Reciclagem de polipropileno pós-consumo para manufatura aditiva: impactos da qualidade da matéria-prima nas propriedades mecânicas e de superfície
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Data
Autores
Orientador
Shiino, Marcos Yutaka 
Coorientador
Pós-graduação
Curso de graduação
São José dos Campos - ICT - Engenharia Ambiental
Título da Revista
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Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
A reintegração de resíduos plásticos em aplicações de alto valor é um pilar da economia circular; contudo, a heterogeneidade da matéria-prima pós-consumo representa uma barreira técnica significativa. Este estudo avalia o impacto da variabilidade do polipropileno pós-consumo (rPP), proveniente de embalagens alimentícias, sobre as características dos filamentos nas propriedades mecânicas de peças obtidas por Fabricação por Filamento Fundido (FFF). Filamentos de rPP foram produzidos através de um processo controlado de triagem, lavagem, trituração e extrusão, e comparados a um filamento comercial de PP virgem. Corpos de prova foram impressos em 3D e submetidos a ensaios de tração para avaliação da resistência à tração, módulo elástico, alongamento e características de fratura. Os resultados revelam um paradoxo: enquanto a resistência à tração média do rPP (26,79 MPa) mostrou-se estatisticamente equivalente à do PP virgem (26,45 MPa), o material reciclado apresentou um Módulo de Elasticidade médio 16,4% superior, indicando um aumento de rigidez do material. O resultado mais crítico, no entanto, foi a relativa falta de consistência do material reciclado; a variabilidade, medida pelo desvio padrão, foi 2,5 a 3 vezes maior tanto para a resistência quanto para a rigidez em comparação ao polímero virgem. Propõe-se que o aumento da rigidez é consequência de um maior grau de cristalinidade, induzido por ciclos térmicos e pela presença de aditivos nucleantes no resíduo. Contudo, a natureza heterogênea desses mecanismos é a causa direta da alta dispersão mecânica. Conclui-se que o principal obstáculo para a adoção do rPP em aplicações de engenharia via manufatura aditiva não é seu desempenho médio, mas sua relativa imprevisibilidade. A pesquisa evidencia que a padronização e o controle de qualidade dos fluxos de resíduos são pré-requisitos fundamentais para transformar o rPP em um insumo confiável e viabilizar seu papel na produção sustentável.
Resumo (inglês)
The reintegration of plastic waste into high-value applications is a pillar of the circular economy; however, the heterogeneity of post-consumer feedstock represents a significant technical barrier. This study evaluates the impact of post-consumer polypropylene (rPP) variability, sourced from food packaging, on the mechanical properties of filaments for Fused Filament Fabrication (FFF). Filaments of rPP were produced through a controlled process of sorting, washing, shredding, and extrusion, and were compared to a commercial virgin PP filament. Test specimens were 3D printed and subjected to tensile tests. The results reveal a paradox: while the average tensile strength of rPP (26.79 MPa) was statistically equivalent to that of virgin PP (26.45 MPa), the recycled material exhibited a 16.4% higher average Young's Modulus, indicating increased stiffness. The most critical finding, however, was the recycled material's lack of consistency; the variability, measured by standard deviation, was 2.5 to 3 times greater for both strength and stiffness compared to the virgin control. It is proposed that the increased stiffness is a consequence of a higher degree of crystallinity, induced by thermal cycles and the presence of nucleating additives in the waste. However, the heterogeneous nature of these mechanisms is the direct cause of the high mechanical dispersion. It is concluded that the main obstacle to the adoption of rPP in engineering applications via additive manufacturing is not its average performance, but its unpredictability. The research highlights that the standardization and quality control of waste streams are fundamental prerequisites to transform rPP into a reliable feedstock and enable its role in sustainable production.
Descrição
Palavras-chave
Economia circular, Impressão tridimensional, Circular economy, Propriedades mecânicas, Three-dimensional printing, Mechanical properties, Polipropileno, Polypropylene
Idioma
Português
