A rotomoldagem é a forma de transformação do polietileno que mais cresce no Brasil e por ser relativamente nova, ainda tem muito para se desenvolver tecnicamente. Esse processo é capaz de produzir peças ocas de grandes dimensões e formas que são inviáveis por processos como sopro, injeção, entre outros. Os moldes e as máquinas estão avançando no sentido de melhor qualidade de acabamento, fechamento, controle do processo, eficiência nos fornos, novas técnicas de resfriamento etc. Com isso, os fabricantes de resina precisam acompanhar a evolução e projetar resinas com características que atendam plenamente os crescentes requisitos por ciclos mais rápidos, menor empenamento, acabamento superficial e propriedades mecânicas da peça final. O polietileno (PE) figura como a principal matéria-prima empregada na rotomoldagem (~90%). Devido à relevância do PE nessa aplicação, é de fundamental importância o conhecimento da relação entre a sua estrutura e o desempenho no ciclo de processamento, que é basicamente dividido em quatro etapas: carregamento, aquecimento, resfriamento e desmoldagem. A sinterização ocorre dentro da etapa de aquecimento, onde se dá a formação da peça e, consequentemente, é determinante no tempo de ciclo de processamento, bem como nas propriedades mecânicas que a peça pode alcançar. A proposta deste trabalho foi correlacionar a estrutura do polietileno com o seu desempenho na sinterização, através da comparação entre três resinas de PE que deveriam apresentar desempenho semelhante visto que possuem propriedades básicas (Índice de fluidez e densidade) similares. Outro objetivo foi o desenvolvimento de um método para medir o processo de sinterização e prever o comportamento prático das resinas. Os resultados mostraram que este método apresenta boa correlação com resultados práticos. Em relação às questões estruturais, a distribuição de comonômero homogeneamente ao longo das cadeias de diferentes tamanhos mostrou-se como fator determinante no desempenho de sinterização. A mesma impacta na cristalinidade e consequentemente reduz a temperatura de fusão, possibilitando que a sinterização inicie em temperatura menor. Além disso, observa-se também uma relação com o módulo de relaxação, também afetado pela distribuição de comonômero. / The rotational molding is the polyethylene processing with the biggest growth rate in Brazil and due to its youth, has a lot to be technically developed. This processing is capable to produce big hollow parts with shapes unviable by processing like blown molding, injection molding, and others. Molds and machines are advancing in the direction of better finishing quality, joints, process control, oven efficiency, new cooling techniques etc... With it, resin producers have to follow this evolution and design resins that fully meet growing requirements for faster cycle times, less warpage, finishing and mechanical properties of the final part. Polyethylene (PE) represents the main raw material used for rotational molding (~90%). Due to this PE relevance, it is of fundamental importance the knowledge of the relation between its structure and the performance in the processing cycle, that is basically divided in four steps: charging, heating, cooling and demolding. Sintering happens within heating step, where the part is formed, and consequently are determinant for the cycle time, as well as the mechanical properties that the final part can achieve. The proposal of this work was correlate the structure of PE with its performance on sintering, throw the comparison of three PE resins that should present similar behavior considering its basic properties (melt flow rate and density). Another objective was the development of method to measure and predict practical performance of the resins. Results showed that the developed method presents good relation with practical results. Regarding structural matters, the homogeneity of comonomer distribution along different chain sizes has shown itself to be a determinant factor in the sintering performance. It impacts crystallinity and consequently reduces melting temperature, allowing the sintering to start at lower temperatures. Besides that, its seen a relation with the relaxation modulus, that is impacted by the comonomer distribution too.

