Seminario polímero para automotivo

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Desenvolvimento e Caracterização de Misturas Ternárias
de Pó de Pneu de Borracha Pós-Consumo, Polietileno de
Alta Densidade e Copolímero de Etileno-octeno-1.
Alefe Santos, Lucas Moura,
Matheus Gomes, Pedro Fernandes
FABRICAÇÃO DE PEÇAS POLIMÉRICAS PARA INDÚSTRIA AUTOMOTIVA - 2023.2 SEMINÁRIO 2

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Introdução
Aumento na frota mundial de veículos, resultou no aumento do consumo de pneus de borracha, que
por sua vez ao ser efetuado o descarte de maneira inapropriada, acarreta em diversos problemas
ambientais, que vão desde a contaminação de solos e águas subterrâneas, bem como a
disseminação de doenças transmitidas por insetos devido ao acúmulo de água da chuva.
Resolução 416/2009 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) determina
que a cada pneu novo vendido, os fabricantes e distribuidores devem garantir o
descarte adequado de um pneu inutilizável.
Fonte: Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos (ANIP)

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Introdução
Formas de reciclagem:
Reforma;
Remoldagem;
Queima para recuperar o conteúdo energético;
Desvulcanização;
Desintegração microbiana;
Mistura com outros materiais
Trituração do pneu e adição à uma matriz polimérica para produzir compósitos;
-> Consiste em um processo simples pois envolve apenas mistura mecânica, no
entanto a adição pode resultar em um material com baixas propriedades mecânicas
devido à falta de adesão interfacial entre o polímero e o pó de pneu de borracha.

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Introdução
Fonte: Copiado do artigo analisado.
Estudos sugerem que efetuar uma mistura contendo o pó de borracha (tratado pela sigla
RTP, do termo em inglês Rubber Tire Powder) com uma matriz poliméria e efetuar um
tratamento com ácido melhora a adesão mecânica.
O artigo trata-se da análise da mistura ternária entre um termoplástico, um elastômero e
um filler (aditivo), com objetivo que o elastômero envolva as particulas de filler e os
mantenha separados da matriz polimérica

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Experimento
Materiais
O polímero usado como matriz foi o polietileno de alta
densidade (PEAD) comercializado sob o nome comercial
IE-59 U3, fabricado pela Braskem S.A., com um índice de
fluidez de fusão (MFI) de 5 g/10 min (190 °C, 2,16 kg).
O pó de pneu de borracha (RTP) foi fornecido pela
empresa Presidente Recapagem e originou-se do
processo de recapagem de pneus de caminhão.
O copolímero de etileno e octeno-1 (C2C8), sob o nome
comercial Engage 8402, foi fornecido pela Dow Brasil. Este
copolímero possui um MFI de 30,0 g/10 min e uma densidade de
0,902 g/cm³.

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Experimento
Caracterização do pneu de borracha
"O pó de pneu de borracha foi peneirado através de uma peneira de
malha 32 para separar as partículas de borracha menores das
maiores, bem como dos resíduos metálicos e têxteis. O material
peneirado foi caracterizado em um analisador de tamanho de
partícula CILAS 920 para determinar sua curva de distribuição de
tamanho de partícula.”
"Uma análise termogravimétrica (TGA) foi realizada
em um equipamento SDT 2960 DSC-TGA simultâneo (TA
Instruments) para verificar a perda de peso das amostras
e determinar o teor de sólidos não voláteis no RTP. Para
isso, as amostras foram aquecidas da temperatura
ambiente a 600 °C a uma taxa de 10 °C/min em uma
atmosfera de nitrogênio."

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Experimento
Preparação dos compósitos
"Os materiais foram processados em uma extrusora de rosca dupla interpenetrante Werner & Pfleiderer ZSK-30."
"O perfil de temperatura foi de 240 °C em todas
as cinco zonas de aquecimento e na matriz; a
taxa de produção total foi mantida constante
em 5 kg/h, e a velocidade da rosca foi
ajustada para 100 rpm."

