Inovação produtiva e I&D: a tecnologia Injection Moulding Compounding para o processamento de biopolímeros e fibras naturais

A tecnologia de composição e moldação por injeção num único processo, conhecida como Injection Moulding Compounding (IMC), é uma abordagem inovadora especialmente adequada para o processamento de termoplásticos termicamente sensíveis e/ou que incorporam fibras longas. Esta metodologia, que combina a composição e a moldação numa única etapa, tem-se revelado promissora para melhorar a eficiência e a qualidade dos produtos.

Por Catarina Faria e Sílvia Cruz

(PIEP — Pólo de Inovação em Engenharia de Polímeros)

Desenvolvida em 2004 pelo Pólo de Inovação em Engenharia de Polímeros (PIEP) em colaboração com a Plasdan[1], a Green Moulding consiste numa tecnologia onde a moldação por injeção é combinada com composição por extrusão, incluindo um módulo de desgaseificação que possibilita o processamento de materiais em ambientes inertes, sendo particularmente adequada para materiais higroscópicos. Este add-on permite a remoção de gases, facilitando o processamento de materiais sensíveis à temperatura e que libertam subprodutos, como, por exemplo, água, como é o caso dos biopolímeros.

A grande vantagem da IMC reside na sua capacidade de processar polímeros termicamente sensíveis, podendo utilizar temperaturas mais baixas e tempos de residência inferiores. Para além disso, elimina a necessidade de etapas secundárias, como a granulação, que normalmente ocorre na extrusão-composição convencional, e que implica numa redução do comprimento das fibras, comprometendo assim as propriedades mecânicas associadas aos materiais. Desta forma, a IMC possibilita a produção de peças com melhores propriedades mecânicas, uma vez que as fibras longas são preservadas[2].

Figura 1. Unidade IMC

Este equipamento representa um novo paradigma para o setor dos plásticos, dado que se estima que seja cerca de 40 % mais eficiente em termos energéticos quando comparado com o método tradicional, que envolve a composição por extrusão seguida da injeção3.

Adicionalmente, a IMC tem-se mostrado particularmente interessante para a reciclagem de polímeros reforçados com fibras sintéticas. A reciclagem desses compósitos tem sido alvo de estudo4, e o crescente interesse pela reciclagem desses materiais reflete-se na disponibilidade destes materiais e a necessidade de desenvolver métodos eficazes para o seu reaproveitamento. Os biocompósitos termoplásticos, também designados como compósitos de matriz bio-based com fibras naturais (eco-compósitos/green composites), estão cada vez mais presentes na indústria. Dessa forma são particularmente interessantes para o setor automóvel, em que a utilização de materiais recicláveis ou de origem biológica tem vindo a intensificar-se5. Esta tendência resulta da substituição progressiva de plásticos e fibras sintéticas por alternativas mais naturais e/ou recicláveis, o que traz desafios ao nível do processamento e às propriedades finais das peças. Assim, dado o potencial da IMC enquanto metodologia de processamento one-step, é possível melhorar as propriedades mecânicas do produto final, mas, simultaneamente, melhorar a sua performance ambiental e económica. A redução do consumo energético e a eliminação de processos secundários de processamento tornam este método particularmente vantajoso, especialmente quando comparado aos métodos convencionais.

Recentemente, as variáveis de processamento IMC para matérias-primas com incorporação de fibras à base de plantas e matrizes à base de polipropileno foram estudadas, fornecendo uma visão sobre o potencial de uma abordagem integrada da cadeia de valor. Este estudo focou-se em explorar de que forma a IMC se traduz numa solução mais sustentável e económica, com particular ênfase no processamento de fibras naturais e na forma como os processos se podem tornar menos impactantes para a circularidade6,7.

Atualmente, e inserido no âmbito do desenvolvimento da Atividade 2 do projeto POLARISE, o PIEP tem explorado esta tecnologia como forma de otimizar a utilização de recursos naturais e reduzir o desperdício originado pela cadeia de processamento. Neste contexto, estão em curso atividades que visam o desenvolvimento de novas formulações que atendam às exigências do mercado. Essas formulações serão otimizadas para equilibrar os requisitos funcionais, ambientais e económicos, garantindo que o produto final cumpre os padrões de qualidade e desempenho exigidos pelas indústrias dos plásticos. O PIEP tem, por isso, realizado estudos comparativos entre a IMC e os métodos convencionais, a fim de avaliar as propriedades mecânicas dos materiais processados.

Desta forma, a utilização da IMC procura transformar o setor de processamento, impulsionando a investigação e o desenvolvimento (I&D), bem como a inovação produtiva. Com o desenvolvimento contínuo dessa tecnologia e o aumento da pesquisa e da inovação, será possível melhorar ainda mais a sustentabilidade e a qualidade dos biocompósitos produzidos.

Figura 2. Esquematização do processo.