RECICLAGEM MECÂ ICA DE ESPUMAS RIGIDAS

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1 RECICLAGEM MECÂ ICA DE ESPUMAS RIGIDAS Leonardo M. dos Santos 1, Luiz A. M. Alimena 2,3, Sandra Einloft 1, 2, Jeane Dullius 1,2, Rosane Ligabue 1,2 1 Faculdade de Química, PUCRS, Porto Alegre-RS 2 Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, Porto Alegre-RS 3 Termolar S.A., Porto Alegre - RS leonardo.moreira@acad.pucrs.br O poliuretano (PU) é um dos polímeros mais utilizados na atualidade e em função disso, existe hoje uma crescente preocupação com o descarte final deste material. Consequentemente, vários processos tem sido descritos como possíveis para a reciclagem deste polímero. Este trabalho descreve a reciclagem mecânica de espumas rígidas usadas como isolamento térmico em garrafas térmicas. A espuma de PU descartada foi micronizada e utilizada na produção de nova espuma PU juntamente com as matérias-primas comerciais. A espuma reciclada obtida (4,5% em massa) possui características similares a espuma virgem e este processo produz um ganho econômico de cerca de 47% comparado com a venda do resíduo de espuma. Palavras-chave: Reciclagem mecânica, poliuretano, espumas rígidas, MEV. MECHA ICAL RECYCLI G OF RIGID FOAM The polyurethane (PU) is one of most polymers used in the present and, and therefore, there is now a growing concern about the disposal of this material. Consequently, several processes have been described as possible for the recycling of this polymer. This paper describes the mechanical recycling of rigid foam used as insulation in vacuum. The PU foam of micronized was used in the production of new PU foam along with the raw materials. The recycled foam obtained (4.5% by mass) has characteristics similar to virgin foam and this process produces a financial benefit of about 47% compared with the sale of residual foam.. Keywords: MechanicalrRecycling, Polyurethane, rigid foam, MEV. Introdução Nos últimos 35 anos o poliuretano (PU) avançou de simples curiosidade de laboratório até produtos comerciais de grande importância, saltando de uma produção total de 3,8 milhões de toneladas em 2005 para 4,1 milhões de toneladas previstos para 2010[1]. Atualmente, os poliuretanos têm sido usados em variadas aplicações, como por exemplo, PU`s flexíveis: colchões, estofados e assentos automotivos; PU`s semi-rígidos: largamente utilizado na indústria automotiva na forma descansa braços, painéis, pára-choques; os PU`s micro-celulares: na área calçadista e os PU`s rígidos: isolamento térmico de equipamentos de refrigeração

2 residencial, comercial e industrial, nas carrocerias dos caminhões frigoríficos, isolamento térmico para residências, etc. [1]. Como conseqüência do crescente uso deste polímero tornou-se fundamental a preocupação com os resíduos sólidos gerados na fabricação e/ou no descarte final do produto. Em função disso, vários processos têm sido descritos como possíveis formas de reutilização destes resíduos, tais como, a reciclagem química, reciclagem mecânica (re-uso, moagem/pulverização, aglomeração por prensagem e moldagem por compressão), entre outros [2-5]. Este trabalho apresenta uma reciclagem mecânica de espumas de PU provenientes de espumas rígidas de peças descartadas na produção do isolamento térmico de garrafas térmicas de uma empresa do sul do Brasil. Com relação à produção de resíduos de PU advindos de sistemas de isolamento térmico, s cerca de 390 kg/mês (80% são de peças rejeitadas e os demais 20% são perdas devido a limpeza do maquinário) [6]. As características da espuma reciclada (4,5% em peso de resíduo de PU) foram comparadas com a espuma padrão (produzida a partir das matérias-primas comerciais). Experimental Material A espuma utilizada na reciclagem é um PU rígido que faz parte do isolamento térmico do produto comercial isotérmico da Termolar S.A. denominado de 1380 constituindo-se de 3 principais partes: 1) corpo externo de PP; 2) corpo interno de PP e 3) Isolamento térmico de Poliuretano rígido. Para os ensaios, foram utilizados corpos de prova de material espumado em produtos isotérmicos 1095 da Termolar S.A. em máquina dosadora de baixa pressão de marca Decker (USA). Para a preparação da nova espuma (com 4,5% de resíduo de PU) foram utilizadas matériasprimas comerciais: poliisocianato IsoPMDI (Basf), poliol Elastopor HBR 2010/3 (Basf). Caracterização O resíduo de espuma PU utilizado na reciclagem foi micronizado em um moinho de discos da marca PALVES. Para espuma micronizada foi feita uma classificação granulométrica, utilizando-se peneiras de 60, 150, 200 e 400 mesh. Utilizou-se como referência o procedimento expresso na norma ASTM D 422, onde o tempo de peneiramento é alcançado quando não mais de 1% em massa do material numa peneira não ultrapassa essa peneira durante 1 minuto de peneiramento.

3 Para analisar a morfologia da espuma reciclada e compará-la com a espuma virgem utilizouse a técnica de microscopia eletrônica de varredura através de um equipamento PHILIPS modelo XL30 com tensão de aceleração de 20 kv. Reciclagem Mecânica Inicialmente foi feita uma mistura de espuma micronizada com o poliol em um misturador de batelada por 20 minutos e após, a mistura foi transferida para o tanque da máquina dosadora de PU de baixa pressão da marca Decker, onde as matérias-primas (mistura espuma micronizada-poliol e poliisocianato) são bombeadas para uma câmara de mistura que propicia a homogeneização dos dois componentes. A temperatura de saída da mistura espuma micronizada-poliol foi de o C e do poliisocianato foi de o C. A partir deste momento, a mistura escoa através da câmara (rotação do cabeçote 7000 rpm) em um tempo de processamento de 10 minutos. Resultados e Discussão O resultado da classificação granulométrica realizada na espuma micronizada que foi usada na reciclagem é descrita tabela 1. Tabela 1 - Distribuição granulométrica da espuma micronizada. Peneira (mesh) Tamanho (µm) Quantidade (%) , , , ,54 A análise granulométrica da espuma micronizada (tabela 1) mostra que a maior parte da espuma que foi micronizada possui tamanho de partículas acima de 106 µm (80,53%). Desta forma, a espuma micronizada não foi previamente separada para o uso na reciclagem mecânica. A figura 1 apresenta as micrografias obtidas através da técnica de MEV para a espuma virgem e a espuma reciclada.

4 A B Figura 3. Micrografias das espumas (A) virgem e (B) reciclada. As micrografias obtidas a partir da espuma virgem e da espuma reciclada (figura 3 a e b, respectivamente) mostraram que não há nenhuma partícula solta (espuma micronizada) sobre a superfície da espuma produzida através da reciclagem mecânica (figura 3b) quando comparada com a espuma virgem (figura 3a). Além disso, a espuma reciclada possui características estruturais semelhantes a da espuma virgem, onde o tamanho de poros na espuma virgem está entre µm e na espuma reciclada está entre 1,03 mm -245 µm. Estes resultados mostram que as condições usadas no processamento foram adequadas para produzir uma nova espuma PU a partir da reciclagem mecânica. A reutilização de resíduos de descarte de espumas rígidas tem um ganho real ambiental e econômico. Uma estimativa da empresa Termolar S.A mostra que o ganho econômico utilizando-se a reciclagem mecânica é de 47% comparada com a venda do resíduo de espuma.

5 Conclusões Este trabalho apresentou um método de reciclagem de espumas PU rígidas usadas em isolamento térmico de garrafas térmicas comerciais. Os resultados mostraram ser possível a reciclagem mecânica deste tipo de espuma para a produção de nova espuma rígida com 4,5% em massa de espuma PU descartada. A utilização de espumas de PU para a produção de novas espumas tem um impacto ambiental e econômico significativo. Agradecimentos A empresa Termolar S.A. pela disponibilização da espuma rígida e do maquinário. Ao Laboratório de Oraganometálicos e Resinas da PUCRS. Referências Bibliográficas 1. D.Becker, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina, C. Molero, A. Lucas, J.F. Rodriguez Polymer Degradation and Stability 2006, 91, A. Marand, D. Karlsson, M. Dalene, G. Skarping Analytica Chimica Acta, 2004, 510, C-H. Wu, C-Y. Chang, J-K. Li Polymer Degradation and Satability, 2002, 75, D.W. Hatchett, G. Kodippili, J.M. Kinyanjui, F. Benincasa, L. Sapochak Polymer Degradation and Satability, 2005, 87, Empresa Termolar S.A.