Influência do tipo de cera em blendas poliolefínicas para fabricação de sacolas plásticas

O PEAD (polietileno de alta densidade) utilizado para a produção de filmes para sacolas plásticas apresenta uma alta massa molar, que propicia uma elevada resistência mecânica mesmo para espessuras menores.

Um dos principais processos de transformação de polietilenos é o de extrusão tubular de filmes, realizado em larga escala por empresas dos mais variados portes que buscam seu espaço na demanda de produtos, utilizando-se de blendas poliméricas com vários aditivos com a finalidade de promover caraterísticas desejadas ao produto final.

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do tipo de cera de PEAD oxidada na processabilidade e nas propriedades finais de blendas poliolefínicas.

Foram avaliadas as propriedades físicas, ópticas, térmicas e de processabilidade das amostras. Resultados preliminares mostraram facilidade no seu processamento e melhor desempenho mecânico de sacolas, especialmente com a cera parafínica.

Introdução

A evolução da tecnologia permitiu aplicar o plástico de várias formas. Isso porque ele reúne inúmeras propriedades dificilmente encontradas em outros materiais (resistência mecânica e ao calor, flexibilidade, leveza, atraente relação custo/benefício), tornando-o muito versátil para desempenhar muitas funções como embalagens de alimentos, proteção de produtos. [1]

As embalagens plásticas são obtidas de polímeros sintéticos, que têm como principal matéria-prima os derivados do petróleo (nafta) e do gás natural (etano ou condensados). [2]

Um dos polímeros mais conhecidos é o polietileno, cuja produção comercial começou na década de 1950 e, dentre os vários polímeros sintéticos, é o que apresenta a maior capacidade produtiva instalada, para suprir o consumo global em torno de 97 milhões de toneladas em 2012, com previsão de chegar a 110 milhões de t em 2013.

O polietileno é produzido por vários processos, originando produtos para diversas aplicações, como filmes, artigos soprados, peças injetadas, produtos rotomoldados, chapas, tubos, fios e cabos, etc. [3]

Os tipos de polietileno mais comuns são: PEAD (polietileno de alta densidade), PEMD (polietileno de média densidade), PEBDL (polietileno de baixa densidade linear) e PEBD (polietileno de baixa densidade). Dentre os polietilenos, o PEAD é o de maior produção mundial, alcançando em 2007 o volume aproximado de 30 milhões de t.

No Brasil, a produção do PEAD em 2008 foi de aproximadamente 925.000 t, representando 43% dos polietilenos. O seu principal uso consiste na fabricação de filmes, que correspondem a cerca de 40% de seu volume; enquanto artigos soprados representam 35%, peças injetadas 12% e outras aplicações 13%. [4]

Devido à grande produção industrial do PEAD, o entendimento e o controle de sua degradação durante o processamento e o estudo de blendas que auxiliem em um processo mais rápido de obtenção de filmes plásticos de maior reciclagem é um importante objeto de estudo, tanto para a indústria como no âmbito acadêmico.

A degradação do PEAD pode ocorrer em qualquer estágio, desde a sua produção até o seu uso final, mas, para a maioria das aplicações, a fase em que ocorre a maior degradação e de forma mais rápida é durante o processamento, quando o polímero é exposto a condições severas de cisalhamento e temperatura.

Essa degradação foi muito estudada na literatura, existindo diferenças de acordo com sua tecnologia de obtenção (reatores de polimerização, pressão, temperatura, catalisador utilizado, etc) e também sendo influenciada por fatores como temperatura de processamento, cisalhamento, quantidade de oxigênio presente, resíduos catalíticos e tipo de estabilizantes utilizados. [5]

O uso de aditivos em compostos poliméricos traz inúmeros benefícios, entre os quais podemos citar: melhor condição de processamento, aumento da estabilidade da resina à oxidação, melhor resistência ao impacto, aumento ou diminuição da rigidez, controle de tensão superficial, controle de aderência (blocking), redução de custos, propriedades de barreira, etc. [6]

Os lubrificantes são uma classe de aditivos usados na composição de blendas de PEAD para produção de sacolas. São compostos que afetam as propriedades reológicas dos polímeros e reduzem a tendência destes materiais em aderir às superfícies.

