que grandes
30
alongamentos na ruptura (até 900%) são características dos polímeros. Os métodos
de ensaios usados são os mesmos aplicados para a determinação da resistência a
tração (MANO, 1991).
3.1.5 Densidade
Os plásticos apresentam densidade relativamente baixa se comparados a
outros materiais. A faixa de variação dos plásticos estende-se de aproximadamente
0,9 g/cm³ até 2,3 g/cm³. O polietileno e o polipropileno possuem densidade menor
que da água, portanto é fácil identificar e separar estes materiais dos outros mais
pesados (MICHAELI et al., 1995)
3.1.6 Teor de carga
É a determinação de teor de cargas ou reforços pela queima da fase de
material plástico a temperatura acima de 600ºC. O teor de cinzas é determinado pela
quantidade de carga numa amostra após a queima do plástico, assim é expresso
pela divisão do peso das cinzas pelo peso da amostra original, multiplicada por 100,
para se obter o resultado em porcentagem. O método ASTM D-2584 descreve o
ensaio (WIEBECK, HARADA, 2005).
Utiliza-se o material plástico em grânulos, pó ou pedaço pequeno cortado
diretamente de uma peça.
O ensaio consiste em queimar o material plástico por 60 minutos em uma
mufla a uma temperatura que pode variar de 525 a 575 °C. As cinzas que sobrarem
após esta queima, são as cargas encontradas no material.
Para fazer o cálculo da porcentagem da carga encontrada no material
plástico, deve se a fazer o seguinte cálculo conforme Fórmula 1 abaixo:
% cinzas = m3 - m1
x 100
m2
Fórmula 1: Cálculo para determinação do teor de carga Fonte: (O AUTOR, 2011)
Em que:
31
m1 = massa do cadinho (cadinho é o reservatório onde se coloca o material)
m2 = massa da amostra
m3 = massa após calcinação
3.2 Propriedades térmicas
As propriedades térmicas nos polímeros são observadas quando a energia
térmica, isto é, o calor, é fornecido ou removido do material; são maus condutores
de calor. A capacidade de transferir calor é medida pela condutividade e pela
difusibilidade térmica. A capacidade de armazenar calor é avaliada pelo calor
específico; as alterações de dimensões são estimadas através da expansão térmica
e por outro lado, as modificações observadas nos materiais quando sujeitos a
variações de temperatura e incluem as temperaturas de fusão cristalina (Tm) e de
transição Vítrea (Tg) (MANO, 1991).
3.2.1 Amolecimento VICAT
Esta análise se destina a estabelecer uma caracterização da resistência
térmica de termoplásticos de engenharia.
Desta forma, a temperatura na qual uma agulha de secção transversal circular
com área igual a 1 mm², penetra 1 mm de profundidade em um corpo de prova de
material termoplástico; sob carga específica (geralmente 1 kg) e utilizando uma
velocidade de aquecimento pré-selecionada, define o ponto Vicat.
Os dados obtidos, a partir desta análise, podem ser usados para comparar a
resistência térmica (ou ponto de amolecimento) de termoplásticos (WIEBECK,
HARADA, 2005).
O método ASTM D 1525 descreve o ensaio.
A figura 6 ilustra o aparelho para determinação de ponto de amolecimento
VICAT.
32
Figura 6: Aparelho para determinação de ponto Vicat Fonte: (WIEBECK, 2005, p 34).
3.2.2 Temperatura de distorção - HDT
O procedimento de ensaio é normalizado pela ASTM D 648, DIN 53461 e ISO
R 75. Uma carga padrão é aplicada sobre uma barra de dimensões padronizadas
imersa em um banho de óleo para produzir tensões nominais em flexão
especificadas pela norma (Método A σ=1,90 MPa; Método B σ=0,45 MPa e Método
C σ=8 MPa). A temperatura é elevada a uma taxa constante de 120ºC ±10ºC/h e a
temperatura na qual se observa 0,2% de deflexão é considerada como o HDT do
material (CORREA, 2007).
A figura 7 ilustra o aparelho para determinação de HDT.
33
Figura 7: Aparelho para determinação de HDT Fonte: (CORREA, 2007, s.p.)
34
4. MATERIAIS E MÉTODOS DE ENSAIOS
Para este estudo de caso, foram selecionados dois tipos de materiais
plásticos que apresentam inúmeras aplicações na indústria automotiva. São eles o
Polipropileno com 20% de talco e o Polipropileno com 40 % de talco.
4.1 Materiais
4.1.1 PP com 20 % de talco
Foi adicionado ao PP, 20% de talco. Como vimos neste trabalho de conclusão
de curso, este tipo de material é bastante procurado na indústria automotiva por
tornar o material com melhores resistências, melhor estabilidade dimensional e
também pela economia já que o talco barateia o custo do material. Este material tem
uma boa processabilidade em máquinas injetoras, a presença de carga aumenta um
pouco sua resistência a temperaturas e consideravelmente sua estabilidade
dimensional, além de melhorar sua resistência à tração. Porém em relação ao PP
virgem, sua resistência ao impacto diminui já que o material fica mais rígido e
respectivamente sua elasticidade diminui.
Com base na especificação de material “EM nº: 4005” da empresa Sogefi
Filtration (conforme anexo A), obteve-se os seguintes valores que serão usados
como padrões especificados.
A Tabela 2 mostra as especificações de cada ensaio para o material PP +
20% de talco
Tabela 2: Especificações do material PP + 20% de talco Fonte: (O AUTOR, 2011)
35
4.1.2 PP com 40 % de talco
O outro material considerado para estudo foi o polipropileno que, por ter uma
grande quantidade de talco na sua composição (60% polipropileno e 40% talco),
torna-se um material desvantajoso em relação PP com 20% de talco nos aspectos
de custo, sua fluidez é maior e consequentemente melhor para processamento, sua
resistência à tração é um pouco maior, sua estabilidade dimensional melhora, mas,
em consequência, o material fica mais quebradiço porque perde sua tenacidade
devido a perca de flexibilidade e alongamento a ruptura.
Com base na especificação de material EM nº: 4047 rev. D da empresa
Sogefi Filtration (conforme anexo B), obteve-se os seguintes valores que serão
usados como padrões especificados.
A Tabela 3 mostra as especificações de cada ensaio para o material PP +
40% de talco
Tabela 3: Especificações do material PP + 40% de talco Fonte: (O AUTOR, 2011)
4.2 Métodos de ensaios
Para este estudo do comportamento dos materiais PP + 20% talco e PP +
40% de talco foram realizados testes de laboratório dos materiais plásticos virgens
injetados em molde de corpos de prova em máquina injetora de 150 toneladas de
força de fechamento. Após cada injeção, o material foi moído e injetado novamente,
36
passando pelo processo de moagem e injeção por mais três vezes. Para cada vez
injetado, foi retirado amostras para submeter a ensaios de laboratório sendo eles:
- Índice de Fluidez
- Calcinação (teor de carga)
- Resistência ao impacto IZOD com entalhe
- Resistência à tração
- Alongamento a Ruptura
- Amolecimento VICAT
- HDT
- Densidade
A empresa Produmaster que produz material plástico para diversas
aplicações forneceu os materiais plásticos, as injeções dos corpos de provas, as
quatro moagens além também de ter realizado os testes de laboratório para
obtenção dos resultados que serão apresentados neste trabalho.
4.2.1 Índice de fluidez
O procedimento para a realização do ensaio de índice de fluidez segue
descrito:
1) Verificou se o cilindro estava nivelado. Colocou a matriz capilar no cilindro.
2) Ajustou para a temperatura de 230 ºC.
3) Carregou o cilindro de extrusão com a quantia pré-determinada conforme
tabela.
4) Colocou o peso de 2,16 kg sobre o pistão de extrusão e iniciou as medidas,
coletando o extrudado em intervalos de tempos.
