Avaliação da reciclagem de ráfia de polipropileno aplicada na fabricação de formas de calçadosRESUMO
A busca pelo reaproveitamento e reciclagem de resíduos industriais vem crescendo em todo o mundo, devido ao desenvolvimento sustentável. As embalagens de ráfia são confeccionadas em polipropileno (PP), e o crescimento da demanda por este tipo de embalagem é uma tendência mundial, visto que tem versatilidade de aplicação em vários setores produtivos, além de apresentarem características como: elevada resistência mecânica, leveza, não absorvem umidade além de serem 100% recicláveis. Porém, grande parte desse material pós-consumo não é reciclada. Este trabalho tem o objetivo de reciclar e reutilizar este material na indústria de formas para o setor calçadista. Realizou-se o processo de reciclagem mecânica das embalagens e produziu-se os compostos reciclados de PP por dois métodos distintos de extrusão. A partir destes materiais foram fabricados formas de calçados em uma indústria do setor. Avaliaram-se os parâmetros térmicos, mecânicos e visuais dos compostos, de outros materiais utilizados nessas indústrias (polipropileno – PP e Polietileno de Alta Densidade - PEAD virgens) e também das formas, verificando suas viabilidades técnicas. Pelos resultados obtidos as amostras de PP virgem e reciclado tem a mesma natureza química, assim como o PEAD. Além disso, observou-se que o PEAD é termicamente mais estável que o PP, e o composto PP Ecowood 1 e 2 apresentaram resultado de temperatura inicial de degradação mais alto que o PP virgem. A amostra do composto PP Ecowood 2 apresentou melhores resultados mecânicos. O índice de fluidez do PP virgem e do composto PP Ecowood 1 e 2 foram semelhantes entre si. As temperaturas de fusão e cristalização do composto PP Ecowood 1 foram superiores ao dos outros compostos, mas os resultados do composto PP Ecowood 2 também foram satisfatórios. Por fim, no que diz respeito ao aspecto visual, a forma produzida com composto PP Ecowood 2 foi a amostra aprovada.
Palavras-chave
Embalagem de ráfia; Reciclagem de polipropileno; Formas de calçados
ABSTRACT
The search for reuse and recycling of industrial waste has been growing worldwide due to sustainable development. Raffia packaging is made of polypropylene (PP), and the growing demand for this type of packaging is a global trend, given its versatility in various production sectors, in addition to offering characteristics such as high mechanical strength, lightness, moisture resistance, and 100% recyclability. However, much of this post-consumer material is not recycled. This study aims to recycle and reuse this material in the lasts industry for the footwear sector. The packaging was mechanically recycled, and recycled PP compounds were produced using two different extrusion methods. From these materials, shoe lasts were manufactured in a factory in the sector. The thermal, mechanical, and visual parameters of the compounds, other materials used in these industries (virgin PP and HDPE), and the lasts were evaluated, verifying their technical feasibility. Based on the results obtained, the virgin and recycled PP samples have the same chemical nature, as does HDPE. Furthermore, it was observed that HDPE is thermally more stable than PP, and the PP Ecowood 1 and 2 compounds presented higher initial degradation temperatures than the virgin PP. The PP Ecowood 2 compound sample presented better mechanical results. The melt flow index of the virgin PP and PP Ecowood 1 and 2 compounds were similar. The melting and crystallization temperatures of the PP Ecowood 1 compound were higher than those of the other compounds, but the results of the PP Ecowood 2 compound were also satisfactory. Finally, regarding the visual appearance, the mold produced with PP Ecowood 2 compound was the approved sample.
Keywords:
Raffia packaging; Polypropylene recycling; Shoe lasts
1. INTRODUÇÃO
O consumo de materiais de todos os tipos vem aumentando consideravelmente nos últimos anos, somado ao crescimento populacional. Consequentemente, aumentando o descarte desses materiais e o volume de resíduos gerados também. Pensando neste cenário e no cumprimento da Lei Federal 12.305/2010, conhecida como a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), cujo intuito é promover a gestão integrada de resíduos sólidos, as indústrias vêm buscando o desenvolvimento de novos materiais, que possam corresponder à qualidade exigida, mas economizando recursos naturais e reduzindo os impactos ambientais [1,2,3].