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Experimento
Preparação dos compósitos
"Cada componente teve sua concentração alterada em 10
unidades para fornecer outra composição. Imediatamente após
a extrusão, as misturas foram granuladas e os grânulos
moldados em uma máquina de moldagem por injeção Boy 55M.
O perfil de temperatura para a injeção foi de 200, 220, 220
e 240 °C.”

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Experimento
Caracterização morfológica
"A morfologia das amostras foi analisada em um microscópio eletrônico
de varredura Shimadzu SSX 550 (SEM) a 5kV. Antes desta análise, as
amostras foram fraturadas criogenicamente e suas superfícies foram
revestidas com ouro."
"As amostras também foram analisadas em um espectrômetro FT-
Raman SENTERRA Bruker acoplado a um microscópio óptico. Para
essa análise, as amostras foram cortadas com um micrótomo em
fatias finas de 60 mm. A radiação excitante era de 532 nm, e uma
potência de laser de 5 mW foi aplicada para RTP puro e de 20 mW
para os outros materiais e compósitos. O tempo de aquisição de
imagem foi de 20 s para RTP puro e 5 s para os outros materiais."

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Experimento
Propriedades mecânicas
"Ensaios de tração foram realizados em uma máquina de ensaio universal AG-I
Shimadzu com capacidade de célula de carga de 10 kN. Em seguida, o módulo
elástico (EM) e a resistência à tração máxima (UTS) foram determinados com
base no padrão ASTM D-638. Todos os ensaios foram realizados a 5 mm/min."
"Quinze amostras de cada composição foram testadas, exceto HDPE puro, do
qual foram testadas dez amostras."
"Ensaios de impacto Izod foram realizados em uma
máquina de ensaio de impacto pendular CEAST. Para
este teste, todas as amostras tinham um entalhe de 2,5
mm de profundidade. O procedimento foi realizado de
acordo com o padrão ASTM D-256.”

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Resultados e Discussão
Análise do pó de borracha de Pneu (RTP)
“O tamanho médio das partículas foi de 143,64 µm..
(...) considerado dentro da faixa aceitável de
tamanhos de partículas de acordo com outros estudos,
os quais descobriram que o tamanho ótimo da
partícula é menor que 200 µm.
"Os resultados termogravimétricos do RTP (Figura 2)
mostraram que, nas proximidades de 500 °C, a perda
de peso atingiu 63,48%. Os restantes 36,52% foram
atribuídos a sólidos não voláteis, que consistiam quase
inteiramente de filler de carbon black.”

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Resultados e Discussão
Análise do pó de borracha de Pneu (RTP)
"Os resultados termogravimétricos do RTP (Figura 2)
mostraram que, nas proximidades de 500 °C, a perda
de peso atingiu 63,48%. Os restantes 36,52% foram
atribuídos a sólidos não voláteis, que consistiam quase
inteiramente de filler de carbon black.”

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Resultados e Discussão
Caracterização morfológica

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Resultados e Discussão
Caracterização morfológica

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Resultados e Discussão
Propriedades mecânicas

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Conclusões obtidas
Análise com microscópio eletrônico mostrou uma mistura homogênea entre o HDPE e o C2C8;
A espectroscopia Raman, aplicada ao microscópio óptico revelou que o HDPE encapsulou as
partículas de RTP ao invés das partículas de C2C8;
Em misturas binárias (adição de C2C8 à matriz polimérica) elevou a resistência ao impacto,
embora altas concentrações de RTP não proporcionem um aumento significativo em comparação
com a matriz pura.
Resistência a tração última (UTS) apresentou redução quando submetida à
uma mistura binária comparado ao HDPE puro, assim como o módulo elástico.
Redução esperada das propriedades da matriz polimérica em um patamar
aceitável que possibilita a viabilidade da reciclagem do RTP para este fim.