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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23126
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Gerenciamento e destinação final para componentes automobilísticos em Polipropileno com aplicação em filamentos para impressora 3D |
Título(s) alternativo(s): | Transforming automotive polypropylene components into 3D printing filaments |
Autor: | Gonçalves, Péterson Alexandre de Souza |
Primeiro orientador: | Ghussn, Luciana |
Primeiro coorientador: | Mulinari, Daniella Regina |
Primeiro membro da banca: | Cordeiro Junior, Luiz Carlos |
Segundo membro da banca: | Medeiros, Simone de Fátima |
Resumo: | O PP (polipropileno) é um polímero muito utilizado na indústria automobilística em componentes internos e externos dos veículos. Normalmente, em sua estrutura, são incorporadas cargas minerais com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas do material, melhorar a compactação de peças injetadas, reduzir custo de matéria prima, etc. Com isso, essas cargas são incorporadas ao PP gerando os compósitos. O talco é um dos minerais mais utilizados no meio produtivo para componentes veiculares, atualmente, um veículo automotivo tem em seu agregado final de peças, um percentual em torno de 70% de peças plásticas e, em sua grande maioria, em PP/talco. O objetivo do presente estudo é analisar e reduzir o volume de resíduos gerados em uma empresa automobilística da região sul fluminense, em particular, causados pelo descarte de componentes automotivos em PP reforçado com talco. Foi realizada a coleta de resíduos automotivos, feito o reprocessamento para obtenção dos corpos de prova através da moagem e moldagem por injeção. Foram utilizados 3 compósitos diferentes de PP/talco (PP/20% m/m, PP/30% m/m, PP/40% m/m), realizado extrusão e moldagem por injeção para preparação dos corpos de prova que foram aplicados em ensaios mecânicos de tração e flexão, também, foram realizadas espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), determinação do índice de fluidez, calorimetria exploratória diferencial (DSC), determinação da densidade, microscópio eletrônico de varredura (MEV) e Microscópio óptico (MO). A análise de DSC apresentou aumento na cristalinidade da amostra conforme aumenta-se o teor de carga na matriz, melhorando as propriedades mecânicas agindo como agente nucleante do PP aumentando a interação (compatibilidade) entre a interface talco/PP. Seu índice de fluidez apresentou comportamento oscilatório devido ao aumento no teor de talco na matriz, mas, se mantiveram satisfatórios em comparação ao data sheet do fabricante. A análise de FTIR apresentou espectros com variações de picos atribuídos ao percentual de talco inserido na matriz do PP, ou seja, quanto maior o percentual, maior a intensidade dos mesmos no qual, terá influência na cristalinidade do material sem impactos negativos. A Micrografia obtidas por MEV e MO revelaram um aspecto rugoso do material no qual não houve interferência na impressão do filamento. Após análise dos dados obtidos, notou-se variações nos resultados dos 3 compósitos, porem os resultados se mantiveram com valores dentro do especificado pelo fabricante, sendo que, para o PP /20% m/m notou-se maior similaridade e menor variação em comparação com os dados do fabricante. No presente estudo, conclui-se que os filamentos em PP/20% m/m provenientes do reprocessamento de componentes automobilísticos são opções viáveis para redução à utilização do PP virgem, reduzindo assim, volume de componentes segregados, possíveis impactos ambientais e possibilidade de oferta de produtos mais acessíveis à sociedade. Para os demais percentuais (PP/30% m/m, PP/40% m/m), também é possível reciclar e aplicar em outros processos de injeção. Por fim, o PP/talco de peças descartadas na indústria automotiva é uma opção sustentável e pode ser reprocessado/reutilizado para outros fins. |
Abstract: | The PP (polypropylene) is a polymer widely used in the automotive industry for internal and external components of vehicles. Mineral fillers are usually incorporated into its structure in order to improve the mechanical properties of the material, improve the compaction of injected parts, reduce the cost of raw materials, etc. These fillers are then incorporated into the PP, generating composites. Talc is one of the most widely used minerals in the production of vehicle components. Currently, an automotive vehicle has around 70% of its final parts made up of plastic parts, the vast majority of which are made of PP/talc. The objective of this study is to analyze and reduce the volume of waste generated by an automotive company in the southern region of Rio de Janeiro, particularly due to the disposal of automotive components made omf PP reinforced with talc. Automotive waste was collected and reprocessed to obtain test specimens through grinding and injection molding. Three different PP/talc composites (PP/20% w/w, PP/30% w/w, PP/40% w/w) were used, and extrusion and injection molding were performed to prepare the specimens that were applied in mechanical tensile and flexural tests. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), determination of the melt flow index, differential scanning calorimetry (DSC), determination of density, scanning electron microscope (SEM) and optical microscope (OM) were also performed. The DSC analysis showed an increase in the crystallinity of the sample as the filler content in the matrix increased, improving the mechanical properties by acting as a nucleating agent for the PP, increasing the interaction (compatibility) between the talc/PP interfaces. Its melt flow index showed oscillatory behavior due to the increase in the talc content in the matrix, but remained satisfactory compared to the manufacturer's data sheet. The FTIR analysis showed spectra with peak variations attributed to the percentage of talc inserted in the PP matrix, that is, the higher the percentage, the greater the intensity of the peaks, which will influence the crystallinity of the material without negative impacts. The micrographs obtained by MEV and MO revealed a rough appearance of the material in which there was no interference in the printing of the filament. After analyzing the data obtained, variations were noted in the results of the three composites, but the results remained within the values specified by the manufacturer, and for PP /20% m/m, greater similarity and less variation were noted in comparison with the manufacturer's data. In the present study, it is concluded that PP /20% m/m filaments from the reprocessing of automotive components are viable options for reducing the use of virgin PP, thus reducing the volume of segregated components, possible environmental impacts and the possibility of offering more accessible products to society. For the other percentages (PP/30% m/m, PP/40% m/m), it is also possible to recycle and apply them in other injection processes. Finally, PP/talc from discarded parts in the automotive industry is a sustainable option and can be reprocessed/reused for other purposes. |
Palavras-chave: | Engenharia ambiental Automóveis - Peças Polipropileno Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Impressoras (Computadores) Environmental engineering Automobiles - Parts Polypropylene Salvage (Waste, etc.) Recycling (Waste, etc.) Computer printers |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO BASICO::RESIDUOS SOLIDOS, DOMESTICOS E INDUSTRIAIS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental |
Citação: | GONÇALVES, Péterson Alexandre de Souza. Gerenciamento e destinação final para componentes automobilísticos em Polipropileno com aplicação em filamentos para impressora 3D. 2024. 54 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23126 |
Data de defesa: | 25-Set-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental |
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