No sentido contrário a reciclagem de resíduos sólidos, os plásticos levam muitos anos para se decompor e ocupam um grande volume quando dispostos em aterro sanitário e liberam gases tóxicos durante sua decomposição, que é demasiadamente lenta [4]. No entanto, a versatilidade do plástico, combinada com sua durabilidade e baixo custo, o torna um material indispensável em diversas aplicações industriais tais como embalagens, indústria automobilística, construção civil, eletrônicos, setor calçadista entre outros [5].
O crescimento da demanda por embalagens produzidas em tecidos de ráfia é uma tendência mundial, visto que tem versatilidade de aplicação em vários setores produtivos, além de apresentarem características como: elevada resistência mecânica, leveza, não absorvem umidade, são imunes a pragas, além de serem 100% recicláveis [6, 7]. Os sacos de ráfia e bags, por exemplo, são embalagens plásticas de polipropileno, muito usadas para armazenar e transportar grãos, ração e fertilizantes, dentre outros. Após seu uso, essas embalagens são comumente descartadas.
As fôrmas de calçado são peças, que servem como base para a montagem de calçados, e também de base para a modelagem, ou seja, ela substitui o pé humano no momento do desenvolvimento e produção de calçados. Desta maneira, o desenvolvimento de fôrmas está diretamente relacionado com o fator “calce”, e conseqüentemente, com o conhecimento sobre o pé humano e os sistemas de medidas usados para mensurar as fôrmas e os calçados. Visando a sustentabilidade, e o desenvolvimento contínuo de produtos que alcancem este objetivo, o nosso estudo pretende apresentar uma alternativa de retilização/reciclagem, através da produção de um composto termoplástico a partir de polipropileno reciclado proveniente de bags e sacos de ráfia, que possa ser aplicado na indústria, mas especificamente na confecção de formas para calçados. Pois, a reciclagem do plástico tem ganhado destaque, com o desenvolvimento de tecnologias para transformar produtos reciclados em novos materiais para diferentes setores [8].
Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho é produzir um composto termoplástico a partir de polipropileno reciclado proveniente de bags e sacos de ráfia que possa ser utilizado na indústria de formas para calçados.
2. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
2.1. Reciclagem mecânica do polipropileno
Após o recebimento das embalagens de ráfia de PP pós-consumo na empresa Ecowood, que vem de diversas fontes, é realizada a reciclagem mecânica das embalagens. A classificação foi feita de forma manual por operadores, que verificam cada unidade de saco de ráfia ou bag, para separar as embalagens de polipropileno dos outros tipos de plástico bem como dos diversos contaminantes que possam estar presentes entre as embalagens pós-consumo.
Em seguida, os sacos de ráfia e bags foram colocados manualmente em uma esteira inclinada, que conduz o material até o moinho, onde iniciou-se a etapa de lavagem das mesmas. Através de uma rosca transportadora, o material foi conduzido a um tanque de decantação com agitação e posteriormente para um tanque com rosca de drenagem, finalizando então a etapa de lavagem das embalagens, onde os resíduos formam o lodo, que é conduzido para o tratamento de efluentes. O polipropileno particulado passou de forma contínua por quatro pré-secadores (que atuam com circulação de ar) e uma centrífuga, efetuando então o processo de secagem, responsável pela retirada de umidade presente no polipropileno.
Após a etapa de secagem, as partículas foram conduzidas até os aglomeradores modelo AS 100/900, onde foram armazenadas e homogeneizadas em compartimentos específicos, e em seguida iniciou-se a etapa de aglomeração do material propriamente dita. O material aglomerado foi transportado até silos com resfriamento, para serem armazenados e resfriados até que seja iniciado o processo de extrusão.
2.2. Produção do composto de polipropileno
Após o processo de reciclagem mecânica, iniciou-se a produção do composto termoplástico, também realizado na Ecowood Industrial Ltda.
No método 1, primeiramente foi realizada a mistura do PP reciclado com os outros componentes da mistura que formam o composto em um silo. Estes componentes alimentaram a extrusora do tipo monorosca, aquecida a aproximadamente 200 ºC. O sistema de troca-telas é automático e tem configuração convencional. O material passou por um tanque de resfriamento na saída da extrusora e na ponta do tanque uma navalha giratória cortou os fios de composto, formando os pellets.
