propriedades mecânicas de tração do abs pós - GPPol

PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TRAÇÃO
DO ABS PÓS - CONSUMO
Elisabete Maria Saraiva Sanchez 1, 2* e Maria Isabel Felisberti 1
1*
Instituto de Química da UNICAMP, Caixa Postal 6088, 13083-970 Campinas/SP - [email protected];
[email protected]; 2Instituto de Ciências Biológicas e Química da PUCCAMP
Tensile Properties of Post-Consumer ABS
The aim of this work is to evaluate the tensile properties of photochemical aged ABS after reprocessing. The results
showed that an ABS that had lost 50% of rupture elongation has this property almost regenerated after being
reprocessed. The degradation of ABS begins at the surface and its propagation leads to failure. Post-consumer recycling
of ABS is possible, but the reprocessing increases the yellowing index of the material.
Introdução
As resinas do terpolímero acrilonitrila-butadienoestireno, ABS, encontram grande aplicação no
mercado, sobretudo na fabricação de eletrodomésticos,
telefones, na indústria automobilística e mais
recentemente na confecção de cartões telefônicos.
A tendência é, então, que haja cada vez mais produtos
de ABS sendo descartados no ambiente, muitas vezes
em estágio avançado de degradação.
Existe atualmente uma grande preocupação com o
aumento de termoplásticos de engenharia encontrados
nos aterros sanitários, provenientes dos mais diferentes
produtos. Há inclusive a preocupação com a
compatibilidade entre diversos termoplásticos e destes
com poliolefinas em função da necessidade de
reciclagem e dificuldade de separação 1.
A reutilização de sobras de produção já é uma
realidade no caso do ABS e alguns estudos tem sido
realizados para verificar a influência de repetidos ciclos
de moldagem por injeção nas suas propriedades.
Em estudo realizado por Eguiazábal e Nazábal, a
influência de sucessivos ciclos de moldagem por
injeção a 260 °C, mostrou uma pequena retenção nas
propriedades de tração, que se manteve constante com
o número de ciclos. As propriedades de quebra foram
afetadas de maneiras diferentes. A tensão na ruptura
mostrou um pequeno aumento e a deformação uma
pequena diminuição com o número de ciclos de
reprocessamento. Já a resistência ao impacto diminuiu
continuamente. Esses efeitos foram atribuídos à
degradação dos segmentos flexíveis do polibutadieno
presente no ABS 2.
A influência da degradação nas propriedades do ABS
também tem sido bastante estudada. O efeito do
envelhecimento fotooxidativo sobre as propriedades
mecânicas de tração e de impacto, o índice de fluidez,
o índice de amarelecimento, o índice de carbonilas, etc.
do ABS foi avaliado através de dois métodos de
envelhecimento, observando-se alterações bastante
significativas nestas propriedades 3.
O objetivo do presente trabalho é avaliar como a
degradação afeta as propriedades do ABS pósconsumo.
Experimental
O ABS utilizado foi o Cycolac não pigmentado,
gentilmente cedido pela GE Plastics South America, na
forma de corpos de prova de tração. Os métodos de
envelhecimento foram conduzidos segundo as normas
ASTM G24 4 e G53 5. Os corpos de prova foram
submetidos ao envelhecimento em apenas um lado 3.
Para o reprocessamento foi utilizado, para cada
método, o material envelhecido com aproximadamente
50% de perda de alongamento na ruptura (a partir de
240 h para o método ASTM G24 e a partir de 780 h
para o método ASTM G53), em comparação a
amostras não envelhecidas. Os corpos de prova foram
moídos em um moinho de facas e novos corpos de
prova foram moldados por injeção em uma injetora
Arburg 221K a 240 °C.
Os ensaios mecânicos de tração foram realizados
segundo a norma ASTM D638, com célula de carga de
500 N, à velocidade de 10 mm/min, no equipamento
EMIC DL 2000. Esses ensaios reproduziram as
Anais do 6 o Congresso Brasileiro de Polímeros / IX International Macromolecular Colloquium
1099
Resultados e Discussão
1200
Módulo de elasticidade em tração (MPa)
condições utilizadas para avaliar o material
envelhecido 5.
O índice de amarelecimento foi obtido segundo a
norma ASTM D1925 em um equipamento MacBeth
Color-eye.
A fotografias ampliadas das fraturas de corpos de
prova submetidos a ensaio de resistência ao impacto
foram obtidas com uma lupa Micronal com aumento de
sete vezes 5.