5) Coletou 5 amostras.
6) Após o término da coleta, descarregou o material restante, retirou a matriz
capilar e limpou o barril e a matriz.
7) Após o resfriamento, pesou as amostras extrudadas e calculou o índice de
fluidez em g/10 min pela fórmula 2 abaixo:
ÍNDICE DE FLUIDEZ (g/10 min)
= M x 600 t
37
Fórmula 2: Cálculo para determinação do índice de fluidez Fonte: (O AUTOR, 2011)
Em que:
= massa média das amostras (g)
= intervalo de tempo de corte (s)
4.2.2 Calcinação (Teor de carga)
Para determinar o teor de carga adicionada ao material foi realizado o
seguinte procedimento pela técnica do laboratório da Produmaster:
1) Ligou a mufla e regulada para atingir uma temperatura de 550 °C.
2) Pesou os cadinhos vazios (m1) e as amostras (m2).
3) Colocou os cadinhos na mufla, ligou o sistema de exaustão e aguardou
por uma hora a queima total do material.
4) Após o resfriamento de 15 minutos das amostras, pesaram-se os cadinhos
com as cinzas para obter, enfim, os teores de cargas.
4.2.3 Resistência ao Impacto IZOD com entalhe
A figura 8 ilustra a figura do corpo de prova e suas medidas que
correspondem com as medidas da tabela 4 logo a seguir:
Usou-se o método de impacto Izod com entalhe neste ensaio (método A) no
qual o corpo de prova injetado é preso na vertical e golpeada no lado do entalhe.
Figura 8: Corpo de prova para teste de impacto
M t
38
Fonte: (SENAI, 2009, p 145)
Tabela 4: Dimensões dos corpos de prova Fonte: (SENAI, 2009, p 146)
A Fórmula 3 ilustra como foi obtido o resultado:
Resist. Ao Impacto
(J/m) =
Energia absorvida (Kpcm) x 9,81 m/s² Espessura do corpo de prova (cm)
Fórmula 3: Cálculo para determinação da resistência ao impacto Fonte: (O AUTOR, 2011)
4.2.4 Resistência à tração e alongamento a ruptura
Para estes ensaios, foi utilizado o aparelho Dinamômetro da marca Kratos
K200. Com este aparelho, obtivemos os resultados de tração e alongamento à
ruptura.
Foram injetados corpos de provas em máquina convencional de injeção
conforme ASTM D638-81 e seguiram-se os seguintes passos.
- Condicionou os corpos de prova à temperatura e umidade ambientes, por 12
horas.
- Selecionou a velocidade tal que proporcione a ruptura entre 1/2 e 5 minutos
do início do teste.
- Mediu a largura e a espessura dos corpos de prova, sendo seu produto a
área da secção transversal.
39
- Fez duas marcas na área de teste dos corpos de prova, a uma distância de
50 mm uma da outra, tomando o cuidado de utilizar para a marcação um
instrumento adequado para não causar redução alguma na secção transversal, de
forma que a ruptura ocorra entre as marcas e não sobre elas.
- Escolheu a célula e a escala de cargas adequada do dinamômetro, de forma
a registrar uma carga máxima entre 20% e 80% do total da escala escolhida.
- Zerou o dinamômetro.
- Fixou o corpo de prova entre as garras do dinamômetro, apertando o
suficiente para que ele não deslizasse durante a aplicação da tração, porém, nem
tanto a ponto de amassar o corpo de prova.
- Acionou o equipamento ajustado à velocidade adequada, acompanhou o
alongamento sofrido pelo corpo de prova (distanciamento entre as marcas) com uma
régua.
- Anotou a carga máxima registrada pelo equipamento bem como a distância
entre as marcas no momento da ruptura (alongamento sofrido até a ruptura).
A fórmula 4 indica o cálculo para encontrar a resistência à tração dos corpos
de prova.