No método 2, o material foi processado em uma uma linha de extrusão ADL cascata 150/200 da empresa M16 Máquinas e Plásticos, com capacidade de produção de 150 kg/h. Essa linha é composta por uma extrusora principal (máquina primária) ADL 150 mm (relação largura/diâmetro de 32), uma extrusora cascata (máquina secundária) ADL 200 mm (relação largura/diâmetro de 10) e um granulador de corte direto no cabeçote da extrusora (composto por uma câmara de corte e centrífuga para secagem do grão). A extrusora em questão conta com sistema de troca-telas automático, em configuração tipo sanduíche e também possui sistema de degasagem. Ambas as extrusoras são monorosca. Os ingredientes do composto foram previamente misturados em um silo. Após isso, foram adicionados na extrusora principal, que se encontrava a aproximadamente 200 °C, e um dosador gravimétrico foi utilizado visando garantir a qualidade do pigmento durante a alimentação da extrusora.
2.3. Preparação dos corpos de prova
O composto produzido com PP reciclado de ráfia pelo método 1 (composto PP Ecowood 1) e o composto utilizando o método 2 (composto PP Ecowood 2) estão representados na Figura 1-a e Figura 1-b respectivamente. Já os outros materiais comumente utilizados na confecção das formas para a indústria calçadista estão representados na Figura 1-c.
Materiais utilizados: (a) Amostra de composto PP Ecowood 1, (b) Amostra de composto PP Ecowood 2 e (c) Amostras dos materiais comumente utilizados na produção de formas.
Na etapa de preparação das amostras, primeiramente foi realizada a secagem dos pellets de cada amostra na estufa modelo A5AFD da marca DeLeo, em uma temperatura de 80 °C durante 30 minutos, para retirada da umidade. Após essa etapa, os corpos de prova foram injetados na injetora modelo APTA 80 da BONMAQ, em uma pressão de 160 bar e velocidade de injeção de 99. As temperaturas de injeção de cada amostra constam na Tabela 1.
2.4. Preparação das formas para a indústria calçadista
As formas de calçado foram produzidas utilizando 40 kg de cada material, sendo eles: PP virgem, PP reciclado de formas, composto PP Ecowood e blendas, contendo 10, 20 e 30% de composto PP Ecowood e o restante de PP reciclado de formas. A inspeção visual foi realizada na empresa parceira e os ensaios Calorimetria diferencial exploratória (DSC) e MEV.
2.5. Caracterização das amostras
Um equipamento Perkin Elmer, com o acessório UATR, modelo Frontier FTIR foi usado para auxiliar na identificação dos compostos químicos presentes nas fôrmas para calçados, a faixa de absorção infravermelha foi de 4000 a 650 cm-1 comprimento de onda. Foram analisadas um corpo de prova de cada amostra. As alterações na massa das fôrmas de calçados foram obtidas com o auxílio de um analisador termogravimétrico STA 6000 da marca PerkinElmer. As amostras foram aquecidas de 20ºC até 800ºC, a uma taxa de 10ºC/min e fluxo de gás nitrogênio a 20 mL/min. Um Durômetro SHORE D da marca Meditec, com carga de 5 kg, seguindo o método analítico ASTM D2240, foi utilizado nos ensaios de dureza. Foram feitas nove medições em cada fôrma de calçado. O ensaio de tração foi medido por um dinamômetro da marca MAQTEST com software NS 354, utilizando célula de carga de 200 kgf, velocidade de 100 mm/min e deslocamento de 100 mm. As medições foram realizadas em cinco corpos de prova de cada uma das fôrmas para calçados. As especificações quanto à fôrma e dimensões dos corpos de prova, velocidade de tensionamento, base de medida, foram determinadas pela norma técnica correspondente, que no caso de materiais metálicos é a ASTM D638-10. O teor de umidade do pellet foi realizado em um Analisador de umidade por infravermelho, modelo IV2500 da marca Gehaka. O método analítico utilizado foi ASTM D6980, a uma temperatura de 120°C e quantidade de amostra de aproximadamente 8 g, sendo realizado em duplicata. O Índice de Fluidez foi determinado em triplicata, em um Plastômetro da marca MAQTEST, conforme a norma ASTM D1238, utilizando aproximadamente 7 g de amostra, 230°C de temperatura, carga de 2,16 kg, tempo de referência de 600 segundos e diâmetro da matriz de 2,09 -2,10 mm. Um analisador térmico, da marca Perkin Elmer, Modelo DSC 6000, foi usado nas medições de calorimetria diferencial exploratória (DSC). Foram analisados um corpo de prova de cada uma das fôrmas para