Lubrificantes comuns são ésteres e aminas de ácidos graxos e ceras de polietileno. Este último é usado em larga escala em filmes flexíveis de PVC. [7]

Neste sentido, o objetivo deste trabalho é estudar a influência do uso de ceras de polietileno oxidadas na estrutura e propriedades de blendas de PEAD produzidos pelo processo de extrusão tubular para uso em sacolas plásticas tipo camiseta e avaliar as propriedades físicas, ópticas, térmicas e de processabilidade das amostras.

Materiais

Os materiais usados neste trabalho estão listados na Tabela 1: Foram formuladas duas blendas de PEAD/PEBD com peso final de 25 kg cada. A blenda 1(B1) denominada controle e sem aditivação de cera é ternária e a blenda 2(B2) com aditivacão é quaternária, com as seguintes composições mostradas na Tabela 2.

Plástico Moderno, Influência do tipo de cera em blendas poliolefínicas para fabricação de sacolas plásticas
Tabela 1: Materiais polímeros usados – Tabela 2: Composição das Blendas

Processamento

Para a obtenção dos filmes por extrusão, foi utilizada uma extrusora marca Carnevalli, ano 2010, modelo Polaris, rosca simples (L/D 30:1), com matriz circular de diâmetro 150 mm e 7 zonas de aquecimento na Tabela 3 são apresentados os parâmetros de processamento de extrusão dos filmes correspondentes às blendas, sem e com aditivação.

Plástico Moderno, Influência do tipo de cera em blendas poliolefínicas para fabricação de sacolas plásticas

Caracterização

Foram avaliadas as propriedades físicas dos filmes obtidos (espessura, largura do filme achatado, altura da linha de névoa, diâmetro do balão, razão de sopro e produção em kg/h), propriedades ópticas e análise térmica. Além disso foi avaliado o peso final de cem sacolas produzidas com os filmes processados.

Para avaliação das propriedades ópticas, foram realizados ensaios de brilho e cor (a, b e L) em espectrofotômetro spectro-guide, da marca Byk, sobre padrão branco segundo a norma ASTM d 1003-95 standard test method for haze and luminous transmittance of transparent plastics.

O fator b é um valor numérico que indica o grau de amarelamento, partindo do azul (-b) em direção ao amarelo (+b). Este índice é frequentemente utilizado pelas indústrias porque o amarelecimento ocorre com o envelhecimento e degradação dos polímeros. Já o fator “a” representa o grau de avermelhamento da amostra, partindo do verde (-a) para o vermelho (+a). O fator “L” é preto (0) e branco (100). [9]

A análise termogravimétrica (TGA) permite acompanhar a estabilidade térmica da amostra mediante a perda de massa devido à elevação de temperatura ou com o tempo de análise. Foi utilizado o equipamento termogravimétrico modelo 2050 da TA Instruments, em uma faixa de temperatura de 25°C a 1000°C, em uma taxa de aquecimento de 20°C/min, sob atmosfera de N2, conforme ASTM E-1131. [10]

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Propriedades Físicas

Na Tabela 4 estão apresentados todos os resultados das características físicas dos filmes processados, sendo possível verificar que não houve mudança nos valores médios de espessura, diâmetro do balão, razão de sopro, largura do filme tubular achatado e altura da linha de névoa.

Plástico Moderno, Influência do tipo de cera em blendas poliolefínicas para fabricação de sacolas plásticas
Propriedades Físicas dos Filmes

 

Observa-se um acréscimo na produção na blenda 2 (aditivada) de 42 kg/h para ~45 kg/h, resultado indicativo de um decréscimo da viscosidade da blenda processada, facilitada pela cera usada, que está atuando como agente de fluxo.

Além disso, a massa final de cem unidades indica um aumento de massa, como pode também ser visualizado na Figura 2.

Propriedades ópticas e colorimétricas

A tabela 5 (ver a seguir) apresenta os resultados das propriedades ópticas e colorimétricas, observando-se que a incorporação do aditivo (cera) não teve influência significativa, tanto na luminosidade (L) quanto nos parâmetros colorimétricos a e b.

Porém, observa-se um pequeno decréscimo do brilho com a presença do aditivo mostrada na blenda 2.

Análise Termogravimétrica

Na Figura 3 são mostradas as curvas térmicas comparativas de termogravimetria das blendas de PE sem e com aditivos, na qual possível verificar que a cera oxidada influencia no deslocamento à esquerda da temperatura (~4°C) como se observa no detalhe do gráfico, mostrando uma sutil perda de estabilidade térmica. Também se observa que o teor de cinzas é menor quando da blenda aditivada.

