Ecodesign : aplicação da ferramenta Ciclo de Reciclagem de Materiais (CRM) no poliuretano termoplástico (TPU)

Abstract

No debate atual da destinação dos resíduos pós-consumo, existem ferramentas do Ecodesign que auxiliam designers a traçar estratégias de seleção de materiais com foco na reciclagem. A seleção de propriedades dos materiais pode variar pelo recorte da pesquisa, neste caso, o resíduo do calçado pode ser reaproveitado em ciclo fechado ou ciclo aberto de acordo com desempenho e valor de mercado alcançado. Estudos identificam que a geração de conhecimento técnico de materiais contribui para atuação designers no contexto de estratégias de reciclagem. Neste sentido, esta pesquisa aplicou a ferramenta Ciclo de Reciclagem de Materiais (CRM), em três ciclos de reprocessamento (CRM 1, CRM 2 e CRM 3) de moagem, secagem e injeção de corpos de prova, em poliuretano termoplástico (TPU), um polímero de base éster. Empregaram-se técnicas de caracterização (TGA, FT-IR, densidade, dureza Shore A, DMA, resistência a tração e compressão) para obtenção de parâmetros de desempenho associado ao reciclado, não disponíveis nas fichas técnicas de materiais. Os resultados de TGA e densidade apontam a estabilidade térmica e física após três ciclos de reciclagem. As curvas de absorção de FT-IR indicam níveis de degradação pela perda de intensidade de picos de aminas, carbonilas (livres e no uretano) e região do éster. Visualmente foi observado o escurecimento e amarelamento ao longo dos ciclos, sendo relativo à presença de contaminantes, decomposição da cadeia e degradação térmica e UV de grupos aromáticos. A redução da vida útil do material pode ser observada por tração com deterioração da tensão máxima em 57,11% entre Mp e o CRM 3. No Mp e CRM 1, em tração foi observado o endurecimento sob tensão durante o estiramento sem rompimento em 714% de deformação e rompimento do CRM 3 próximo a 460 % Verificou-se aumento proporcional de rigidez ao longo das etapas, pelos resultados de módulo de armazenamento e dureza, estes influenciados por cristalização em função de parâmetros de reprocessamento. Concluiu-se que o CRM 1 apresentou desempenho compatível a aplicação original, enquanto o CRM 2 em diferente aplicação, o CRM 3 apresentou elevada degradação mecânica.

In the current debate on the destination of post-consumer waste, there are Ecodesign tools that help designers draw material selection strategies focused on recycling. The selection of the materials depends of the research focus, in this case, the residue of footwear can be reused in closed cycle or open cycle according to performance and market value. Studies identify that the generation of technical knowledge of materials contributes to designers performance in the context of recycling strategies. In this sense, this research applied the Recycling Cycles of Material (CRM), in three reprocessing cycles (CRM 1, CRM 2, CRM 3) of grinding, drying, mold injection of test specimens, on ester based thermoplastic polyurethane (TPU). Characterization techniques (TGA, FT-IR, density, Shore A hardness, DMA, tensile strength and compression) were used to obtain performance parameters associated with recycling, not available in materials data sheet. The results of TGA and density as well as the thermal and physical stability. FT-IR absorption curves indicate levels of degradation by loss of peak intensity of amines, carbonyl (free and hydrogen bonded) and ester region. Visually the darkening and yellowing were observed along the cycles, being related to the presence of contaminants, chain decomposition and UV degradation of aromatic groups. The reduction of the material useful life can be observed by the stiffness traction with deterioration of the maximum tension of 57,11% between Mp and CRM 3. In Mp and CRM 1, tensile hardening was observed along to maximum strain at 714 %, and failure by rupture of CRM 3 in average of 460%. There was a proportional increase in stiffness along the steps, observed in storage modulus and hardness properties, which were influenced by crystallization as function of reprocessing parameters It was concluded that the CRM 1, presented performance compatible with the original application, while the CRM 2 in different application, the CRM 3 presented high mechanical degradation.