calçados, definidos a partir de critérios especificados pela norma ASTM D3418. Foram realizados dois ciclos de análise para cada amostra. O primeiro ciclo tem apenas o objetivo de retirar a história térmica dos materiais, fazendo também com que todas as amostras fossem avaliadas nas mesmas condições. No segundo ciclo, o sistema foi resfriado de 200 °C até – 90°C, e posteriormente as amostras passaram por uma nova etapa de aquecimento de -90 °C até 200 °C, ambas com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Durante a análise utilizou-se atmosfera dinâmica de gás nitrogênio com vazão de 20 mL/min, e as amostras apresentaram de 5,9 mg a 8,3 mg de massa. As análises de DSC foram realizadas nas formas confeccionadas através das amostras, pois esta é uma das análises mais importantes para definição da aprovação ou reprovação do material para formas. Além dos ensaios nas amostras de polipropileno puro (PP virgem, PP reciclado de formas e composto PP Ecowood 1) foram analisadas algumas blendas com o PP reciclado de formas e 10, 20 e 30% de Composto PP Ecowood 1 (que estão nomeadas como composto PP 90/10, composto PP 80/20 e composto PP 70/30). Após a análise de DSC, os melhores resultados passaram para a etapa de pré-torneamento e torneamento na indústria de formas parceiras, onde passaram por nova inspeção visual. As análises de morfologia e microestrutura das amostras foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com o auxílio de um microscópio da marca JEOL JSL 6510 LV, sob alto vácuo usando um feixe de elétrons acelerados sob tensão de 10 kV e um detector de elétrons retroespalhados. Antes do início dos testes, as amostras foram submetidas a um tratamento prévio de deposição de íons metálicos de ouro para condução elétrica e obtenção de imagens. As análises visuais foram realizadas por pessoas especializadas e capacitadas, visando verificar manualmente deformação ou defeitos nas fôrmas quando saem da injetora, ou em alguma das etapas de pré-torneamento, torneamento, ajustes de bico ou calcanhar, colocação de pinos e tubos metálicos, fixação de chapa metálica e identificação da fôrma, e ao ser percebido ser impedido de chegar ao cliente. No caso deste projeto, as fôrmas foram inspecionadas assim que saíram da injetora.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1. Propriedades químicas
A Figura 2 corresponde ao gráfico gerado no ensaio de FTIR, para todas as amostras ensaiadas, exceto para a amostra de Composto Ecowood 2, que foi ensaiado posteriormente e está representado na Figura 3. Na Figura 2, o PP branco é o Composto PP Ecowood 1, PP reciclado e PEAD reciclado correspondem ao material de formas não conformes que são comumente moídas e reaproveitadas na própria indústria de formas, PP_001 e PEAD_002 são os polímeros virgens que também são utilizados na fabricação de formas para calçados.
Como pode ser observado nas Figuras 2 e 3, não há diferença significativa entre as amostras de PP ensaiadas, desde o PP virgem até as amostras de PP reciclado. O PP possui 4 bandas na região entre 2950 – 2830 cm–1, pois além da ligação CH2 da cadeia principal, possui o grupo metila (CH3) a cada 2 ligações CH2. Observa-se que o mesmo comportamento se repete em todas as amostras de PP ensaiadas, inclusive no Composto Ecowood 2, então pode-se dizer que a possível degradação termomecânica nesta fase não produz qualquer formação de grupos oxigenados e o PP virgem e reprocessado tem a mesma natureza química. A presença de grupos oxigenados pode produzir dois componentes incompatíveis entre si, o que seria um inconveniente. Todas essas observações corroboram com os resultados encontrados por Lamantia F. P. et al., 2021, que avaliaram o polipropileno virgem e processado até 5 vezes, que também não apresentou variação nos resultados de FTIR [9].
Em relação ao PEAD, os espectros de PEAD virgem e PEAD reciclado de formas são bastante semelhantes, apresentando bandas características desse polímero que tem origem olefínica, sendo elas nas seguintes regiões: 2070–2850 cm–1 correspondente a vibração das deformações axiais simétricas e assimétricas do grupo metil, 1477–1430 cm–1 relacionadas a deformação angular simétrica no plano também do grupo metil e 730–710 cm–1 que representa a vibração de deformação angular assimétrica desse mesmo grupo [10].