Neste trabalho foi feito um estudo das propriedades reológicas, mecânicas e térmicas de blendas poliméricas contendo 1 e 10% em massa de polietileno de ultra alto peso molar (PEUAPM) e polietileno linear de média densidade (PELMD). As blendas foram obtidas por mistura em extrusora de rosca simples e em extrusora de rosca dupla, para fins de comparação. Na extrusão em rosca dupla foi acrescentado um terceiro componente - óleo mineral, cera ou polietileno de muito baixo peso Molar (PEMBPM) - a fim de promover uma melhor interação entre o PELMD e PEUAPM. As amostras obtidas por moldagem por injeção, rotomoldagem e moldagem por compressão foram submetidas a testes reológicos, térmicos e mecânicos. Foi analisada a influência do tipo de processamento e da composição das blendas sobre morfologia e as propriedades finais destas. A reometria rotacional indicou um gradual aumento da viscosidade das blendas com o aumento da quantidade de PEUAPM adicionado. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia ótica e calorimetria diferencial de varredura (DSC) indicaram uma separação de fases nas blendas, mesmo quando o terceiro componente foi adicionado. Entretanto, as blendas que contém agente de acoplamento apresentaram diferenças na morfologia final, como observado através das análises de microscopia ótica durante a cristalização do sistema polimérico e nas análises de MEV nas amostras moldadas por injeção Para todas as blendas moldadas por injeção, a resistência ao impacto foi menor do que a encontrada para o PELMD puro. Por outro lado, nas amostras rotomoldadas não houve diferença significativa nas propriedades das blendas quando comparadas ao PELMD puro. As amostras extrusadas em rosca dupla, contendo óleo mineral ou cera e, posteriormente, moldadas por compressão apresentaram resistência ao impacto similares aos valores encontrados para o PELMD puro, sem significativas mudanças na processabilidade. Considerando as demais análises de propriedades mecânicas, não foi observada influência do terceiro componente.

Este trabalho de pesquisa focou a investigação das características de blendas poliméricas de PP/HIPS. Inicialmente, a blenda foi processada em extrusora de monorosca sem compatibilizante, tendo sido verificado que esta blenda (80/20 em massa, m/m) era incompatível. Assim, os copolímeros em bloco estireno-etilenobutileno- estireno (SEBS) e estireno-butadieno-estireno (SBS) e o copolímero de etileno-acetato de vinila (EVA) foram testados como compatibilizantes. As blendas compatibilizadas foram preparadas na mesma extrusora, com teor mássico de compatibilizantes de 2,5 e 7,5% do total da blenda. Propriedades reológicas (índice de fluidez e viscosidade), mecânicas (em tração e impacto) e morfológicas (MEV – Microscopia eletrônica de varredura) foram avaliadas. As blendas contendo 7,5% m/m de SEBS, e aquelas com 2,5 e 7,5% m/m de SBS apresentaram um efeito positivo em relação à resistência ao impacto, mas com redução no módulo e na resistência à tração. A reologia da blenda também foi afetada pela presença dos compatibilizantes. Em função dos melhores resultados, a blenda PP/HIPS/ SBS 7,5% m/m foi avaliada quanto às suas propriedades térmicas (por DSC – calorimetria exploratória diferencial), tendo sido observado que a introdução do HIPS na matriz de PP não causou variação na temperatura de fusão cristalina e no grau de cristalinidade do material. Houve também aumento na resistência ao impacto e diminuição no grau de cristalinidade, que poderiam melhorar o desempenho do PP no processamento por rotomoldagem. Para investigar essa hipótese, foram produzidas peças de geometria cúbica pelo processo de rotomoldagem com o PP homopolímero e com a blenda PP/HIPS/SBS 7,5% m/m, as quais foram analisadas quanto à aparência geral a ao comportamento em fratura. Embora as peças rotomoldadas tenham apresentado muitas bolhas e evidências de degradação termo-oxidativa, foi possível notar que o comportamento em fratura passou de frágil, para o PP homopolímero, para dúctil com a blenda PP/HIPS/SBS 7,5% m/m. Esta mudança foi atribuída ao efeito tenacificante da fase HIPS inserida na matriz de PP. / This research work focused on the investigation of the characteristics of PP/HIPS polymer blends. The blend (80/20 in weight, wt.%) was first processed in a single screw extruder without compatibilizer and it was found to be incompatible. Thus, styrene-ethylene/butylene-styrene block copolymer (SEBS), styrene-butadiene-styrene (SBS) and ethylene vinyl acetate (EVA) were tested as compatibilizers. The compatibilized blends were prepared in the same extruder, using a compatibilizer weight content of 2.5 or 7.5 wt.% in relation to the total weight of the blend. Rheological (melt flow index and viscosity), mechanical (tensile and impact) and morphological (by SEM) properties of the blends were evaluated. The blends containing 7.5 wt.% of SEBS and those with 2.5 and 7.5 wt.% of SBS showed a positive effect regarding impact strength, although with a decrease in Young's modulus and tensile strength. Rheological characteristics were also affected by the compatibilizers. Thermal properties (by DSC) of the PP/HIPS blend compatibilized with 7.5 wt.% were also evaluated, showing no variation with the introduction of HIPS in the PP matrix regarding melting temperature and crystallinity degree of the material. An increase in impact strength and a decrease in crystallinity degree could improve the performance of PP processed by rotational moulding. To investigate this hypothesis, rotomoulded cubic parts of PP homopolymer and PP/HIPS/SBS 7.5 wt.% were produced and analyzed considering their general aspect and fracture behavior. Although the rotomoulded parts have showed many air bubbles and evidence of thermal degradation, it was possible to notice that the fracture behavior changed from fragile (for the PP homopolymer) to ductile (for the PP/HIPS/SBS 7.5 wt.% blend). This change was credited to the toughening effect of the HIPS phase inserted in the PP matrix.

A rotomoldagem é a forma de transformação do polietileno que mais cresce no Brasil e por ser relativamente nova, ainda tem muito para se desenvolver tecnicamente. Esse processo é capaz de produzir peças ocas de grandes dimensões e formas que são inviáveis por processos como sopro, injeção, entre outros. Os moldes e as máquinas estão avançando no sentido de melhor qualidade de acabamento, fechamento, controle do processo, eficiência nos fornos, novas técnicas de resfriamento etc. Com isso, os fabricantes de resina precisam acompanhar a evolução e projetar resinas com características que atendam plenamente os crescentes requisitos por ciclos mais rápidos, menor empenamento, acabamento superficial e propriedades mecânicas da peça final. O polietileno (PE) figura como a principal matéria-prima empregada na rotomoldagem (~90%). Devido à relevância do PE nessa aplicação, é de fundamental importância o conhecimento da relação entre a sua estrutura e o desempenho no ciclo de processamento, que é basicamente dividido em quatro etapas: carregamento, aquecimento, resfriamento e desmoldagem. A sinterização ocorre dentro da etapa de aquecimento, onde se dá a formação da peça e, consequentemente, é determinante no tempo de ciclo de processamento, bem como nas propriedades mecânicas que a peça pode alcançar. A proposta deste trabalho foi correlacionar a estrutura do polietileno com o seu desempenho na sinterização, através da comparação entre três resinas de PE que deveriam apresentar desempenho semelhante visto que possuem propriedades básicas (Índice de fluidez e densidade) similares. Outro objetivo foi o desenvolvimento de um método para medir o processo de sinterização e prever o comportamento prático das resinas. Os resultados mostraram que este método apresenta boa correlação com resultados práticos. Em relação às questões estruturais, a distribuição de comonômero homogeneamente ao longo das cadeias de diferentes tamanhos mostrou-se como fator determinante no desempenho de sinterização. A mesma impacta na cristalinidade e consequentemente reduz a temperatura de fusão, possibilitando que a sinterização inicie em temperatura menor. Além disso, observa-se também uma relação com o módulo de relaxação, também afetado pela distribuição de comonômero. / The rotational molding is the polyethylene processing with the biggest growth rate in Brazil and due to its youth, has a lot to be technically developed. This processing is capable to produce big hollow parts with shapes unviable by processing like blown molding, injection molding, and others. Molds and machines are advancing in the direction of better finishing quality, joints, process control, oven efficiency, new cooling techniques etc... With it, resin producers have to follow this evolution and design resins that fully meet growing requirements for faster cycle times, less warpage, finishing and mechanical properties of the final part. Polyethylene (PE) represents the main raw material used for rotational molding (~90%). Due to this PE relevance, it is of fundamental importance the knowledge of the relation between its structure and the performance in the processing cycle, that is basically divided in four steps: charging, heating, cooling and demolding. Sintering happens within heating step, where the part is formed, and consequently are determinant for the cycle time, as well as the mechanical properties that the final part can achieve. The proposal of this work was correlate the structure of PE with its performance on sintering, throw the comparison of three PE resins that should present similar behavior considering its basic properties (melt flow rate and density). Another objective was the development of method to measure and predict practical performance of the resins. Results showed that the developed method presents good relation with practical results. Regarding structural matters, the homogeneity of comonomer distribution along different chain sizes has shown itself to be a determinant factor in the sintering performance. It impacts crystallinity and consequently reduces melting temperature, allowing the sintering to start at lower temperatures. Besides that, its seen a relation with the relaxation modulus, that is impacted by the comonomer distribution too.

