Uso de Aditivos Dissecantes na Injeção de PP Pós-Consumo em Cores

Introdução

Há alguns meses retornando a minha cidade natal, voltei a trabalhar com processo de injeção usando praticamente 100% de polipropileno pós consumo na fabricação de utilidades domésticas e móveis em plástico. Uma das característica de uso de material pós consumo é a sua extrusão prévia para uniformidade do grão já aditivando masterbatch e aplicando 5 a 8% de composto mineral de carbonato de cálcio para conferir resistência mecânica além de reduzir custo obviamente.

Dentre os vários desafios de uso desse tipo de produto, manter a qualidade aceitável tanto mecanicamente quanto a estética das peças é a mitigação da umidade residual presente por causa da característica da higroscopia do Carbonato de cálcio, uma das alternativas é o uso adicional de ADITIVOS DISSECANTES além do pré-aquecimento.

Aditivos Dissecantes: Uma Solução para a Umidade em PP Reciclado

A utilização de materiais reciclados na indústria de plásticos representa um avanço significativo em termos de sustentabilidade e economia circular. No entanto, o processamento de polipropileno (PP) pós-consumo apresenta desafios técnicos específicos, especialmente quando aditivado com carbonato de cálcio (CaCO₃).

O Problema da Umidade

Embora o polipropileno seja considerado um polímero não-higroscópico, a adição de cargas minerais como o carbonato de cálcio introduz características higroscópicas ao composto. Esta característica faz com que o material absorva umidade do ambiente, comprometendo tanto o processamento quanto a qualidade final das peças injetadas.

Os principais problemas causados pela umidade residual incluem:

• Defeitos superficiais como manchas e estrias

• Variações dimensionais e empenamento

• Redução das propriedades mecânicas

• Degradação hidrolítica durante o processamento

Problemas de processabilidade como bolhas e vazios

Aditivos Dissecantes: Mecanismos de Ação

Os aditivos dissecantes, também conhecidos como agentes secantes ou absorvedores de umidade, são compostos que capturam moléculas de água presentes no polímero durante o processamento. Seu funcionamento ocorre em diferentes mecanismos:

Dissecantes Químicos

Estes aditivos reagem quimicamente com as moléculas de água, formando subprodutos estáveis. Os mais comuns incluem:

• Oxazolinas: Formam ligações covalentes com a água, sendo particularmente eficazes em temperaturas de processamento entre 190-240°C.

• Carbodiimidas: Reagem irreversivelmente com a água, sendo altamente eficientes em baixas concentrações (0,2-0,5%).

• Epóxidos funcionalizados: Absorvem umidade por meio de reações de abertura do anel.

  
  

Dissecantes Físicos

Estes aditivos aprisionam a água fisicamente em sua estrutura:

• Zeólitas modificadas: Possuem estrutura cristalina com cavidades que capturam moléculas de água. São eficazes em concentrações de 0,5-2%.

• Silicatos de magnésio: Apresentam alta capacidade de absorção, sendo compatíveis com sistemas coloridos.

• Óxidos metálicos: Como CaO e MgO, podem absorver até 30% de seu peso em água.

  
  

Dosagem e Incorporação

A incorporação eficiente dos aditivos dissecantes requer atenção a diversos fatores:

Concentração Ideal

A dosagem típica varia entre 0,2% e 2%, dependendo do tipo de dissecante e nível de umidade presente. Em sistemas com carbonato de cálcio em concentrações de 5-8%, recomenda-se:

• 0,3-0,5% para dissecantes químicos de alta eficiência (carbodiimidas)

• 0,8-1,5% para dissecantes físicos (zeólitas modificadas)

Método de Incorporação

Para materiais pós-consumo, existem duas abordagens principais:

1. Incorporação direta na extrusão: Adição do dissecante durante a fase de homogeneização e granulação do material reciclado, junto com o carbonato de cálcio e masterbatch.

