Até agora, as resinas totalmen- te recicladas têm sido pouco usadas, mas a atual escassez de materiais as torna cada vez mais interessantes, especialmente para o setor automotivo. A reciclagem do plástico também pode valer a pena do ponto de vista da sustentabilidade. O problema é que cada vez que o plástico é reciclado, suas propriedades podem se deteriorar, uma vez que as cadeias moleculares se tornam cada vez mais curtas.

O Laboratório de Aplicações Ultrassônicas de Plásticos da Herrmann Ultraschalltechnik conduziu um estudo comparativo para investigar como essas mudanças afetam o comportamento sob vibração dos componentes plásticos.

Os resultados de um estudo inicial realizado pela Herrmann Ultraschalltechnik forneceram uma resposta promissora para a questão da soldabilidade de resinas recicladas. Não há diferença visual entre os corpos de prova feitos com plástico virgem ou reciclado (Herrmann Ultraschalltechnik).

A adaptação dos parâmetros de soldagem é necessária

Para realizar o estudo foi adotada a poliamida PA66 com 30% de fibra de vidro – um plástico muito usado na indústria automotiva. Ela foi comparada com uma resina reciclada também do tipo PA66- GF30. Foram confeccionados corpos de prova hexagonais com esses materiais.

Nos testes preliminares foi caracterizada a soldabilidade básica do material reciclado. Foi adotado como ponto de partida um conjunto de parâmetros de processo, os parâmetros iniciais, que também são usados para processos envolvendo plásticos virgens do mesmo tipo.

No laboratório de ultrassom os parâmetros iniciais constituem uma combinação de diretrizes para soldagem, que servem como ponto de partida para os primeiros ensaios. Eles são baseados em diretrizes internas, nas quais os valores recomendados de amplitude e força encontram-se listados para todos os termoplásticos comuns. Assim, conjuntos de parâmetros de processo iniciais podem ser obtidos de forma rápida e fácil. Isso ajuda a reduzir o tempo de desenvolvimento e os custos de uma solução de soldagem.

Primeiro teste: nenhuma união homogênea

Nos testes preliminares foi percebido que os corpos de prova feitos com material reciclado podem ser soldados de forma confiável usando ultrassom, mas uma união homogênea não pôde ser obtida ao se adotar os parâmetros iniciais. Ficou clara a presença de um plano de separação entre as partes superior e inferior na seção transversal dos corpos de prova. Por isso, se fez necessário ajustar os parâmetros de soldagem.

Para definir os valores adequados para a resina reciclada, foram estabelecidos 18 diferentes grupos de parâmetros de processo dentro de um estudo comparativo posterior, que foram baseados nos parâmetros iniciais, envolvendo variados parâmetros fundamentais, tais como força de soldagem, amplitude, trajeto de soldagem e força de disparo. Cinco corpos de prova de cada um dos grupos de comparação foram soldados usando esses valores. Os resultados foram avaliados por imagens da seção transversal deles e por ensaios de tração.

Fig. 1 – A adoção do grupo certo de parâmetros de processo fez com que a resina reciclada (à direita) conseguisse obter resultados tão bons na seção transversal e no ensaio de tração quanto os conseguidos com o plástico virgem (à esquerda) (Herrmann Ultraschalltechnik).

Segundo teste: missão concluída

Dentro da série de testes foram estabelecidos conjuntos de parâmetros que levaram a resultados de soldagem muito bons, tanto para a resina reciclada quanto para o plástico virgem. Foi particularmente interessante o fato de que os dois grupos de parâmetros diferiram apenas na amplitude, que foi 10 micrômetros menor para a resina reciclada do que para o plástico virgem.

Em ambos os corpos de prova foi possível obter resistência à tração na faixa de 3.000 Newtons, um valor realmente impressionante. Na verdade, esperava-se obter valores menores, tanto na seção transversal quanto no teste de tração. A série de testes não só forneceu resultados positivos, mas também valores empíricos importantes para futuras consultas. Entretanto, uma definição geral sobre a soldabilidade das resinas recicladas não pode ser feita apenas a partir deste estudo. Tal como ocorre com os plásticos convencionais, cada formulação deve ser examinada individualmente.

No caso de aplicação envolvendo soldagem por ultrassom, é fundamental que se trate de uma resina termoplástica, independentemente de ela ser reciclada ou virgem. As fichas técnicas fornecem informações sobre as propriedades mecânicas e térmicas dos materiais. No entanto, não é possível encontrar um indicador real sobre a qualidade da soldabilidade na ficha técnica, pois existem outros fatores de influência que muitas vezes só se tornam aparentes durante os testes de soldagem.

Fig. 2 – Uma máquina para ensaios de tração testa a resistência mecânica da união de um corpo de prova soldado. A resina reciclada apresentou resistência da ordem de 3.000 Newtons no ensaio laboratorial (Herrmann Ultraschalltechnik).

Bioplásticos como uma alternativa sustentável

O estudo sobre soldagem envolvendo resinas recicladas é a segunda investigação feita pela equipe do laboratório de ultrassom da Herrmann no que tange ao uso de plásticos sustentáveis. Há alguns anos foram realizados os primeiros testes de soldagem de bioplásticos.

Na ocasião, foram examinados corpos de prova confeccionados com três composições diferentes. Dois dos bioplásticos examinados consistiam em misturas, ou seja, um bioplástico e uma resina virgem. O terceiro material era integralmente constituído por biopolímeros. Embora as duas misturas tenham levado a resultados semelhantes aos de processos de soldagem envolvendo resinas virgens, o bioplástico puro obteve apenas metade da resistência à tração. Entretanto, esse valor é suficiente para várias aplicações.

Conclusão

Resinas recicladas e bioplásticos estão abrindo novos caminhos para uma produção mais sustentável no setor de plásticos. Acima de tudo, as resinas recicladas com alta qualidade, ou seja, que estão sendo reutilizadas pela primeira vez, podem se tornar um recurso importante. Em caso de incerteza sobre o uso de plásticos mais amigáveis do ponto de vista ecológico, laboratórios de ultrassom bem equipados podem fornecer informações sobre a seleção do material e certificá-lo por ensaios de soldagem.