Este trabalho de pesquisa focou a investigação das características de blendas poliméricas de PP/HIPS. Inicialmente, a blenda foi processada em extrusora de monorosca sem compatibilizante, tendo sido verificado que esta blenda (80/20 em massa, m/m) era incompatível. Assim, os copolímeros em bloco estireno-etilenobutileno- estireno (SEBS) e estireno-butadieno-estireno (SBS) e o copolímero de etileno-acetato de vinila (EVA) foram testados como compatibilizantes. As blendas compatibilizadas foram preparadas na mesma extrusora, com teor mássico de compatibilizantes de 2,5 e 7,5% do total da blenda. Propriedades reológicas (índice de fluidez e viscosidade), mecânicas (em tração e impacto) e morfológicas (MEV – Microscopia eletrônica de varredura) foram avaliadas. As blendas contendo 7,5% m/m de SEBS, e aquelas com 2,5 e 7,5% m/m de SBS apresentaram um efeito positivo em relação à resistência ao impacto, mas com redução no módulo e na resistência à tração. A reologia da blenda também foi afetada pela presença dos compatibilizantes. Em função dos melhores resultados, a blenda PP/HIPS/ SBS 7,5% m/m foi avaliada quanto às suas propriedades térmicas (por DSC – calorimetria exploratória diferencial), tendo sido observado que a introdução do HIPS na matriz de PP não causou variação na temperatura de fusão cristalina e no grau de cristalinidade do material. Houve também aumento na resistência ao impacto e diminuição no grau de cristalinidade, que poderiam melhorar o desempenho do PP no processamento por rotomoldagem. Para investigar essa hipótese, foram produzidas peças de geometria cúbica pelo processo de rotomoldagem com o PP homopolímero e com a blenda PP/HIPS/SBS 7,5% m/m, as quais foram analisadas quanto à aparência geral a ao comportamento em fratura. Embora as peças rotomoldadas tenham apresentado muitas bolhas e evidências de degradação termo-oxidativa, foi possível notar que o comportamento em fratura passou de frágil, para o PP homopolímero, para dúctil com a blenda PP/HIPS/SBS 7,5% m/m. Esta mudança foi atribuída ao efeito tenacificante da fase HIPS inserida na matriz de PP. / This research work focused on the investigation of the characteristics of PP/HIPS polymer blends. The blend (80/20 in weight, wt.%) was first processed in a single screw extruder without compatibilizer and it was found to be incompatible. Thus, styrene-ethylene/butylene-styrene block copolymer (SEBS), styrene-butadiene-styrene (SBS) and ethylene vinyl acetate (EVA) were tested as compatibilizers. The compatibilized blends were prepared in the same extruder, using a compatibilizer weight content of 2.5 or 7.5 wt.% in relation to the total weight of the blend. Rheological (melt flow index and viscosity), mechanical (tensile and impact) and morphological (by SEM) properties of the blends were evaluated. The blends containing 7.5 wt.% of SEBS and those with 2.5 and 7.5 wt.% of SBS showed a positive effect regarding impact strength, although with a decrease in Young's modulus and tensile strength. Rheological characteristics were also affected by the compatibilizers. Thermal properties (by DSC) of the PP/HIPS blend compatibilized with 7.5 wt.% were also evaluated, showing no variation with the introduction of HIPS in the PP matrix regarding melting temperature and crystallinity degree of the material. An increase in impact strength and a decrease in crystallinity degree could improve the performance of PP processed by rotational moulding. To investigate this hypothesis, rotomoulded cubic parts of PP homopolymer and PP/HIPS/SBS 7.5 wt.% were produced and analyzed considering their general aspect and fracture behavior. Although the rotomoulded parts have showed many air bubbles and evidence of thermal degradation, it was possible to notice that the fracture behavior changed from fragile (for the PP homopolymer) to ductile (for the PP/HIPS/SBS 7.5 wt.% blend). This change was credited to the toughening effect of the HIPS phase inserted in the PP matrix.

