miscibilidade da blenda

O maior problema surge no caso das blendas imiscíveis, pois misturar dois polímeros imiscíveis PET E PEAD constitui-se em um grande problema, devido ao material resultante (blenda) apresentar difícil processamento. Isto acontece porque não há adesão entre os polímeros, isto é, a tensão interfacial entre os materiais é muito alta.

A melhora da compatibilidade pode ser feita de duas formas:

a) Um método consiste em utilizar agentes compatibilizantes para melhorar a interação, isto é, a adição de um terceiro componente a mistura, o qual aumenta a adesão entre os polímeros e melhora as propriedades mecânicas do material resultante.

b) Outro método consiste no processamento reacional. Neste processo, os polímeros são processados em uma extrusora. Devido ao cisalhamento ocorre a quebra de cadeias, com formação de grupos reativos nos segmentos das cadeias. Estes grupos reagem formando copolímeros e melhorando as propriedades mecânicas do material resultante. Pode-se também, adicionar um iniciador com radicais livres. Este método difere do outro método porque a blenda é compatibilizada durante o processamento, sem a necessidade da adição de um agente compatibilizante.

Dificuldade que a equipe encontrou em processar a blenda imissível com a menor porcentagem de compatbilizante

índice de Fluidez

Foi realizado o ensaio de fluidez para a obtenção das informação e análises sobre a facilidade com que flui um polímero fundido. Define-se como a massa de polímero, em gramas, que passa durante 10 minutos através de uma fieira com um diâmetro e comprimento específicos, quando lhe é aplicada uma pressão pré-definida, a uma dada temperatura.

MEV

             O microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um equipamento capaz de produzir imagens de alta ampliação (até 300.000 x) e resolução. As imagens fornecidas pelo MEV que é visualizado no monitor do aparelho é a transcodificação da energia emitida pelos elétrons, ao contrário da radiação de luz a qual estamos habitualmente acostumados. 

                O  princípio de funcionamento do MEV consiste na emissão de feixes de elétrons por um filamento capilar de tungstênio (eletrodo negativo), mediante a aplicação de uma diferença de potencial que pode variar de 0,5 a 30 KV. Essa variação de voltagem permite a variação da aceleração dos elétrons, e também provoca o aquecimento do filamento. A parte positiva em relação ao filamento do microscópio (eletrodo positivo) atrai fortemente os elétrons gerados, resultando numa aceleração em direção ao eletrodo positivo. A correção do percurso dos feixes é realizada pelas lentes condensadoras que alinham os feixes em direção à abertura da objetiva. A objetiva ajusta o foco dos feixes de elétrons antes dos elétrons atingirem a amostra analisada. 

A equipe realizou o MEV para duas amostras no laboratório de metalografia.

Doação de PET

A companhia está entre as maiores empresas do mercado nacional e conta com a capacidade anual acima de 4,2 bilhões de embalagens, sendo aproximadamente 50% de capacidade de sopro.

A Engepack é uma empresa genuinamente baiana, fundada pelo grupo Mariani em 1987. De capital nacional,  a companhia tem como acionistas dois grandes grupos da petroquímica nacional: como sócio majoritário a Pronor Petroquímica, que detém 78% das ações; e o  Grupo Unigel, com 22%. Foi a primeira indústria a produzir embalagens PET no Brasil.

A empresa Engepack doou 25kg de PET peletizado para a realização do projeto integrador.

Variáveis de processo

                A moldagem por injeção é uma técnica de moldagem dinâmica e cíclica, que tem a finalidade de forçar, através de um bico injetor, a entrada de material fundido para o interior da cavidade de um molde. Este processo é muito complexo em função do número de variáveis que afetam a qualidade da peça injetada, na qual cada uma coopera isoladamente e a interação entre elas proporcionam propriedades finais adequadas e requeridasao objeto. De modo a obter-se um processo de moldagem por injeção estável e peças com a qualidade desejada é necessário haver um equilíbrio entre os parâmetros de injeção como: tempo de injeção, temperatura do molde e do material injetado, pressão de injeção e recalque, tempo de resfriamento, volume do material injetado, etc. 

Sistema de Vácuo

Para atingir o vácuo apropriado para as análises na câmara do MEV, geralmente é utilizado um conjunto de bombas operando com uma bomba mecânica para o vácuo primário (em torno de 10-3 Torr) e outra para o vácuo secundário (em torno de 10-6 Torr). Podem ser usadas uma bomba mecânica seguida de uma bomba turbo molecular ou difusora para a câmara e uma ou duas bombas iônicas para a coluna do MEV.

Foi realizado o vácuo no cilindro de vidro do equipamento e consequentemente a carbonização do material, contribuindo assim para passagem rápida de correntes. O que permite a visualização adequada da microscopia do material e o correta análise dos resultados.