No que diz respeito ao teor de umidade dos materiais, a Tabela 2 mostra o resultado encontrado para cada amostra analisada.
Embora o PP e o PEAD não sejam higroscópicos e, portanto, a umidade não seja um fator crítico, essa umidade superficial, por menor que seja, pode afetar a peça, causando manchas, bolhas e podendo até prejudicar propriedades mecânicas. Por isso, sugere-se que sempre seja feito uma estufagem ou aquecimento antes da injeção [11].
Avaliando os resultados da Tabela 2, o PP possui maior teor de umidade que o PEAD. Porém, em todas as amostras não houve diferenças significativas, que pudessem impactar no processo ou no produto, visto que a umidade do PP pode chegar a 0,2% sem causar danos às peças produzidas com ele [12].
Alguns fatores podem ter interferido no resultado do teor de umidade como condensação e condições de armazenamento (tempo e local) que causam excesso de umidade no pellet. Como não se sabe por quanto tempo o material já estava armazenado antes de ser coletada amostra e em que local estava armazenado, poderíamos supor, por exemplo, que o PP virgem estaria armazenado em local mais úmido e/ou por mais tempo que o restante das amostras, resultando em um teor de umidade maior.
Já em relação ao ensaio de Índice de Fluidez, os resultados obtidos para as amostras testadas estão representados na Tabela 3.
Conforme observado, o Índice de fluidez do PP virgem comparado ao PP reciclado de formas é menor. Isso corrobora com os resultados encontrados por Strapasson et al. [13], onde o índice de fluidez aumentou com o número de ciclos. O mesmo ocorreu com o projeto de Paoli [14], levando a crer que a cada reprocessamento o material sofre degradação que leva à quebra de cadeias, diminuindo o peso molecular do polímero e por isso também a viscosidade, aumentando o índice de fluidez [14]. Em 1998, González-González et al. [15], já haviam estudado o impacto de múltiplas extrusões em PP, apenas variando a temperatura da matriz, e também perceberam o aumento do índice de fluidez, que se mostrou mais significativo em temperaturas elevadas. De acordo com Costa et al. [16], o fenômeno de aumento do índice de fluidez se intensifica conforme o número de reciclagens a que o PP é submetido aumenta.
Quando comparado o composto PP Ecowood 1 e o composto PP Ecowood 2 com o PP virgem nessa propriedade, é possível presumir que o comportamento desses três materiais na injeção é similar, ou seja, no processamento não haveria diferença entre o PP virgem e o PP reciclado.
Em relação ao PEAD, conforme ASTM D1238 o Índice de Fluidez é obtido utilizando temperatura de 190 ºC e 5 kg de carga. Porém, para termos este comparativo, foi feito o ensaio a 230 °C e 2,16 kg de carga, conforme é feito para o PP. Percebe-se então que o PEAD possui um resultado baixíssimo de Índice de Fluidez quando comparado às outras amostras de PP, supondo então, que nas mesmas condições de processamento que o PP, seria mais complicado de processar o PEAD em uma injetora. Ou seja, embora a temperatura de processo seja maior, que deveria auxiliar no escoamento do material, a força deixaria a desejar.
3.2. Propriedades térmicas
Para verificar o comportamento dos polímeros em relação a sua degradação utilizou-se a análise termogravimétrica. Para determinar em qual temperatura se inicia a degradação, por exemplo, utiliza-se o gráfico de DTG (derivada primeira da curva TG), obtido através da análise termogravimétrica. O gráfico de DTG da amostra de polipropileno virgem está representado na Figura 4. A visualização e interpretação, os resultados encontrados em todas as amostras estão dispostos na Tabela 4.
Com base nos resultados obtidos, é possível perceber que o PEAD, tanto o virgem quanto o reciclado, possuem o início da perda de massa em uma temperatura maior que o PP virgem, reciclado de formas e que o composto Ecowood 1. De acordo com Martins e Paoli [14,15,16], isso ocorre pois, devido ao grupo metil no PP, esse polímero tem carbonos terciários a cada unidade de repetição, ressaltando a degradação por quebra das ligações C-C. Já para o PEAD isso acontece menos, tornando-se mais estável a altas temperaturas que o PP. Entre o PEAD virgem e o reciclado, não há diferença significativa nesse aspecto.