Neste trabalho foi feito um estudo das propriedades reológicas, mecânicas e térmicas de blendas poliméricas contendo 1 e 10% em massa de polietileno de ultra alto peso molar (PEUAPM) e polietileno linear de média densidade (PELMD). As blendas foram obtidas por mistura em extrusora de rosca simples e em extrusora de rosca dupla, para fins de comparação. Na extrusão em rosca dupla foi acrescentado um terceiro componente - óleo mineral, cera ou polietileno de muito baixo peso Molar (PEMBPM) - a fim de promover uma melhor interação entre o PELMD e PEUAPM. As amostras obtidas por moldagem por injeção, rotomoldagem e moldagem por compressão foram submetidas a testes reológicos, térmicos e mecânicos. Foi analisada a influência do tipo de processamento e da composição das blendas sobre morfologia e as propriedades finais destas. A reometria rotacional indicou um gradual aumento da viscosidade das blendas com o aumento da quantidade de PEUAPM adicionado. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia ótica e calorimetria diferencial de varredura (DSC) indicaram uma separação de fases nas blendas, mesmo quando o terceiro componente foi adicionado. Entretanto, as blendas que contém agente de acoplamento apresentaram diferenças na morfologia final, como observado através das análises de microscopia ótica durante a cristalização do sistema polimérico e nas análises de MEV nas amostras moldadas por injeção Para todas as blendas moldadas por injeção, a resistência ao impacto foi menor do que a encontrada para o PELMD puro. Por outro lado, nas amostras rotomoldadas não houve diferença significativa nas propriedades das blendas quando comparadas ao PELMD puro. As amostras extrusadas em rosca dupla, contendo óleo mineral ou cera e, posteriormente, moldadas por compressão apresentaram resistência ao impacto similares aos valores encontrados para o PELMD puro, sem significativas mudanças na processabilidade. Considerando as demais análises de propriedades mecânicas, não foi observada influência do terceiro componente.

Este trabalho de pesquisa focou a investigação das características de blendas poliméricas de PP/HIPS. Inicialmente, a blenda foi processada em extrusora de monorosca sem compatibilizante, tendo sido verificado que esta blenda (80/20 em massa, m/m) era incompatível. Assim, os copolímeros em bloco estireno-etilenobutileno- estireno (SEBS) e estireno-butadieno-estireno (SBS) e o copolímero de etileno-acetato de vinila (EVA) foram testados como compatibilizantes. As blendas compatibilizadas foram preparadas na mesma extrusora, com teor mássico de compatibilizantes de 2,5 e 7,5% do total da blenda. Propriedades reológicas (índice de fluidez e viscosidade), mecânicas (em tração e impacto) e morfológicas (MEV – Microscopia eletrônica de varredura) foram avaliadas. As blendas contendo 7,5% m/m de SEBS, e aquelas com 2,5 e 7,5% m/m de SBS apresentaram um efeito positivo em relação à resistência ao impacto, mas com redução no módulo e na resistência à tração. A reologia da blenda também foi afetada pela presença dos compatibilizantes. Em função dos melhores resultados, a blenda PP/HIPS/ SBS 7,5% m/m foi avaliada quanto às suas propriedades térmicas (por DSC – calorimetria exploratória diferencial), tendo sido observado que a introdução do HIPS na matriz de PP não causou variação na temperatura de fusão cristalina e no grau de cristalinidade do material. Houve também aumento na resistência ao impacto e diminuição no grau de cristalinidade, que poderiam melhorar o desempenho do PP no processamento por rotomoldagem. Para investigar essa hipótese, foram produzidas peças de geometria cúbica pelo processo de rotomoldagem com o PP homopolímero e com a blenda PP/HIPS/SBS 7,5% m/m, as quais foram analisadas quanto à aparência geral a ao comportamento em fratura. Embora as peças rotomoldadas tenham apresentado muitas bolhas e evidências de degradação termo-oxidativa, foi possível notar que o comportamento em fratura passou de frágil, para o PP homopolímero, para dúctil com a blenda PP/HIPS/SBS 7,5% m/m. Esta mudança foi atribuída ao efeito tenacificante da fase HIPS inserida na matriz de PP. / This research work focused on the investigation of the characteristics of PP/HIPS polymer blends. The blend (80/20 in weight, wt.