Influência da soldagem a laser nas propriedades mecânicas e estruturais de nanocompósitos de blendas Poliamida 6/Polietileno Linear de Baixa Densidade e Negro de Fumo
Data
2021-08-17
Autores
Silva, Denis Angelo [UNIFESP]
Orientadores
Passador, Fabio Roberto [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
As embalagens antiestáticas são materiais que possuem agentes antistáticos de forma a apresentarem baixa resistividade elétrica. A necessidade de se estudar diferentes processamentos para estes materiais trouxe destaque para a soldagem a laser. Isso ocorre devido ao seu destaque como uma fonte de energia térmica controlável e concentrada, se mostrando útil na junção de muitos materiais. O objetivo principal deste trabalho consiste em estudar os principais parâmetros de soldagem em filmes finos de nanocompósitos de blendas de poliamida 6 (PA6)/polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) com adição de 5, 10 e 15% em massa de negro de fumo (NF), além da avaliação do efeito do agente compatibilizante (LLDPE enxertado com anidrido maleico, LLDPE-g-MA). Os materiais foram processados por extrusão e posteriormente filmes finos foram preparados por compressão a quente. Em seguida, corpos de prova de tração foram estampados, cortados ao meio e soldados utilizando um laser de CO2. Primeiramente variou-se os parâmetros de soldagem e o efeito foi caracterizado por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e ensaio de tração. Após determinar a melhor condição, todas as composições foram avaliadas por ensaio de tração e caracterização óptica. A adição de negro de fumo facilita a soldagem por laser. A adição do agente compatibilizante diminui a tensão máxima média das composições após o processo de soldagem. O mesmo comportamento foi observado na deformação na ruptura, os materiais compatibilizados passaram a ter uma deformação menor ao passar pelo processo de soldagem. A adição de 10 e 15% em massa de negro de fumo contribuiu para o aumento no módulo elástico das composições após o processo de soldagem, os ensaios mecânicos evidenciaram que a força necessária para romper as juntas nanocompósitos chegaram em valores próximos de 2 MPa, sendo um indicativo de que essa técnica poderá ser utilizada para junção de filmes e em aplicações de embalagens antiestáticas no setor industrial, ampliando a gama de aplicações do laser de CO2.
Antistatic packages are materials that have antistatic agents so that they have low electrical resistivity. The need to study different processes for these materials highlighted laser welding. This is due to its prominence as a source of controllable and concentrated thermal energy, proving useful in joining many materials. The main goal of this work is to study the main welding parameters in thin-films of polyamide 6 (PA6) / linear low-density polyethylene (LLDPE) blends-based carbon black (CB) nanocomposites with 5, 10 and 15 wt% CB, in addition to evaluating the effect of a compatibilizer agent (LLDPE grafted with maleic anhydride, LLDPE-g-MA). The materials were processed by extrusion and thin-films were prepared by hot compression. Afterwards, tensile specimens were stamped, cut in half and welded using a CO2 laser. First, the welding parameters were varied, and the effect was characterized by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and tensile tests. After determining the best condition, all compositions were evaluated by tensile tests and optical characterization. The addition of carbon black facilitates laser welding. The addition of the compatibilizer agent decreases the maximum average stress of the compositions after the welding process. The same behavior was observed in the elongation at break, the materials with compatibilizer agent started to have a lesser deformation when going through the welding process. The addition of 10 and 15% by mass of carbon black contributed to the increase in the elastic modulus of the compositions after the welding process, the mechanical tests showed that the force required to break the nanocomposite joints reached values close to 2 MPa, being an indication that this technique can be used for joining films and in antistatic packaging applications in the industrial sector, expanding the range of CO2 laser applications.
Antistatic packages are materials that have antistatic agents so that they have low electrical resistivity. The need to study different processes for these materials highlighted laser welding. This is due to its prominence as a source of controllable and concentrated thermal energy, proving useful in joining many materials. The main goal of this work is to study the main welding parameters in thin-films of polyamide 6 (PA6) / linear low-density polyethylene (LLDPE) blends-based carbon black (CB) nanocomposites with 5, 10 and 15 wt% CB, in addition to evaluating the effect of a compatibilizer agent (LLDPE grafted with maleic anhydride, LLDPE-g-MA). The materials were processed by extrusion and thin-films were prepared by hot compression. Afterwards, tensile specimens were stamped, cut in half and welded using a CO2 laser. First, the welding parameters were varied, and the effect was characterized by differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and tensile tests. After determining the best condition, all compositions were evaluated by tensile tests and optical characterization. The addition of carbon black facilitates laser welding. The addition of the compatibilizer agent decreases the maximum average stress of the compositions after the welding process. The same behavior was observed in the elongation at break, the materials with compatibilizer agent started to have a lesser deformation when going through the welding process. The addition of 10 and 15% by mass of carbon black contributed to the increase in the elastic modulus of the compositions after the welding process, the mechanical tests showed that the force required to break the nanocomposite joints reached values close to 2 MPa, being an indication that this technique can be used for joining films and in antistatic packaging applications in the industrial sector, expanding the range of CO2 laser applications.
Descrição
Citação
Silva, D. A., “Influência do processamento a laser nas propriedades mecânicas e estruturais de nanocompósitos de blendas Poliamida 6/Polietileno Linear de Baixa Densidade e negro de fumo”, São José dos Campos, 2021.