Quando comparado todas as amostras de poliproprileno (PP virgem, PP reciclado de formas, Composto Ecowood 1 e Composto PP Ecowood 2) pode-se perceber que a temperatura inicial de degradação de todas as amostras recicladas ficou maior que o PP virgem, ou seja, são mais resistentes a temperatura. Isso pode ser explicado pela presença de aditivos, por exemplo, que acabam tornando os materiais ainda mais interessantes para a aplicação em formas de calçados. Em relação ao PP reciclado de formas e o Composto PP Ecowood 2, as respectivas temperaturas de degradação ficaram praticamente idênticas.
A análise de DSC foi realizada nas formas confeccionadas com PP virgem, PP reciclado de formas, composto PP Ecowood 1, composto PP Ecowood 2, e blendas com o PP reciclado de formas e 10, 20 e 30% de Composto PP Ecowood 1 (que estão nomeadas como composto PP 90/10, composto PP 80/20 e composto PP 70/30). As Figuras 5, 6 e 7 foram obtidos para a amostra do PP virgem, do composto Ecowood 1 e do composto Ecowood 2, respectivamente, e o restante das amostras tem seus dados expostos na Tabela 5.
Observando o gráfico do Composto PP Ecowood 1, observa-se 4 eventos térmicos, sendo os mais intensos e significativos a Temperatura de Fusão (Tm = 164,00 ºC) e a Temperatura de Cristalização (Tc = 122,73 ºC), e os outros dois, um evento exotérmico e outro endotérmico, podem corresponder a aditivos ou até mesmo a interferentes presentes na amostra de Composto PP Ecowood 1. O mesmo comportamento é observado no Composto PP Ecowood 2, porém, a Temperatura de Cristalização encontrada foi de 120,48°C e Temperatura de Fusão igual a 161,39 °C, sendo sutilmente mais baixos que o Composto PP Ecowood 1. Já no gráfico do PP virgem, por ser um material puro, são observados dois eventos térmicos, um endotérmico e outro exotérmico, que correspondem a Tm e Tc do material. Visto que em nenhuma das amostras foi possível detectar a Temperatura de Transição Vítrea (Tg), a Análise Dinâmico-Mecânica (DMA) serviria para tal finalidade.
Para as amostras PP reciclado de formas, Composto PP Ecowood 1 e Composto PP Ecowood 2, praticamente não houve nenhuma variação significativa em seus comportamentos térmicos, ou seja, elas apresentaram resultados muito próximos de Tm e Tc. Em relação ao PP virgem, a Temperatura de Cristalização ficou próxima da Tc das blendas, e a Temperatura de Fusão ficou praticamente idêntica ao Composto PP Ecowood 2 e muito próxima do PP reciclado de formas e do Composto PP Ecowood 1. Esse mesmo comportamento foi verificado por Lamantia et al. [17], onde a amostra de PP puro e PP reprocessado 5 vezes mostraram a mesma morfologia cristalina e quase o mesmo valor para temperaturas de fusão.
As blendas apresentaram resultado de Tc e Tm semelhantes entre eles e menores que os materiais puros. Observando os gráficos, através dos valores inferiores de entalpias de fusão e cristalização das blendas em relação ao composto PP Ecowood 1, pode-se observar que as blendas tiveram uma redução da sua cristalinidade. Além disso, com o aumento da quantidade de composto PP Ecowood 1, os picos dos interferentes aumentaram proporcionalmente, provavelmente pelo fato de não se ter um material reciclado somente à base de polipropileno [18].
3.3. Propriedades mecânicas
Os resultados de dureza para os materiais ensaiados constam na Tabela 6.
A dureza está sempre relacionada à cristalinidade do polímero, sendo que os polímeros amorfos são mais duros do que os polímeros cristalinos. Isso porquê polímeros amorfos tem as moléculas de forma irregular, ou seja, o emaranhado de cadeias está disposto de forma desordenada [19]. Comparando todas as amostras entre si, não houve grande diferença de dureza entre elas, porém, a amostra de composto PP Ecowood 1 se destacou por apresentar o maior resultado de dureza de 1,03% a 1,06%. Isso pode ser explicado pois o composto PP Ecowood 1 poderia ter menos matriz de flexibilidade do que PP virgem e os outros, conforme Homkhiew et al. [20].
Os resultados médios obtidos no ensaio de tração para todas as amostras ensaiadas constam na Tabela 7.
Observa-se que em relação ao alongamento, o PP virgem possui um maior alongamento, tanto em relação ao PP reciclado das formas quanto aos Compostos PP Ecowood 1 e 2. Pode-se compreender que isso tem relação com as possíveis cargas presentes nos materiais reciclados, que reforçam sua rigidez, diminuindo o alongamento. Este resultado corrobora com os resultados já encontrados por Jafelice D.A., 2013 e Pereira et al., 2018. De acordo com Lamantia et al. [17], o alongamento e a resistência à tração diminuem conforme a quantidade de reprocessamento que o material já passou, em função da diminuição do peso molecular. Isso pode explicar os resultados de alongamento quando comparamos o PP virgem e o PP de formas com os compostos PP Ecowood 1 e 2. De acordo com Bourmaud et al. [21], que fizeram um experimento para investigar a relação entre a resistência a tração e a quantidade de reprocessos, essa diminuição acontece pois por exemplo, pode-se ter como matéria-prima de reciclagem uma mistura de dois homopolímeros de PP com pesos moleculares diferentes devido a um tempo de vida diferente. Considerando essas teorias, pode-se supor que o Composto PP Ecowood 2 passou por menos reprocessos que o Composto PP Ecowood 1. Além disso, o fato do Composto Ecowood 2 ter sido produzido em extrusora cascata, com sistema de troca-telas automático e configuração tipo sanduíche, pode ter eliminado impurezas com maior eficácia, que poderiam interferir de forma negativa nessas propriedades. Isso porquê, contaminantes ou heterogeneidade nas amostras injetadas podem gerar pontos frágeis, que se rompem com mais facilidade no ensaio de tração [22].
Porém, a resistência à tração do PP virgem e do PP reciclado de formas não possuem diferença significativa entre eles, ou seja, o reprocessamento não interferiu neste aspecto. Já quando comparamos estes dois materiais com os compostos PP Ecowood 1 e 2, os compostos Ecowood possuem resultados de tensão de ruptura e tração maiores, que supostamente possa ser explicado pelo tipo de PP que o originou e possui propriedades iniciais diferentes do PP utilizado na fabricação de formas. De acordo com as fichas técnicas, para o PP H503 (homopolímero usado na fabricação de embalagem de ráfia) a resistência à tração é 35 Mpa, e para o PP CP442 XP (copolímero usado na produção de formas) a resistência à tração é de 24 Mpa. Ou seja, os compostos PP Ecowood 1 e 2 já partem de um valor de resistência à tração maior que o PP utilizado nas formas [23].
De acordo com o estudo de Silva Junior [24], o PEAD foi reprocessado por 14 vezes em extrusora e manteve as propriedades mecânicas de resistência a tração, ou seja, a cisão das cadeias causadas pelo calor e o cisalhamento não causou uma degradação expressiva do material. Nas amostras ensaiadas no presente trabalho, a tração e a tensão de ruptura diminuíram na amostra de PEAD reciclado de formas, quando comparado com o PEAD virgem. Quando comparado PP e PEAD, o PEAD reciclado de formas apresentou resultados bem próximos do PP reciclado de formas e do PP virgem, enquanto o PEAD e o Composto Ecowood 1 apresentaram resultados similares entre si, tendo tração e tensão de ruptura maiores e alongamento menor. O composto PP Ecowood 2 foi o que apresentou maiores valores de tração e tensão na ruptura e alongamento similar ao PP reciclado de formas.
3.4. Propriedades visuais
Foram feitas as análises visuais em todas as formas produzidas. As Figuras 8, 9 e 10 representam as amostras formas de PP virgem, Composto PP Ecowood 1 e Composto PP Ecowood 2, respectivamente.
Observando as imagens, nota-se que a forma feita de PP virgem ficou mais translúcida que a feita com composto PP Ecowood 1 e composto PP Ecowood 2, além de homogênea e sem defeitos visuais. Já a amostra formada por 100% composto PP Ecowood 1 apresentou muita porosidade, e por isso foi reprovada. Caso ela fosse enviada assim para uma fábrica de calçados, além de ser menos resistente, o calçado poderia ter defeitos e marcas em função dessa porosidade aparente. Nas blendas com 10, 20 e 30% não houveram defeitos aparentes.