Resistência à tração =
carga máxima na ruptura (Kgf ou Lb ou N)
área da secção transversal (mm² ou m² ou pol²)
Fórmula 4: Cálculo para resistência à tração Fonte: (O AUTOR, 2011)
A fórmula 5 indica o cálculo para encontrar o alongamento à ruptura levando
em consideração a distância entre as marcas feitas no corpo de prova.
Alongamento (%) = distância final - distância inicial x 100
distância inicial Fórmula 5: Cálculo para alongamento à ruptura Fonte: (O AUTOR, 2011)
40
4.2.5 Amolecimento VICAT
Para obter a temperatura de amolecimento VICAT foi utilizado o método
descrito na norma ASTM D1525 que pede uma quantidade de 2 amostras,
aquecimento de 50 +/- 5 °C por hora e uma carga de 1 kg.
Os corpos de provas tinham dimensões padronizadas de 12 mm de largura,
12 mm de comprimento e 3 mm de altura.
Colocou o corpo de prova no suporte sob a agulha de modo que a agulha
estivesse no centro do corpo de prova e a uma distância de 2 mm do mesmo.
Deu-se início a penetração da agulha registrando a temperatura a cada 0,1
mm de penetração, até a profundidade total de 1 mm. A partir da média destes
resultados, encontrou o amolecimento VICAT dos materiais estudados.
4.2.5 HDT
Foi utilizado o método da norma ASTM D648 para obtenção dos resultados
de HDT dos materiais. Os corpos de provas tinham como dimensões:
b = 5 mm (espessura da amostra)
c = 127 mm (comprimento da amostra)
h = 13 mm (altura da amostra)
Pela formula 6 abaixo, determinou-se os pesos a serem utilizados para o
ensaio:
P = 2 x 1,82 x b x (hxh)
3.L Fórmula 6: Cálculo para determinação do peso a ser utilizado Fonte: (O AUTOR, 2011)
Em que:
1,82 = tensão máxima do método A em MPa
L = Distância entre os apoios (100 mm)
41
Obteve-se o seguinte resultado:
P = 2 x 1,82 x 5 x 169
300
= 10,25
A partir deste resultado, decidiu-se que deve utilizar um peso de 4.16 kg, um
de 2,08 kg e um peso de 0.52 kg totalizando 6,76 kg e colocou na parte superior do
equipamento, colocou o corpo de prova e ligou o equipamento. Escolheu a
velocidade de aquecimento de 120 °C / hora. Quando o corpo de prova atingiu a
deformação de 0,25 mm apresentada no medidor, foi registrado o valor da
temperatura mostrada no termômetro.
4.2.6 Densidade
A Norma ASTM - D 792 descreve este ensaio.
A técnica do laboratório da Produmaster adotou o seguinte método:
- Pesou o corpo de prova e anotou sua massa como A
- Separou um fio de cobre, suficientemente longo para ser imerso até
aproximadamente a metade do becker
- Encheu cerca de ¾ do becker com água destilada. A água deve estar limpa,
livre de partículas e bolhas de ar.
- Prendeu o corpo de prova no fio de cobre e ligou a balança analítica
- Certificou que nem o corpo de prova e nem o fio de cobre não encostavam
no becker.
- Certificou que o corpo de prova estava completamente submerso na água
destilada.
- Pesou o corpo de prova submerso no sistema e anotou sua massa como B - Retirou o corpo de prova do fio de cobre
- Pesou o fio de cobre submerso no sistema e anotou sua massa como W
A fórmula 7 ilustra a fórmula para obter a densidade do material plástico
Densidade (g/cm³) = ___A___ x 0,9976
(A + W – B)
42
Fórmula 7: Cálculo para determinação da densidade Fonte: (O AUTOR, 2011)
43
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A tabela 5 mostra os resultados obtidos pelos ensaios realizados nas
amostras com 20% de talco adicionado ao PP.