Variáveis de processo

                A moldagem por injeção é uma técnica de moldagem dinâmica e cíclica, que tem a finalidade de forçar, através de um bico injetor, a entrada de material fundido para o interior da cavidade de um molde. Este processo é muito complexo em função do número de variáveis que afetam a qualidade da peça injetada, na qual cada uma coopera isoladamente e a interação entre elas proporcionam propriedades finais adequadas e requeridasao objeto. De modo a obter-se um processo de moldagem por injeção estável e peças com a qualidade desejada é necessário haver um equilíbrio entre os parâmetros de injeção como: tempo de injeção, temperatura do molde e do material injetado, pressão de injeção e recalque, tempo de resfriamento, volume do material injetado, etc. 

Vídeo que demonstra a carbonização das amostras para a realização do MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) realizado pela equipe MAPS.

Preparação da Blenda

O PET previamente reciclado vem na forma de pellets , oriundo da empresa ENGEPACK  localizada no município de Simões Filho ,Bahia  foi  misturado as outras matérias primas utilizadas neste trabalho .A figura abaixo ilustra as diferentes matérias primas utilizadas .

Figura : PET á esquerda e PEAD á direita 

O processamento da blenda foi realizado  através da mistura por processo mecânico utilizando o moinho de grãos  nas proporções pré- determinadas  para cada formulação como especificado na tabela abaixo:

 Diferentes percentuais em peso dos componentes das formulações para a blenda preparadas por mistura mecânica no estado sólido.

A Injeção ...

Injetora Romi Primax 100R




Os equipamentos convencionais de moldagem por injeção são compostos basicamente por um funil de alimentação, um cilindro de plastificação, uma rosca sem fim (alojada dentro do cilindro) e um molde. As roscas possuem anel de bloqueio que tem por finalidade permitir passagem do material fundido no momento da dosagem e impedir o retorno deste material quando da aplicação da pressão de injeção. O termoplástico, geralmente em forma de grãos, é alimentado através do funil e forçado a entrar no cilindro de plastificação. O cilindro é equipado com resistências elétricas que promovem a condução de calor, e combinadas com o atrito gerado pela rotação da rosca sem fim no interior do cilindro fundem o plástico, permitindo que ele seja injetado na cavidade do molde, conferindo forma final à peça.

Esquema de uma Injetora 

A extrusão ....

A palavra “extrusão” vem do grego, empurrar para fora. Essa frase descreve corretamente o processo de extrusão, que é,  na sua essência, uma bomba que fornece continuamente uma corrente de material para uma ferramenta que dá forma, ou para algum outro processo de moldagem subsequente. Materiais plásticos podem ser extrusados; contudo, outros materiais também podem ser extrusados, tal como perfil de alumínio para janelas. De um modo mais abrangente, o fato de se espremer um tubo de pasta de dente é um processo de extrusão. O hambúrguer é feito, usando um moedor, onde pedaços de carne são colocados no topo e então passa por um moedor que tanto tritura e empurra a carne para frente. A carne moída é, então colocada num cilindro, que dá a forma ao hambúrguer.

Hoje falaremos um pouco a cerca de uma técnica para moldagem de materiais plásticos denominada de  processo de extrusão, que basicamente é realizada através da adição a formação de partes pelo processo de extrusão, a extrusão é o mais eficiente e mais largamente usado processo para adição ou mistura de cargas, pigmentos, e outros aditivos em material plástico fundido. A extrusão pode ser usada par moldar a parte diretamente após sua mistura ou uma extrusora pode ser usada como um dispositivo de fusão que é acoplado a outros processo de moldagem. Quando usado para moldagem direta, um dispositivo de moldagem (matriz) é colocado no final da extrusora, e o processo é chamado “moldagem por extrusão” ou, mais simplesmente extrusão.Se uma extrusora é usada para preparar o material que será moldado em algum processo secundário , tal como o exemplo do hambúrguer, a extrusora é considerada como uma parte integral e essencial do processo de moldagem subsequente, e o termo extrusora não é geralmente aplicado separadamente. Exemplos de uso de extrusora como parte integral de  outros processos de moldagem incluem moldagem por injeção, moldagem por sopro, processos aos quais falaremos mais adiante.

Na extrusão de plásticos, granulados ou pelets e qualquer outro material a ser misturados a eles, são alimentados através de um funil de alimentação  acoplado à extrusora. Do funil, o material passa através de um orifício no topo da extrusora (garganta de alimentação) para a rosca. Esta rosca, que gira dentro do cilindro, transporta o plástico para regiões aquecidas do cilindro, onde a combinação de aquecimento externo e aquecimento por fricção funde o plástico. A rosca move o plástico fundido para frente até sua saída através de um orifício no final da extrusora, ao qual uma matriz é acoplada. A matriz dá forma ao fluxo de plástico fundido que passa através dela, que é imediatamente resfriado num tanque de água  para solidificar o plástico, mantendo assim a forma criada pela matriz. A saída da extrusora é, portanto, uma parte contínua (extrusado).

Esquema de uma extrusora 

Comparações detalhadas entre os vários processos de moldagem de plástico são difíceis  por causa dos diferentes tipos de produtos e usos que são associados a cada processo. Contudo, algumas comparações podem ser feitas, que apontam vantagens e desvantagens básicas da extrusão contra outros processos, as quais apresentaremos um quadro comparativo abaixo :

VANTAGENS	DESVANTAGENS
Processo contínuo	Complexidade das partes limitadas
Altos volumes de produção	Só molda seção transversal uniforme
Baixo custo por quilo
Fusão eficiente
Muitos tipos de matérias-primas
Boa mistura

Até a próxima !

Equipe MAPS

DOE do experimento

Foi realizado um ½ Fatorial com 3 fatores (PET; PEAD; Compatibilizante Poliblond 3009) e dois níveis codificados em (-1 e +1) e que gerou 4 corridas ou formulações. O objetivo é verificar quais são os efeitos de cada fator na variável resposta, que são as propriedades mecânicas da blenda. A partir dos resultados será realizado um novo fatorial, dessa vez completo, para determinar a melhor formulação de acordo com os requisitos exigidos do projeto.

RunOrder	CenterPt	Blocks	PET	PEAD	COMP
1	1	1	1	-1	-1
2	1	1	-1	-1	1
3	1	1	-1	1	-1
4	1	1	1	1	1

Até a próxima !

Equipe MAPS 

O compatibilizante POLYBOND® 3009

Será utilizado o POLYBOND® 3009 modificador de polímero para o Polietileno como agente compatibilizante da mistura de PET com o PEAD em nossa blenda a ser processada .Este  agente possui a função de acoplamento químico para fibra de vidro, fibra de celulose e carga mineral reforçado com Polietileno de alta densidade, quimicamente modificado e que fornece propriedades físicas e térmicas melhoradas. Também possui a aplicação de compatibilizante para as ligas de polímeros de polietileno e polímeros polares tais como poliestireno, para a obtenção de  uma melhor processabilidade, propriedades mecânicas além de  oferecer uma boa aderência a uma vasta variedade de substratos. Atua como um promotor de adesão e de compatibilização para misturas de polietileno com o poliestireno dão estabilidade hidrolítica melhorada. Oferece alto teor de anidrido maleico. Com uma baixa contagem de geis ( particulas que não fundiram) torna o produto ideal para uso em aplicações de folha e filme.

Até a próxima 

Equipe MAPS!

A resina PE

Os polietilenos (PE) é um dos plásticos mais importantes da atualidade ,principalmente quando se fala em termoplásticos ,podendo existir em cinco variações :PEAD(polietileno de alta densidade), PEBD (polietileno de baixa densidade),PELBD (polietileno linear de baixa densidade ou PEBDL), PEUAPM (polietileno de ultra alto peso molecular) e PEUBD (polietileno de ultra baixa densidade).O PE é obtido industrialmente a partir da polimerização do etileno (eteno),constituindo-se em uma longas estruturas de cadeias formadas por átomos de hidrogênio e carbono .Quando as cadeias constituintes não tiverem ramificações tem-se o PE linear também chamado de PEAD ,quando houverem ramificações ao longo da cadeia temos o PE ramificado também chamado de PEBD.O polietileno, em suas variedades, possui propriedades físico-químicas e mecânicas únicas, tais como resistência elevada a impacto, alta flexibilidade, capacidade de ser trabalho por sopro, extrusão e injeção,estabilidade térmica e química .Embora o polietileno seja bastante versátil, as principais aplicações são nas indústrias de embalagens flexíveis e utensílios domésticos.

Estrutura das cadeias dos diferentes tipos de Polietileno: (a) PEAD, (b) PEBD e (c) PELBD

 Dados da Associação Brasileira da Indústria de Embalagens Plásticas Flexíveis (ABIEPF) ,mostraram que no ano de 2012 o Brasil produziu cerca de 2300 milhões de toneladas de polietileno ,constituindo-se em 36% de todos os termoplásticos consumidos no país , se considerarmos que cada pessoa anualmente é responsável pelo consumo de pelo menos 11 kg deste plástico ,sobretudo através de embalagens da indústria alimentícia (35% de todas as embalagens) .No mesmo período, foram utilizados 440 mil toneladas de PEBD, o que corresponde a 75% do total consumido no país, em 2012, para produzir embalagens flexíveis. Além do PEBD ,foram consumidos, em 2012, para fabricar embalagens flexíveis, pelo menos 262 mil toneladas de PEAD, o que corresponde a aproximadamente 26% do total de PEADconsumido em território brasileiro.