%) was first processed in a single screw extruder without compatibilizer and it was found to be incompatible. Thus, styrene-ethylene/butylene-styrene block copolymer (SEBS), styrene-butadiene-styrene (SBS) and ethylene vinyl acetate (EVA) were tested as compatibilizers. The compatibilized blends were prepared in the same extruder, using a compatibilizer weight content of 2.5 or 7.5 wt.% in relation to the total weight of the blend. Rheological (melt flow index and viscosity), mechanical (tensile and impact) and morphological (by SEM) properties of the blends were evaluated. The blends containing 7.5 wt.% of SEBS and those with 2.5 and 7.5 wt.% of SBS showed a positive effect regarding impact strength, although with a decrease in Young's modulus and tensile strength. Rheological characteristics were also affected by the compatibilizers. Thermal properties (by DSC) of the PP/HIPS blend compatibilized with 7.5 wt.% were also evaluated, showing no variation with the introduction of HIPS in the PP matrix regarding melting temperature and crystallinity degree of the material. An increase in impact strength and a decrease in crystallinity degree could improve the performance of PP processed by rotational moulding. To investigate this hypothesis, rotomoulded cubic parts of PP homopolymer and PP/HIPS/SBS 7.5 wt.% were produced and analyzed considering their general aspect and fracture behavior. Although the rotomoulded parts have showed many air bubbles and evidence of thermal degradation, it was possible to notice that the fracture behavior changed from fragile (for the PP homopolymer) to ductile (for the PP/HIPS/SBS 7.5 wt.% blend). This change was credited to the toughening effect of the HIPS phase inserted in the PP matrix.

Neste trabalho foi feito um estudo das propriedades reológicas, mecânicas e térmicas de blendas poliméricas contendo 1 e 10% em massa de polietileno de ultra alto peso molar (PEUAPM) e polietileno linear de média densidade (PELMD). As blendas foram obtidas por mistura em extrusora de rosca simples e em extrusora de rosca dupla, para fins de comparação. Na extrusão em rosca dupla foi acrescentado um terceiro componente - óleo mineral, cera ou polietileno de muito baixo peso Molar (PEMBPM) - a fim de promover uma melhor interação entre o PELMD e PEUAPM. As amostras obtidas por moldagem por injeção, rotomoldagem e moldagem por compressão foram submetidas a testes reológicos, térmicos e mecânicos. Foi analisada a influência do tipo de processamento e da composição das blendas sobre morfologia e as propriedades finais destas. A reometria rotacional indicou um gradual aumento da viscosidade das blendas com o aumento da quantidade de PEUAPM adicionado. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia ótica e calorimetria diferencial de varredura (DSC) indicaram uma separação de fases nas blendas, mesmo quando o terceiro componente foi adicionado. Entretanto, as blendas que contém agente de acoplamento apresentaram diferenças na morfologia final, como observado através das análises de microscopia ótica durante a cristalização do sistema polimérico e nas análises de MEV nas amostras moldadas por injeção Para todas as blendas moldadas por injeção, a resistência ao impacto foi menor do que a encontrada para o PELMD puro. Por outro lado, nas amostras rotomoldadas não houve diferença significativa nas propriedades das blendas quando comparadas ao PELMD puro. As amostras extrusadas em rosca dupla, contendo óleo mineral ou cera e, posteriormente, moldadas por compressão apresentaram resistência ao impacto similares aos valores encontrados para o PELMD puro, sem significativas mudanças na processabilidade. Considerando as demais análises de propriedades mecânicas, não foi observada influência do terceiro componente.

A rotomoldagem é a forma de transformação do polietileno que mais cresce no Brasil e por ser relativamente nova, ainda tem muito para se desenvolver tecnicamente. Esse processo é capaz de produzir peças ocas de grandes dimensões e formas que são inviáveis por processos como sopro, injeção, entre outros. Os moldes e as máquinas estão avançando no sentido de melhor qualidade de acabamento, fechamento, controle do processo, eficiência nos fornos, novas técnicas de resfriamento etc. Com isso, os fabricantes de resina precisam acompanhar a evolução e projetar resinas com características que atendam plenamente os crescentes requisitos por ciclos mais rápidos, menor empenamento, acabamento superficial e propriedades mecânicas da peça final. O polietileno (PE) figura como a principal matéria-prima empregada na rotomoldagem (~90%). Devido à relevância do PE nessa aplicação, é de fundamental importância o conhecimento da relação entre a sua estrutura e o desempenho no ciclo de processamento, que é basicamente dividido em quatro etapas: carregamento, aquecimento, resfriamento e desmoldagem. A sinterização ocorre dentro da etapa de aquecimento, onde se dá a formação da peça e, consequentemente, é determinante no tempo de ciclo de processamento, bem como nas propriedades mecânicas que a peça pode alcançar. A proposta deste trabalho foi correlacionar a estrutura do polietileno com o seu desempenho na sinterização, através da comparação entre três resinas de PE que deveriam apresentar desempenho semelhante visto que possuem propriedades básicas (Índice de fluidez e densidade) similares. Outro objetivo foi o desenvolvimento de um método para medir o processo de sinterização e prever o comportamento prático das resinas. Os resultados mostraram que este método apresenta boa correlação com resultados práticos. Em relação às questões estruturais, a distribuição de comonômero homogeneamente ao longo das cadeias de diferentes tamanhos mostrou-se como fator determinante no desempenho de sinterização. A mesma impacta na cristalinidade e consequentemente reduz a temperatura de fusão, possibilitando que a sinterização inicie em temperatura menor. Além disso, observa-se também uma relação com o módulo de relaxação, também afetado pela distribuição de comonômero. / The rotational molding is the polyethylene processing with the biggest growth rate in Brazil and due to its youth, has a lot to be technically developed. This processing is capable to produce big hollow parts with shapes unviable by processing like blown molding, injection molding, and others. Molds and machines are advancing in the direction of better finishing quality, joints, process control, oven efficiency, new cooling techniques etc... With it, resin producers have to follow this evolution and design resins that fully meet growing requirements for faster cycle times, less warpage, finishing and mechanical properties of the final part. Polyethylene (PE) represents the main raw material used for rotational molding (~90%). Due to this PE relevance, it is of fundamental importance the knowledge of the relation between its structure and the performance in the processing cycle, that is basically divided in four steps: charging, heating, cooling and demolding. Sintering happens within heating step, where the part is formed, and consequently are determinant for the cycle time, as well as the mechanical properties that the final part can achieve. The proposal of this work was correlate the structure of PE with its performance on sintering, throw the comparison of three PE resins that should present similar behavior considering its basic properties (melt flow rate and density). Another objective was the development of method to measure and predict practical performance of the resins. Results showed that the developed method presents good relation with practical results. Regarding structural matters, the homogeneity of comonomer distribution along different chain sizes has shown itself to be a determinant factor in the sintering performance. It impacts crystallinity and consequently reduces melting temperature, allowing the sintering to start at lower temperatures. Besides that, its seen a relation with the relaxation modulus, that is impacted by the comonomer distribution too.