2. Uso de masterbatches concentrados: Utilização de concentrados de dissecantes (geralmente 10-20%), facilitando a dosagem e dispersão.

   
   

Compatibilidade com Sistemas Coloridos

Um dos desafios específicos da utilização de dissecantes em PP reciclado colorido é a potencial interferência na tonalidade e no desenvolvimento da cor:

Interação com Pigmentos

• Pigmentos orgânicos: Alguns dissecantes químicos podem reagir com pigmentos azóicos ou ftalocianinas, causando alterações de tom.

• Pigmentos inorgânicos: Geralmente apresentam melhor compatibilidade com dissecantes, mas podem requerer ajustes na formulação.

  
  

Soluções Específicas

Para sistemas coloridos, recomenda-se:

• Utilização de dissecantes encapsulados que minimizam o contato direto com pigmentos

• Testes preliminares para avaliar o impacto na cor específica utilizada

• Dissecantes físicos com tratamento superficial que reduzem a interatividade com pigmentos

  
  

Benefícios Técnicos e Econômicos

A incorporação adequada de aditivos dissecantes proporciona múltiplos benefícios:

Vantagens Técnicas

• Redução significativa de defeitos superficiais

• Maior estabilidade dimensional

• Menor variabilidade no processamento

• Aumento da resistência mecânica por melhor adesão interfacial carga-polímero

• Ciclos de injeção mais rápidos por menor necessidade de pré-secagem

  
  

Impacto Econômico

• Redução do tempo de pré-aquecimento (economia energética)

• Menor taxa de refugo e retrabalho

• Possibilidade de utilização de maiores percentuais de material reciclado

• Melhoria na produtividade global

  
  

Aspectos Práticos de Aplicação

Controle de Processo

Para otimizar o desempenho dos dissecantes, recomenda-se:

1. Monitoramento de umidade: Implementação de sistemas de medição de umidade do material antes do processamento.

2. Ajuste de parâmetros: Temperaturas ligeiramente mais baixas no processamento podem maximizar a eficiência dos dissecantes químicos (evitando volatilização prematura).

3. Tempo de residência: Garantir tempo suficiente para a ação do dissecante antes da injeção.

   
   

Cuidados Operacionais

• Armazenamento adequado dos compostos com dissecantes em embalagens seladas

• Manutenção preventiva dos sistemas de desumidificação auxiliares

• Rotação adequada de estoque (FIFO) para materiais já aditivados

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Combinação com Pré-aquecimento

A utilização de dissecantes não elimina completamente a necessidade de pré-aquecimento, mas permite otimizá-lo:

• Redução do tempo de residência nos desumidificadores (de 4-6h para 1-2h)

• Temperaturas de pré-aquecimento mais baixas (economia energética)

• Maior tolerância a variações de umidade ambiental

  
  

Sustentabilidade e Considerações Ambientais

A utilização de dissecantes contribui para a sustentabilidade ao:

• Viabilizar maior incorporação de materiais reciclados

• Reduzir o consumo energético global do processo

• Minimizar a geração de resíduos por defeitos de produção

• 
  

No entanto, alguns dissecantes químicos podem gerar subprodutos que requerem atenção. A preferência por dissecantes físicos ou químicos de baixo impacto ambiental está alinhada com os princípios da economia circular.

Conclusão

A incorporação de aditivos dissecantes representa uma solução técnica e economicamente viável para os desafios relacionados à umidade em sistemas de PP reciclado com cargas minerais como o carbonato de cálcio. Sua apli

cação permite não apenas a melhoria da qualidade das peças injetadas, mas também contribui para a viabilização da utilização de maiores percentuais de material pós-consumo na fabricação de produtos de valor agregado.

Na SHTM TÉCNICA & GESTÃO, implementamos soluções customizadas com base nas características específicas de cada operação, permitindo que nossos clientes maximizem os benefícios técnicos, econômicos e ambientais associados ao uso de materiais reciclados em processos de injeção.

Referências Bibliográficas

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