Embalagens para alimentos fabricadas em vários tipos de PE

Diante destes dados ,vemos que o polietileno é dos materiais mais utilizados em diferentes setores da industria ,sobretudo na de alimentos ,sendo o descarte irregular deste termoplástico algo muito comum e que gera grandes problemas ambientais .Em nosso projeto integrador iremos utilizar o PEAD para compor nossa blenda polimérica juntamente com o PET oriundo de embalagens do tipo "garrafas PET". A escolha do PEAD  teve como relevância os fatores de : que o mesmo apresenta cadeias praticamente sem ramificações, é um plástico rígido, com boa resistência á tração, moderada resistência ao impacto, resistente a baixas temperaturas, impermeável, com elevada resistência química e a solventes, baixo custo, baixo coeficiente de atrito, macio, flexível, de fácil processamento, possui excelentes propriedades isolantes, é atóxico e inodoro. 

Representação esquemática da curva tensão X deformação em tração para o PEAD e o PEBD

Até a próxima 

Equipe MAPS 

A Resina PET

O polietilenotereftalato, conhecido pela sigla em inglês (PET), chegou para revolucionar o mundo dos tecidos e embalagens, teve sua descoberta em 1941 pelos químicos Rex Whinfield e James Dickson. Enquanto trabalhavam com etilenoglicol, Rex e James notaram o aparecimento de um material pegajoso que, quando esticado, dava origem a longas e resistentes fibras, se tratava de um éster que quimicamente é classificado como um polímero poliéster termoplástico, capaz de formar cadeias poliméricas (polímeros).

Até hoje é usado para compor tecidos que não amarrotam, e talvez por esta vantagem esteja a tanto tempo no mercado. Nos últimos anos foi empregado na fabricação de garrafas descartáveis, e recebeu a nomenclatura PET, sendo produzido industrialmente por esterificação direta do ácido tereftálico purificado (PTA) com monoetileno glicol (MEG). Com as vantagens de ser facilmente manuseado e transportado, o PET se torna mais uma das praticidades do século XXI que chegou para substituir o vidro (pesado e frágil).



A utilização e descarte inapropriados do PET, pelo fato de não ser um polímero biodegradável, o transformaram em um vilão para a natureza. Podemos comprovar isso observando a quantidade destes tipos de embalagens lançadas diariamente nas vias públicas, córregos e outros locais. Uma das soluções para este problema ambiental é a reciclagem, através da coleta seletiva que é muito importante pois é através dela que os plásticos são selecionados para posterior transferência ao tratamento especial que permite reutilizá-los novamente.






Em nosso projeto integrador, temos como objetivo encontrar uma nova solução para este problema ambiental, através da obtenção de uma blenda polimérica PET/PE, por um processo de reciclagem mecânica através das embalagens tipo "garrafas PET" descartadas pós-consumo, constituindo-se em uma alternativa para a reciclagem deste material oriundos não só de "garrafas PET", mas também de qualquer outra fonte.

Até a próxima

Equipe MAPS

Boas-vindas ao Projeto Integrador (PI)

O Projeto Integrador - PI, como é mais conhecido - faz parte das atividades curriculares do curso de Engenharia de Materiais, e tem o objetivo de desenvolver as competências adquiridas durante o período letivo. O PI consiste na apresentação dum trabalho interdisciplinar, que envolve três disciplinas, são elas:

Tecnologia dos Materiais - Prof. Lucas Nao

Gestão de Projetos - Prof.a Rosana Albuquerque

Mecânica Geral - Prof. Dântani Costa

Os componentes da equipe MAPS Engenharia são:

Aline Amaral

Matheus Rian

Paulo Vitor

Silvonei Almeida

Somos orientados pelo:

Prof. Mestre João Tan

O desafio do PI deste semestre é: Desenvolver uma blenda a partir de polímeros reciclados com aplicação destinada à construção civil. Será necessário caracterizar os materiais desenvolvidos através de análises físico-químicas e mecânicas, sendo que as solicitações mecânicas deverão ser avaliadas de forma condizente com a aplicação determinada. Por se tratar de uma blenda polimérica, deve-se levar em consideração a análise de miscibilidade termodinâmica entre os componentes.  A verificação do efeito de agentes compatibilizantes nas propriedades mecânicas das blendas deve ser investigada.

 

 

É por isso que o PI é um trabalho interdisciplinar, pois para obtermos uma formulação com essas características precisaremos dos conhecimentos de tecnologia dos materiais e mecânica geral e das ferramentas de gestão de projetos.

Até a próxima,

Equipe MAPS