Por que a resistência da superfície dos produtos plásticos diminui quando se usa resina reciclada?

O uso de resina reciclada em peças plásticas apresenta desafios para engenheiros. A adição de mais material secundário pode levar a uma maior degradação do plástico, reduzindo sua resistência estrutural original e aumentando o risco de rachaduras, principalmente em áreas de alta tensão, como ganchos e furos de parafusos. Apesar desses problemas, a incorporação de materiais reciclados em plásticos é fundamental para a sustentabilidade ambiental.

Mas por que o uso de materiais secundários reciclados reduz a resistência dos plásticos? Essa questão pode ser examinada em dois níveis

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1. Origem do material secundário reciclado

Primeiro, os moldadores de injeção de plástico devem usar materiais secundários? Embora a proteção ambiental seja uma preocupação, a economia de custos costuma ser a principal motivação, visto que os materiais secundários são mais baratos. Mas essas fábricas usam o mesmo tipo de material reciclado que os pellets de plástico originais? Por exemplo, se os pellets originais são materiais de PC da Sabic (antiga GE), os fabricantes estão realmente usando materiais reciclados de PC da Sabic ou estão usando quaisquer materiais reciclados de PC disponíveis, ou mesmo misturando ABS? Quanto maior a qualidade dos pellets de plástico, menos apropriado é para os fabricantes usarem materiais reciclados, pois isso pode resultar em produtos de qualidade inferior.

Outra incerteza com materiais reciclados é o armazenamento. Esses materiais são frequentemente armazenados de forma inadequada, expostos a elementos como vento, sol e chuva. Você já deve ter notado que uma cadeira de plástico deixada ao sol acaba desbotando e se tornando quebradiça. Da mesma forma, materiais reciclados expostos a condições adversas terão suas propriedades físicas degradadas, resultando em qualidade imprevisível.

2. A diferença nos valores de MFI (Melt Flow Index) antes e depois da injeção de plástico

Em segundo lugar, mesmo que o seu processo de injeção de plástico utilize materiais que correspondam rigorosamente aos pellets plásticos originais ou materiais recicláveis ​​com as mesmas especificações e da mesma marca, a experiência mostra que o valor do MFI (Índice de Fluidez) da maioria dos plásticos aumenta em cerca de 20 a 30% após a injeção. Esse aumento no MFI normalmente resulta na redução da resistência estrutural do plástico, o que pode afetar o desempenho geral e a durabilidade do produto.

Os plásticos termoplásticos são caracterizados pela formação de cristais poliméricos entrelaçados, resultando em alta resistência estrutural. Durante o processo de moldagem por injeção, o parafuso de avanço cisalha e quebra essas longas cadeias moleculares em segmentos mais curtos, reduzindo seu peso molecular. Esse processo, conhecido como cisão de cadeia, leva ao enfraquecimento do entrelaçamento molecular e à consequente diminuição da resistência. Para informações mais detalhadas, consulte o artigo sobre propriedades reológicas de plásticos.

Considerando a flutuação dos preços e a disponibilidade das resinas termoplásticas, é prudente otimizar o uso da sua resina. Um método comum é o uso de rebarbação. Após a conclusão do projeto, qualquer excesso de material e peças rejeitadas podem ser reaproveitados e reaproveitados como rebarbação, que pode então ser misturada com resina nova ou usada separadamente.

Quando termoplásticos são submetidos a estresse térmico e mecânico, eles podem se tornar fracos e quebradiços, uma degradação conhecida como "histórico térmico". Tanto o calor do processamento quanto o processo de moagem podem afetar as propriedades físicas, químicas e de fluxo da resina termoplástica, bem como de quaisquer produtos feitos a partir de remoagem. Embora a temperatura ou o histórico térmico sejam frequentemente considerados a principal causa da degradação do polímero, muitas resinas podem manter suas propriedades físicas por um número limitado de ciclos de remoagem, se forem gerenciadas adequadamente durante o processamento.

Qual é a proporção ideal de resina reciclada para resina virgem?

Normalmente, a indústria de moldagem busca uma mistura de 20% a 25% ou menos de resina reciclada com resina virgem. No entanto, dependendo do processo de fabricação, a proporção pode variar de 100% de resina virgem a 100% de resina reciclada.

Os fatores que influenciam essa variação incluem

• Treinamento inadequado dos manipuladores de resina

• Calibração incorreta dos alimentadores de material virgem e/ou remoído

• Mistura irregular de materiais

• Disciplina insuficiente no chão de fábrica ou adesão aos procedimentos estabelecidos

• Para evitar resultados potencialmente desastrosos, procedimentos adequados e disciplina no chão de fábrica são essenciais.

Outra consideração importante é que, mesmo que a mistura inicial contenha 20% de material reciclado, as passagens subsequentes sempre conterão parte da mistura reciclada anterior. A resina da primeira passagem permanece no estoque. Consulte seu fornecedor de resina para saber quantas vezes o plástico pode passar pelo processo de moldagem antes que as propriedades se degradem em mais de 10% e para determinar quais propriedades são afetadas primeiro.

De quais problemas potenciais você deve estar ciente?

Certifique-se de que resinas como náilon, policarbonato, poli(tereftalato de butadieno) (PBT) e poli(tereftalato de etileno) (PET) estejam devidamente secas antes do processamento inicial. Caso contrário, elas podem hidrolisar no cilindro da máquina de moldagem, encurtando as cadeias poliméricas e causando degradação. A incorporação de material reciclado degradado à resina virgem em níveis de 25% pode afetar significativamente o desempenho e a função das peças finais. É de extrema importância monitorar os níveis de temperatura. O processamento da resina virgem em temperaturas acima dos níveis recomendados pode acelerar a degradação do polímero.

A consistência no tamanho dos pellets também é crucial. Sem a manutenção regular do moedor, você pode acabar com uma ampla gama de tamanhos de grânulos, desde pó fino até pedaços de ¼ de polegada ou mais. Durante a plastificação ou a rotação da rosca, a rosca pode não fundir esses grânulos de diferentes tamanhos uniformemente, o que pode afetar as propriedades das peças acabadas. A repeletização é uma solução eficaz para esse problema. A filtragem por fusão do material moído permite a remoção de contaminantes não plásticos. Para manter a estabilidade ideal do processo, a manutenção regular do moedor é essencial. Isso inclui afiar as lâminas, limpar a máquina e garantir que a peneira esteja funcionando corretamente.

Na sua opinião, qual é o maior desafio associado à reafiação? Com ​​base na minha experiência, a contaminação por plásticos e materiais estranhos representa um obstáculo significativo. Frequentemente, a produção é interrompida devido a bicos quentes entupidos. Para reduzir custos, é aconselhável utilizar apenas resina virgem em ferramentas de canal quente e reservar a reafiação para ferramentas de canal frio. Embora essa possa não ser uma opção viável para todos, é uma estratégia eficaz quando viável.

Que soluções estão disponíveis para resolver esses problemas?

Em vez de misturar rebobinamento com resina virgem, considere usar 100% de rebobinamento. Essa abordagem evita os problemas mencionados acima. Com esse método, você usa toda a resina virgem primeiro e, em seguida, aplica o rebobinamento nas máquinas em plena capacidade.