Filamento sustentável para impressão 3D a partir do polipropileno reciclado reforçado com papel residual

Autor(es)

Daniel Magalhães de Oliveira

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Guaratinguetá. 2023-05-10.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Engenharia. Guaratinguetá
• Data de defesa: 2023-03-10
• Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald; Kelly Cristina Coelho de Carvalho Benini

Resumo

Um dos maiores desafios da sociedade contemporânea é lidar com a geração excessiva de resíduos sólidos e seu descarte. O crescimento da produção industrial seguido da gestão inadequada de resíduos gera problemas ambientais globais. Políticas ambientais têm orientado novas ações visando uma gestão sustentável de resíduos sólidos. De modo geral, a manufatura aditiva tem incentivado o crescimento em pesquisa e inovação. No que se refere à produção de filamentos para impressão 3D, o uso de compósitos e de matérias-primas recicladas tem se destacado, possibilitando a obtenção de materiais com custos reduzidos, mantendo seu desempenho e ampliando sua vida útil. Dentro desse contexto, o objetivo do projeto foi obter compósitos de polipropileno (PP) reciclado de copos plásticos descartáveis e de papel residual de escritório para produção de filamentos sustentáveis para impressão 3D. A metodologia consistiu na obtenção e caracterização do papel residual, do PP reciclado e dos compósitos a fim de analisar suas propriedades para posterior impressão 3D. Os compósitos sem e com a adição de agente compatibilizante (1% em massa de MAPP) foram obtidos a partir da mistura de PP reciclado com 10% em massa de papel residual utilizando um homogeneizador de plásticos. Os compósitos foram triturados e processados por extrusão para produção dos filamentos sustentáveis. O papel residual de escritório, composto majoritariamente por celulose, apresentou índice de cristalinidade de 67% e uma estrutura fibrosa com padrões distintos, alongados, achatados, com formação de aglomerados. As amostras poliméricas apresentaram comportamento térmico estável até 235 ºC, com temperatura de fusão em 165 ºC. O compósito compatibilizado apresentou maior viscosidade complexa em relação ao PP reciclado e comercial e maior tempo de vida útil em relação ao compósito sem agente compatibilizante. Finalmente, os filamentos foram caracterizados física e morfologicamente, e utilizados para impressão 3D na forma de corpos de prova para ensaios mecânicos. O PP reciclado e os compósitos apresentaram valores de resistência, módulo, deformação em tração e dureza adequados e similares ao PP comercial, porém com menor resistência ao impacto. As micrografias confirmaram os padrões de preenchimento e deposição de camadas dos corpos de prova impressos, apresentando um material com matriz reciclada e compósitos com superfície homogênea, poucos, ou nenhum defeito aparente e boa dispersão do papel residual na matriz termoplástica. O conjunto desses fatores permitiu a obtenção de filamentos sustentáveis com propriedades adequadas para ser utilizado na impressão 3D por deposição de fundido. (AU)

• Processo FAPESP: 19/02607-6 - Filamento sustentável para impressão 3D a partir do polipropileno reciclado reforçado com papel residual
• Beneficiário: Daniel Magalhães de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado