Estudo da processabilidade e caracterização de compósitos de polietileno e madeira por moldação rotacional

Abstract

A finalidade em alcançar soluções inovadoras e sustentáveis e a busca de materiais diferenciadores é fundamental nos dias de hoje para a conceção de novos produtos. Os compósitos de polímero-madeira são um desses exemplos. A madeira, sendo um material natural, é totalmente renovável, reciclável e biodegradável, e possui uma vasta gama de propriedades essenciais à espécie humana. No entanto, são geradas grandes quantidades de resíduos de madeira neste setor, que quando aplicados em materiais plásticos, formam materiais compósitos de plástico-madeira com características muito interessantes. Permitem a substituição parcial do uso de plástico em aplicações com aspeto de madeira, em peças com geometrias distintas das convencionais, e podem ser transformados com técnicas de processamento de materiais plásticos. A presente dissertação foi efetuada no âmbito do projeto ROTMI – Inovação em materiais e tecnologias de rotomoldação. O objetivo da dissertação é o estudo da processabilidade de compostos de polietileno/resíduos de madeira pela técnica de moldação rotacional, tendo em vista a viabilidade de novos materiais para a criação de produtos sustentáveis, esteticamente apelativos e funcionais. Foram avaliadas diferentes composições PE/resíduos de madeira e usados resíduos de madeira com características distintas. A técnica de moldação rotacional revelou ser adequada para o processamento de peças em compostos de polímero/madeira, com uma elevada percentagem de incorporação de resíduos de madeira na sua constituição. Dependendo do tipo de resíduo pode ser incorporada entre 45% a 60% em massa de resíduos de madeira. As peças obtidas apresentam cor e efeito estético diferente mediante a composição utilizada, as características do resíduo de madeira e as condições de processamento, nomeadamente o tempo de ciclo do processo. Verifica-se que o aumento da percentagem de resíduo de madeira incorporado na peça aumenta o tempo de ciclo de processamento, conduz ao aumento da espessura da parede, devido à falta de compactação dos materiais durante a sinterização, criando elevada porosidade na peça e a detioração das propriedades mecânicas, comparativamente ao PE virgem. A moldação rotacional é uma técnica viável à produção de peças em compósitos de polímeros-madeira, à promoção de uma economia circular e à criação de novos produtos diferenciadores em termos estético-funcionais.

Nowadays, the aim of achieving innovative and sustainable solutions and the search for different materials is fundamental for the design of new products. Wood polymer composites are one such example. Wood, being a natural material, is fully renewable, recyclable and biodegradable, and has a wide range of properties essential to the human species. However, large quantities of wood residues are generated in this sector, which when applied to plastic materials, form plastic-wood composite materials with very interesting characteristics. They allow partial replacement of the use of plastic in applications with a wood aspect, in parts with different geometries than conventional ones, and can be transformed with plastic material processing techniques. This dissertation was carried out within the scope of the ROTMI project - Innovation in rotational molding materials and technologies. The objective of the dissertation is the study of the processability of polyethylene compounds / wood residues using the rotational molding technique, in view of the viability of new materials for the creation of sustainable, aesthetically appealing and functional products. Different PE compositions / wood residues were evaluated and wood residues with different characteristics were used. The rotational molding technique proved to be suitable for the processing of parts in polymer/wood compounds, with a high percentage of incorporation of wood residues in its constitution. Depending on the type of waste, between 45% and 60% in weight of wood waste can be incorporated. The parts obtained have a different color and aesthetic effect due to the composition used, the characteristics of the wood residue and the processing conditions, namely the cycle time of the process. It appears that the increase in the percentage of wood residue incorporated in the part increases the processing cycle time, leads to an increase in the thickness of the wall, due to the lack of a compact structure during sintering, creating high porosity in the part and the deterioration of the mechanical properties, compared to virgin PE. Rotational molding is a viable technique for the production of wood-polymer composite parts, the promotion of a circular economy and the creation of new aesthetic and functional differentiating products.