Plástico Moderno, Influência do tipo de cera em blendas poliolefínicas para fabricação de sacolas plásticas
Curvas comparativas de termogravimetria das amostras sem e com aditivação

 

Na tabela 6 são apresentados os valores de termogravimetria e observa-se que a blenda aditivada (B2) possui uma estabilidade térmica menor e menor índice de resíduos. Apesar disso, a DTG (temperatura máxima de degradação) para ambas são iguais.

Plástico Moderno, Influência do tipo de cera em blendas poliolefínicas para fabricação de sacolas plásticas

CONCLUSÕES

Os resultados das propriedades físicas das blendas estudadas, tiveram pouca alteração na grande maioria, exceto na produção final em kg/h. A aditivação melhora a plastificação.

O resultado da termogravimetria mostrou que a blenda aditivada foi menos estável termicamente. Esta estabilidade térmica menor, gera uma melhor processabilidade e diminui a viscosidade do fundido.

Podemos concluir que a aditivação da blenda de PEAD com cera aumenta a sua produção, porém apresentou um sutil decréscimo na estabilidade térmica e brilho dos filmes.

Texto: Silvio Hendez Euzébio Jr. e Drª. Ruth M. C. Santana

Os autores participam do Programa de Pós-graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais, do Departamento de Engenharia dos Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Silvio Hendez Euzébio Jr. é formado em design gráfico, com mestrado em ciências dos materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
Contato: silvio.euzebio@ufrgs.br

Dra. Ruth Marlene Campomanes Santana é professora e pesquisadora científica do Departamento de Engenharia dos Materiais (Dema) da UFRGS.
Contato: silvio.euzebio@ufrgs.br

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Laboratório de Materiais Poliméricos-LAPOL da UFRGS pela infraestrutura e a Embalagens Euzébio Ltda pela parceria na realização deste trabalho.

Referências bibliográficas:

  1. CANEVAROLO JR, S. V. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos engenheiros. São Paulo: Artliber Editora, 2006.
  2. Mercado brasileiro de resinas termoplásticas. SIRESP: sindicato da Indústria de Resinas Plásticas. Disponível em: http://www.siresp.org.br/indicadores/balanco.php. Acesso em 14 dez 2014.
  3. PRADELLA, J. G. da C. Biopolímeros e intermediários químicos. Disponível em: http://www.anbio.org.br/pdf/2/tr06_biopolimeros.pdf. Acesso em 20 dez 2014.
  4. Extrusão de Filme: Polietileno e Polipropileno. Catálogo técnico da Braskem, 2008.
  5. DE PAOLI, M. A. Degradação e estabilização de polímeros. 2ª. versão on-line. Editada por João Carlos de Andrade, 2008. Disponível em: http://www.chemkeys.com/bolg/wp-content/uloads/2008/09/polimeros.pdf. (Acesso em 03 fev 2016)
  6. Queiroz, G. C.; Garcia, E. E. C. – Reciclagem de sacolas plásticas de polietileno em termos de inventário de ciclo de vida. Informativo CETEA/ITAL, 20, 5p. (2008).
  7. Cruz, S. A. et al. – Propriedades reológicas de blendas de PEAD virgem/PEAD reciclado. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 18, nº 2, p. 144-151, 2008.
  8. PROVINCIATTO, L.A. Avaliação das Propriedades da Biodegradação de Sacolas Plásticas de PEAD em Ambiente Controlado. Instituto Superior de Ciências Aplicadas (ISCA), 2010. Limeira – SP.
  9. OLIVEIRA, Iara Thais Dias de. Avaliação mecânica de compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD) e vermiculita.2007. 72f. – Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Polímeros) – Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, Rio de Janeiro, 2007.
  10. SANCHEZ, E; FELISBERTI, M. Degradação Fotooxidativa Do Asa. In: V Congresso Brasileiro de Polímeros, 1999, São Paulo. Anais. São Paulo: Associação Brasileira de Polímeros, 1999. V.1.P.465-469

Mostrar mais

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Botão Voltar ao topo

Adblock detectado

Por favor, considere apoiar-nos, desativando o seu bloqueador de anúncios