1000
800
600
400
200
G2
4-P
C
G2
4-3
768
h
G2
4-1
860
h
G2
4-1
176
h
G5
3-P
C
G5
3-1
536
h
G5
3-7
08h
inic
ial
Nas figuras 1 a 3 são comparados os resultados obtidos
nos ensaios mecânicos de tração para cada material
antes e após o reprocessamento (PC) para os dois
métodos de envelhecimento fotoquímico a que o ABS
foi submetido.
inic
ialPC
0
Figura 3 - Módulo de elasticidade do ABS envelhecido e pósconsumo (PC) em comparação ao material não envelhecido.
12
Alongamento na ruptura (%)
10
8
6
4
2
C
h
768
4-P
G2
h
4-3
G2
h
176
860
4-1
G2
C
h
G2
4-1
3-P
G5
08h
536
3-1
G5
PC
ial-
3-7
G5
inic
inic
ial
0
Figura 1 – Alongamento na ruptura do ABS envelhecido e pósconsumo (PC) em comparação ao material não envelhecido.
40
Tensão na ruptura (MPa)
35
30
25
Os ensaios de tração mostram que o ABS envelhecido
pelos métodos fotooxidativos tem suas propriedades
praticamente regeneradas após o reprocessamento. A
explicação para esse fato é que a perda de propriedades
mecânicas está associada às propriedades superficiais.
Mesmo nos estágios iniciais da degradação a camada
superficial degradada atua como um ponto de
fragilidade no material. O material submetido ao
envelhecimento fotoquímico sofre um gradiente de
degradação a partir da superfície exposta, mas o
interior do material continua inalterado (Figuras 4 a 6).
A fratura deve, portanto ser iniciada a partir de defeitos
na superfície 6. A diluição da camada degradada na
parte não afetada dos corpos de prova durante as etapas
de moagem e moldagem por injeção levou à
regeneração quase completa das propriedades
mecânicas de tração do ABS.
Na figura 7 é mostrada a variação no índice de
amarelecimento do ABS envelhecido e reprocessado
em relação ao material não envelhecido. As alterações
na cor do ABS são intensas e graduais no material
reprocessado.
20
15
10
5
G2
4-P
C
G2
4-3
768
h
G2
4-1
860
h
G2
4-1
176
h
G5
3-P
C
G5
3-1
536
h
G5
3-7
08h
inic
ialPC
inic
ial
0
Figura 2 – Tensão na ruptura do ABS envelhecido e pós-consumo
(PC) em comparação ao material não envelhecido.
Figura 4 - Fratura obtida no ensaio de impacto do ABS inicial
(aumento de 7 vezes) 3.
1100
Anais do 6 o Congresso Brasileiro de Polímeros / IX International Macromolecular Colloquium
viável se a aplicação do material reciclado visar
propriedades de tração.
O aumento do índice de amarelecimento com o
reprocessamento mostra que existe a necessidade de se
utilizar pigmentos ou colorantes para não comprometer
o aspecto do produto reciclado.
Lado exposto
Agradecimentos
GE Plastics South America e FAPESP (Processos:
98/03828-8, 99/03642-4, 00/08634-9 e 01/02508-4).
Figura 5 - Fratura obtida no ensaio de impacto para o ABS
envelhecido segundo a norma ASTM G24 por 1860 h (aumento de 7
vezes) 3.
Referências Bibliográficas
1.
Lado exposto
2.
3.
4.
5.
Figura 6 - Fratura obtida no ensaio de impacto para o ABS
envelhecido segundo a norma ASTM G53 por 708 h (aumento de 7
vezes) 3.
6.
S. Tall; S. Karlsson; A. C. Albertsson Polymers &
Polymer Composites, 1998, 6, 261.
J. I Eguiazábal; N. P. Nazábal in Handbook of
Advanced Materials Testing, N.P. Cherimisinoff;
P. N. Cherimisinoff; Ed.; Marcel Dekker, New
York, 1995.
E. M. S. Sanchez; M. M. C. Ferreira; M. I.
Felisberti Polímeros: Ciência e Tecnologia.
Out/Dez 1999, 116.
ASTM G24 – Standard Practice for Conducting
Exposures to Daylight Filtered Through Glass.
ASTM G53 – Standard Practice for Operating
Lightand
Water-Exposure
Apparatus
(Fluorescent
UV-Condensation
Type)
for
Exposure of Nonmetallic Materials.
C. Saron, Dissertação de Mestrado, Universidade
Estadual de Campinas, 2001.
60
Índice de amarelecimento
50
40
30
20
10
G2
4-P
C
G2
4-3
768
h
G2
4-1
860
h
G5
3-P
C
G2
4-1
176
h
G5
3-1
536
h
G5
3-7
08h
inic
ial
inic
ialPC
0
Figura 7 – Índice de amarelecimento do ABS envelhecido e pósconsumo (PC) em comparação ao material não envelhecido.
Conclusões
O fato de o envelhecimento fotooxidativo afetar mais a
superfície do material torna o reprocessamento bastante
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