No trabalho de Fernandes e Domingues [25], os corpos de prova mostraram vários poros dentro do material que foram responsáveis pela fragilização do mesmo. Quanto maior a porcentagem de material reciclado na mistura, maiores eram os defeitos, e foi justificado pelo maior valor de viscosidade e, portanto, menor índice de fluidez do material plastificado em relação ao 100% virgem. Essa questão foi observada por eles também durante o processo de injeção das peças, onde para o 100% reciclado, em particular, a alta viscosidade dificultou o preenchimento do molde e foi preciso aumentar a temperatura de injeção [26].
Apesar dos resultados de Índice de Fluidez serem semelhantes, não se descarta a possibilidade de termos uma variação deste parâmetro dentro do lote que foi analisado e injetado. Outro ponto já citado e que pode ter acarretado tal problema é a umidade, que apesar de os resultados analíticos serem baixos, não se sabe por quanto tempo nem o local onde esse material ficou armazenado antes de ser injetado, além disso, pode-se supor também que o pré-aquecimento antes da injeção não tenha sido suficiente. Como a questão da umidade já era um ponto que vinha sendo discutido na indústria, o processo de extrusão foi alterado, e passou a ser utilizado uma extrusora tipo cascata (Método 2), onde o composto sairia com um teor de umidade ainda menor.
Embora os resultados analíticos de teor de umidade entre o Método 1 e o Método 2 não apresentarem diferença, a forma confeccionada com o Composto PP Ecowood 2 apresentou apenas pequenos defeitos, sendo considerada aprovada. Algumas questões podem ter influenciado nesse melhor resultado, como a questão da extrusora cascata apresentar sistema de degasagem mais eficiente. Além disso, também possui telas-filtro na configuração denominada sanduíche, que possui duas telas-filtro a mais que o sistema convencional, melhorando a filtração de impurezas, conforme citado anteriormente.
4. CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos, no processamento e nas análises realizadas neste estudo, se observou que os resultados de FTIR, tanto para as amostras de PP quanto para as amostras de PEAD, demonstraram bandas características de cada um, inclusive nos reciclados e no composto PP Ecowood 1 e 2, indicando a mesma natureza química. Em relação aos ensaios de umidade e dureza, as amostras não apresentaram nenhum resultado discrepante, todos apresentaram diferenças que não são significativas. O índice de fluidez do PP virgem e dos compostos PP Ecowood 1 e 2 foram semelhantes entre si, e menores em relação ao PP reciclado de formas, o que leva a crer que para a aplicação em questão, seria possível utilizar os compostos PP Ecowood 1 ou 2 sem problemas de processamento. Nas propriedades mecânicas, tração e tensão de ruptura, a amostra do composto PP Ecowood 1 e 2 apresentaram bons resultados, mas pode-se dizer que o Composto PP Ecowood 2 se destacou por apresentar os resultados mais elevados e acima do esperado, inclusive acima do PP virgem que é utilizado na indústria de formas atualmente. Em relação ao comportamento térmico, através da análise de TGA, observou-se que o PEAD é termicamente mais estável que o PP, ou seja, a degradação inicia a uma temperatura mais alta. O composto PP Ecowood 1 e 2 apresentaram resultados de temperatura inicial de degradação mais alto que o PP virgem. As temperaturas de fusão e cristalização do composto PP Ecowood 1 foram superiores ao dos outros compostos, o que para a fabricação de formas é vantajoso, pois suportam processos de fabricação de calçados com temperaturas mais altas sem deformar as formas. O composto PP Ecowood 2 também apresentou resultados satisfatórios. No que diz respeito ao aspecto visual, a forma produzida com composto PP Ecowood 1 foi reprovada, por isso, fez-se necessário aprimorar o composto em questão. Através da utilização da extrusora tipo cascata, com as configurações e sistemas já citados anteriormente, foi fabricado o composto PP Ecowood 2, estando este aprovado a ser utilizado na indústria de formas.
5. AGRADECIMENTOS
O presente trabalho foi realizado com o apoio da CNPq, entidade do governo brasileiro focada na formação de recursos humanos. Os autores também agradecem ao apoio financeiro de agências brasileiras: CAPES, FAPERGS e FINEP.
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