Tabela 5: Resultados encontrados nos ensaios Fonte: (O AUTOR, 2011)
Densidade: Podemos perceber que o PP + 20% talco se manteve dentro do
especificado, mas a partir da 3ª moagem, ele já se encontra no limite inferior da
especificação de material. Em relação à densidade, este material pode ser
reprocessando 4 vezes.
Índice de Fluidez: A partir da 4ª moagem, o material mostrou resultados
acima do especificado o que nos limita a utilizar apenas material processado por 3
vezes para atender ao especificado.
Resistência ao impacto: Houve uma perda significativa de mais de 10% em
relação ao material inicial (sem reprocessamento) e sua 4ª moagem, mesmo assim o
material atende ao especificado.
Teor de carga, resistência à tração, alongamento à ruptura: O material
mesmo após as 4 moagens atende aos especificados.
Vicat e HDT: Nos 2 ensaios que caracterizam as propriedades térmicas do
material, podemos constatar que a partir da 4ª moagem o material não atende ao
especificado.
44
A tabela 6 mostra os resultados obtidos pelos ensaios realizados nas
amostras com 40% de talco adicionado ao PP.
Tabela 6: Resultados encontrados nos ensaios Fonte: (O AUTOR, 2011)
Densidade: Não houve uma perda considerável de peso do material.
Índice de Fluidez: A presença de talco neste material em maior quantidade
em relação ao PP + 20% talco garante pouco aumento no índice de fluidez entre as
amostras.
Resistência ao impacto, teor de carga e HDT: Também foi pequena a
perda de resistência ao impacto e de carga no material o que mostra que o material
continua atendendo ao especificado mesmo após as 4 moagens.
Resistência à tração, alongamento à ruptura: Com uma perda de mais de
20% no alongamento à ruptura entre o material inicial e sua 4ª moagem,
percebemos que o material perdeu um pouco a sua flexibilidade o que o deixa com
uma resistência à tração cada vez menor, o que é comprovado na 4ª moagem
quando o material esteve fora do especificado na resistência à tração.
Vicat: Na 3ª moagem, o PP com 40% de talco atingiu seu limite inferior da
especificação e na moagem seguinte acabou não atendendo mais a especificação
do material.
45
6 CONCLUSÕES
O objetivo proposto neste trabalho foi estudar as características dos materiais
plásticos reprocessados para responder a questão de que os materiais plásticos
reprocessados podem ser utilizados na produção de peças injetadas para o ramo de
autopeças.
A pesquisa contemplou plenamente este objetivo e responde
satisfatoriamente o problema de não se saber ao certo quantas vezes o material
poderia ser reprocessado sem perder as características que atendem as normas
regulamentadoras para peças plásticas para o ramo automotivo.
Com esta pesquisa, podemos afirmar que a partir da 4ª moagem o
Polipropileno com 20 ou 40% não atende o limite especificado para atender as
características do produto final.
Como margem de segurança, podemos estabelecer que partindo do material
virgem sendo reprocessado em até 3 vezes, poderemos produzir peças para o ramo
de autopeças e atender as especificações técnicas dos produtos sem correr o risco
de quebra de qualidade no decorrer da vida útil do produto.
Poderá ser feito sequência deste trabalho para aprofundar os estudos,
abrindo um leque maior aos outros materiais utilizados para a mesma aplicação
como, por exemplo, o ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno), PE (Polietileno) e até
mesmo o PP sem carga. Poderá ser feito também um estudo com outros métodos
de transformação de materiais plásticos como extrusão e sopro.
Novos estudos podem abranger também a parte de custo que não foi utilizada
neste trabalho, já que a utilização de material moído reduz a compra de material
virgem, além também do estudo sobre a segregação e identificação do material para
que se tenha controle absoluto da quantidade de reprocessabilidade do material
plástico.
46
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47
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Quartely, Vol 26, 1981
48
ANEXO A – Especificação de material EM 4005 – Polipropileno com 20% Talco
49
50
ANEXO B – Especificação de material EM 4047 – Polipropileno com 40% de talco
51
52