Reciclagem de Polimeros PLA e ABS

ESTUDO DE RECICLAGEM DOS POLÍMEROS (PLA E ABS) USADOS COMO MATÉRIA PRIMA PARA IMPRESSORA 3D

G. M. B. Fernanda, P. F. Fernando, R. Leonardo, T. M. F. Luciana e F. C. Maria

São José dos Campos, Brasil

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Resumo: Resumo: A impressora 3D é uma ferramenta capaz de criar moldes tridimensionais, construindo sucessivamente camada por camada, até que todo objeto esteja completo. Os materiais mais utilizados na criação dos moldes são: os polímeros termoplásticos Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) e o Ácido Poli-Láctico (PLA). Em conseqüência da grande utilidade dos polímeros para diversos fins, são gerados muitos resíduos que poluem o meio ambiente, visando o estudo para melhorar os materiais já existentes e diminuir consideravelmente os resíduos gerados, a reciclagem dos polímeros ABS e PLA é importante.

O uso das impressoras 3D tem aumentado muito, principalmente no Brasil, onde a tecnologia esta se tornando mais acessível. Devido ao grande uso do ABS e do PLA como matéria-prima dos moldes, a reciclagem é necessária tanto para o meio ambiente, como também é viável economicamente já que é possível reduzir o desperdício.

Os métodos utilizados foram a reciclagem mecânica para o ABS, por ser um termopolímero e a técnica não alterar a estrutura química, e para o PLA a compostagem, por ser um termoplástico biodegradável.

Palavras-chave: impressora 3D, polímeros, reciclagem, ABS, PLA.

Abstract: The 3D printer, also known as additive manufacturing, is a tool able to create three-dimensional molds, building successively layer by layer, till that the entire object has been completed. The materials used in creation are: polymer Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) and the thermoplastic polyester Poly Lactic Acid (PLA).In consequence on the great utility of polymers to any function, are generating a lot of leavings and aiming a study to improve the existing materials and the environmental preserve, the ABS and PLA’s recycling is too important. The plastics have advantages that insure differentiable features of the others known plastics, but disadvantages too. So the researches with polymers can help easing the disadvantages.

Keywords: 3D Printer, polymers, recycling, ABS, PLA.

Introdução

O contexto atual da indústria aponta uma democratização da tecnologia e informação de forma a ampliar a capacidade produtiva, não somente da indústria, mas, também, das pessoas, de maneira independente (Lopes LFC e Clemente A, 2014). Essa independência faz parte do potencial produtivo adquirido através da impressora 3D, por exemplo. Uma impressora 3D pode, não somente ser adquirida, como produzida artesanalmente. Além disso, essa ferramenta é capaz de fabricar produtos via softwares livres, ou seja, sem custo. Esses fatores incentivam e impulsionam o aumento da produção, visto um aumento da capacidade produtiva e a alta demanda pelo consumo. Dessa forma, tem-se, como consequência do aumento do consumo, aumento do descarte de materiais, inclusive os gerados pela impressora 3D.  Segundo estudos de Klein FR, a partir do montante total estimado de descarte realizado no Brasil, 15 a 20% são polímeros. Os polímeros são impactantes quanto à degradação no meio ambiente devido ao elevado período para degradação e difícil compactação. Por esse motivo, a reciclagem desse material é estudada com a finalidade de o reinserir no mercado para os mesmos fins ou como material de baixo custo (Baechler C et al., 2014). Fazem parte dos polímeros não facilmente degradáveis os copolímeros e termoplásticos poli (ácido - lático) (PLA) e poli (acrilonitrila - butadieno- estireno) (ABS). Um copolímero termoplástico ABS, tem a propriedade física de ser moldado várias vezes por meio de alto aquecimento, o que facilita seu processo de reciclagem (Baechler C et al., 2014).

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Figura 1: Estrutura química do ABS.

Usado como matéria-prima na impressão 3D, o cartucho de ABS virgem, em forma de filamentos, é comercializado a US 35,00/Kg. Quando ocorre erro na impressão do objeto, não é só o aspecto financeiro que é afetado com o desperdício do material. Tendo em vista minimizar o impacto ambiental causado pelo acúmulo de resíduos plásticos descartados e a redução de custos na impressão 3D, observou-se a necessidade do desenvolvimento do mecanismo prático e barato para a reciclagem dos polímeros.

Nesse trabalho foi avaliado as possíveis formas de reciclagem do material e a relação custo/benefício do processo. O termopolímero ABS é um copolímero constituído de acrilonitrila (AN), butadieno (B) e estireno (S), usualmente utilizado com várias finalidades. A sintetização desse termopolímero parte, inicialmente, da acrilonitrilia copolimerizada com o estireno. Essa combinação da origem ao SAN, que após ser unido ao polibutadieno dá origem ao ABS (Calais ML et al; 2005). O objetivo do desenvolvimento do ABS tem por finalidade a obtenção de um termopolímero resistente a impactos mecânicos e, ao mesmo tempo, que tenha aspecto visual agradável. Sendo assim, o sucesso da combinação ideal desses objetivos, partem da observação da proporção dos monômeros do ABS, possibilitando, então, propriedades diferentes de acordo com a combinação (Calais ML et al; 2005).

O PLA é um poliéster termoplástico sintetizado a partir de ácido lático, um composto orgânico de função mista, ou seja, mistura de ácido carboxílico e álcool). Os componentes da sintetização do PLA são provenientes de fontes renováveis como, por exemplo, milho, mandioca, beterraba e, também, cana-de-açúcar podem ser úteis para a extração deles. Devido à esta propriedade de extração, é um termoplástico biodegradável, consequentemente, compostável.  A reciclagem desse polímero pode ser realizada mesmo que com resíduos de PLA numa proporção de até 1% de PLA misturado com resinas convencionais, além de poder ser incinerado. Os processos para a obtenção do PLA variam de acordo com o fabricante, podendo ser reciclado novamente em ácido láctico e usado para fazer produtos com a mesma qualidade que o original.

O PLA é um poliéster termoplástico feito com ácido lático (composto orgânico de função mista - ácido carboxílico e álcool) a partir de fontes renováveis (milho, mandioca, beterraba e cana-de-açúcar podem ser matérias-primas) e, por isso, é biodegradável, compostável, reciclável (desde que com outros resíduos de PLA ou em uma proporção de até 1% de PLA misturado com resinas convencionais), além de poder ser incinerado. 

Materiais e Métodos

Caracterização dos polímeros ABS e PLA - Antes de iniciar o processo de reciclagem é necessário verificar as características mecânicas e químicas das amostras para que o processo seja feito de maneira eficiente. As técnicas utilizadas para a caracterização foram: