Todas as substâncias orgânicas, incluindo plásticos como o polipropileno (PP), estão sujeitas a um processo de auto-oxidação na presença de oxigênio. Isso ocorre em milhões de vezes mais rápido nas altas temperaturas do processamento de fusão, da composição e da moldagem por injeção. A consequência para o PP é a quebra das cadeias poliméricas, ou seja, uma degradação da massa molar, o que impede a reciclagem de produtos feitos desses plásticos. Antioxidantes adicionados durante o processamento retardam a degradação. Sem esses aditivos, muitos itens do dia a dia não poderiam ser fabricados de forma utilizável. Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Confiabilidade de Sistemas e Engenharia de Processos LBF aprimoraram as investigações reológicas online e, com isso, aceleram o processo de determinação da aditivação exata e otimização de custos.
Para obter imediatamente informações sobre a eficácia da adição de estabilizador, os pesquisadores da Fraunhofer seguem a abordagem de caracterizar a massa fundida online já durante a composição. Informações significativas sobre o comportamento de processamento de plásticos podem ser obtidas com um reômetro online. Ele mede as curvas de fluxo da viscosidade de cisalhamento e de expansão.
Em testes iniciais no Fraunhofer LBF, um PP de matéria-prima virgem marginalmente estabilizado serviu como polímero modelo. Nele, foi estabelecida uma clara relação entre os valores de viscosidade e a concentração de estabilizador ou os valores de viscosidade e a massa molar. Em materiais reciclados, foram investigados um PP reciclado pós-industrial e um pós-consumo. O PP pós-industrial de material de partida e de rebarbas de processos de moldagem por injeção ainda apresenta uma alta proporção de estabilizador. Assim, com adições de estabilizador acima de 0,1%, não se podem obter melhorias significativas na manutenção da massa molar – as curvas de fluxo para as adições de estabilizador investigadas, portanto, quase se sobrepõem. No PP pós-consumo, os antioxidantes estão em grande parte consumidos, o que está associado a um dano significativo durante o processamento, que se manifesta em baixa viscosidade/curva de fluxo. Para uma estabilização otimizada e danos minimizados do reciclado, é necessária uma adição de 0,5% de aditivo.
Tornar formulações de plástico mais rentáveis
As medições reológicas online permitem tirar conclusões significativas sobre a quantidade de antioxidantes a ser adicionada de forma útil para cada lote de plástico antigo. A reologia online apresentada aqui está disponível para parceiros do projeto do Fraunhofer LBF. Os processadores de plástico recebem assim informações imediatas sobre o efeito de um estabilizador de processo e podem produzir sua formulação de forma mais econômica e rentável.
Além disso, as curvas de fluxo da viscosidade de expansão refletem a estabilidade da massa fundida. Ao contrário da viscosidade de cisalhamento, a viscosidade de expansão é influenciada de forma muito sensível pela proporção de fibras e pela distribuição das fibras. Como a estabilidade da massa fundida é um critério importante para o uso de um determinado composto para processos de moldagem por sopro, a reologia online também pode apoiar o desenvolvedor de compostos nesse aspecto.
