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. Adicionar mais material secundário pode levar a uma maior degradação do plástico, reduzindo sua resistência estrutural original e aumentando o risco de rachaduras, particularmente em áreas de alto estresse, como ganchos e furos de parafusos. Apesar desses problemas, incorporar materiais reciclados em plásticos é essencial para a sustentabilidade ambiental.

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

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 é frequentemente uma motivação primária, pois os materiais secundários são mais baratos. Mas essas fábricas estão usando o mesmo tipo de materiais reciclados que os pellets de plástico originais? Por exemplo, se os pellets originais são materiais de PC da Sabic (antigamente GE), os fabricantes estão realmente usando materiais reciclados de PC da Sabic ou estão usando quaisquer materiais reciclados de PC disponíveis ou até mesmo misturando ABS? Quanto maior o grau 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 pode ter notado que uma cadeira de plástico deixada ao sol acabará desbotando e se tornando quebradiça. Da mesma forma, materiais reciclados expostos a condições adversas terão 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 seu processo de injeção de plástico use materiais que correspondem estritamente aos pellets de plástico originais ou materiais recicláveis ​​com as mesmas especificações da mesma marca, a experiência mostra que o valor MFI (Melt Flow Index) da maioria dos plásticos aumenta em cerca de 20-30% após a injeção. Esse aumento no MFI normalmente resulta em redução da resistência estrutural do plástico, o que pode impactar o desempenho geral e a durabilidade do produto.

Plásticos termoplásticos são caracterizados pela formação de cristais de polímeros que são emaranhados, 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 emaranhamento molecular e a uma subsequente diminuição da resistência. Para informações mais detalhadas, consulte o artigo sobre propriedades reológicas do plástico.

Considerando os preços flutuantes e a disponibilidade de resinas termoplásticas, é prudente otimizar o uso da sua resina. Um método comum é usar regrind. Uma vez que um projeto é concluído, qualquer excesso de material e peças rejeitadas podem ser recuperados e reaproveitados como regrind, que pode então ser misturado com nova resina ou usado independentemente.

Quando os termoplásticos são submetidos a estresse térmico e mecânico, eles podem se tornar fracos e quebradiços, uma degradação conhecida como "histórico de calor". Tanto o calor do processamento quanto o processo de moagem podem afetar as propriedades físicas, químicas e de fluxo da resina termoplástica, bem como quaisquer produtos feitos de remoagem. Embora a temperatura ou o histórico de calor sejam frequentemente considerados a causa primária da degradação do polímero, muitas resinas podem reter 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 visa uma mistura de 20 a 25 por cento ou menos de remoído misturado com resina virgem. No entanto, dependendo do processo de fabricação, a proporção pode variar de 100 por cento de resina virgem a 100 por cento de remoído.

Os fatores que influenciam essa variação incluem

• Treinamento inadequado dos manipuladores de resina

• Calibração incorreta dos alimentadores de virgens e/ou remoídos

• Mistura desigual 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 por cento de remoagem, as passagens subsequentes sempre conterão parte da mistura de remoagem anterior. A resina da primeira passagem permanece no estoque. Verifique com seu fornecedor de resina para descobrir quantas vezes seu plástico pode passar pelo processo de moldagem antes que as propriedades se degradem em mais de 10 por cento e para determinar quais propriedades são afetadas primeiro.

De quais problemas potenciais você deve estar ciente?

Certifique-se de que resinas como nylon, 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 do polímero e causando degradação. Incorporar remoído degradado em resina virgem em níveis de 25 por cento pode afetar significativamente o desempenho e a função das peças finais. É de suma importância monitorar os níveis de temperatura. Processar resina virgem em temperaturas acima dos níveis recomendados pode acelerar a degradação do polímero.

O tamanho consistente do pellet também é crítico. Sem manutenção regular do moedor, você pode acabar com uma ampla gama de tamanhos de grânulos, de pó fino a pedaços de ¼ de polegada ou maiores. Durante a plastificação ou rotação do parafuso, o parafuso pode não derreter esses grânulos de tamanhos diferentes uniformemente, o que pode afetar potencialmente as propriedades das peças acabadas. A repeletização é uma solução eficaz para esse problema. Ao filtrar por fusão o remoído, os contaminantes não plásticos podem ser removidos. 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 tela esteja funcionando corretamente.

Qual você acredita ser o desafio mais significativo 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 pontas quentes entupidas. Para reduzir custos, é aconselhável utilizar apenas resina virgem em ferramentas de canal quente e reservar a reafiação para ferramentas de canal frio. Embora esta 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 regrind com resina virgem, considere usar 100% regrind. Essa abordagem evita os problemas mencionados acima. Com esse método, você usa toda a resina virgem primeiro e então executa o regrind nas máquinas em capacidade máxima.