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vivianeaparecidagalera.pdf: 1132264 bytes, checksum: 02b611ec5d501e6cff117339e76a1b09 (MD5) Previous issue date: 2007-08-30 / In rotomolding, cooling stage is of fundamental importance to optimize the process in terms of productivity and quality of rotomolded parts. Therefore, the present work has concentrated in the study of this process stage through computational simulation via the multi-purpose commercial software ANSYSTM . It uses finite element method being widely used in engineering problems involving structural and heat transfer analyses, among others. The rotomolding cooling simulation was based on polyamide 66, being its crystallization behavior determined by Differential Scanning Calorimeter (DSC). The effect of the crystallization was taken in account in cooling simulation by incorporation of heat of crystallization in enthalpy curve of the polyamide. The main aspect of present work was the incorporation in rotomolding simulation of the effect of air gap that forms between metallic mold and polymer during the cooling process. The simulations were carried out for different convection heat transfer coefficients of external cooling air, characterizing natural and forced convection. The results indicated that the air gap between polymer and mold has deep effect, decreasing cooling rate of polymeric part. This effect in the cooling rate was much more significant than the heat of crystallization of polymer. It was also more important than the variation of the convection heat transfer coefficient of external air. The simulations indicated also that this air gap can bring a great error if the mold temperature is used for monitoring the process by infrared thermometer. This occurs because the air gap presents an opposite effect in mold, increasing its cooling rate when formed. Simulations indicated the thickness of the air gap presents a significant effect on the temperature profiles of polymer and mold. The greater the thickness the greater the thermal gradient between mold and polyamide. In future works, the effect of crystallization in rotomolding cooling stage will be taken into account in simulation via Ansys by using the Nakamura equation. Thus, its kinetic parameters were calculated for the polyamide sample used in the present work. The Master Curve Approach vi was applied, having been obtained good results in description of the crystallization process of PA with the calculated kinetic parameters. / Na rotomoldagem a etapa de resfriamento é uma etapa crítica, sendo de fundamental importância para que se possa otimizar o processo em termos de produtividade e qualidade das peças rotomoldadas. Portanto, o presente trabalho se concentrou no estudo desta etapa do processo através de simulação computacional por meio do programa comercial ANSYSTM, que utiliza o método de elementos finitos e é amplamente utilizado em análise de problemas de engenharia envolvendo análises estruturais, transferência de calor entre outros. O estudo do resfriamento da rotomoldagem foi baseado na poliamida 66, tendo sido seu comportamento de cristalização determinado via calorimetria exploratória diferencial. Desse modo, o efeito da cristalização foi levado em conta na simulação do resfriamento através da incorporação do calor de cristalização na curva de entalpia do polímero. O principal aspecto do presente trabalho foi a incorporação na simulação da rotomoldagem do efeito da camada de ar que se forma entre molde metálico e polímero durante o resfriamento. As simulações foram realizadas para diferentes coeficientes de transferência de calor por convecção do ar de resfriamento, caracterizando convecção natural e convecção forçada. Os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a camada de ar que se forma entre o polímero e molde no resfriamento tem profundo efeito na velocidade de resfriamento da peça polimérica. Este efeito se mostrou muito mais significativo que o calor de cristalização do polímero e mesmo que a variação do coeficiente de convecção do ar externo. Os resultados das simulações indicaram também que esta camada de ar pode trazer um grande equívoco no controle do processo quando se monitora a temperatura do molde via termômetro de infravermelho. Isto ocorre em função da temperatura do molde sofrer um aumento na taxa de resfriamento quando o polímero descola do mesmo, ocorrendo, no entanto, uma grande redução na velocidade de resfriamento da parte polimérica em função da formação da camada de ar isolante. As simulações indicaram que a espessura da camada de ar entre polímero e molde também influencia de forma significativa os perfis de resfriamento da poliamida e do molde. Quanto maior esta espessura, maior o gradiente entre a temperatura da poliamida e do molde. Tendo em vista que em trabalhos futuros do presente grupo de iv pesquisa o efeito da cristalização na etapa de resfriamento da rotomoldagem será incluído na simulação via Ansys por meio de equação de cinética de cristalização, os dados de DSC foram utilizados para a determinação dos parâmetros cinéticos da equação de Nakamura. Para tanto, foi empregado o método da curva mestre, tendo sido obtidos bons resultados na descrição do processo de cristalização da poliamida com os parâmetros cinéticos assim determinados.