TCC Lucas Antônio Da Silva

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
LUCAS ANTÔNIO DA SILVA
OTIMIZAÇÃO DO PROCESSAMENTO DA RESINA PET VIRGEM
Recife
2023
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao Curso de Graduação em Engenharia
Química da Universidade Federal de
Pernambuco, como requisito parcial para a
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia
Química.
Orientador: Prof. Dr. Antônio Carlos Duarte Coêlho.
Recife
2023
Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor,
através do programa de geração automática do SIB/UFPE
Silva, Lucas Antônio da.

Otimização do Processamento da Resina PET virgem / Lucas Antônio da Silva.
- Recife, 2023.
64 : il., tab.
Orientador(a): Antônio Carlos Duarte Coêlho

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Federal de
Pernambuco, Centro de Tecnologia e Geociências, Engenharia Química -
Bacharelado, 2023.
1. PET. 2. Polietileno Tereftalato. 3. Resina. I. Coêlho, Antônio Carlos

Duarte. (Orientação). II. Título.
660 CDD (22.ed.)

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

ao Curso de Graduação em Engenharia
Química da Universidade Federal de
Pernambuco, Centro de Tecnologia e
Geociências, como requisito parcial para a
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia
Química.
Aprovado em: 27/03/2023.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________________
Prof. Dr. Antônio Carlos Duarte Coêlho (Orientador)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________________
Profa. Dra. Maria de Los Angeles Perez Fernandez Palha (Examinadora Interna)
Universidade Federal de Pernambuco
_________________________________________________
M.S.c. Crescêncio Andrade Silva Filho (Examinador Externo)
Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste
DEDICATÓRIA
Dedico primeiramente e prioritariamente a

Deus, à minha esposa, meu pai, minha mãe (in
Memorian), familiares e amigos, por todo apoio,
compreensão e por estarem sempre presentes
durante toda esta jornada.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus por todas as bênçãos derramadas sobre mim, pelo dom da vida,
pelas oportunidades de conhecimento, experiência e aprendizado. Além de sempre me mostrar
o caminho que devo trilhar e me auxiliar nas decisões que devo tomar.
À minha esposa Dandara, pelo apoio e por sempre me auxiliar a prosseguir nesta jornada
desde o início da Graduação. Por estar presente nos momentos de dificuldade sempre me
motivando a dar um passo à frente sem desistir dos meus objetivos.
Aos meus pais, Luiz e Geovanilda (in Memorian) a quem devo muito por todo amor,
carinho e esforço em me educar e auxiliar na formação do meu caráter.
Aos meus tios, Odete, Irapuã, José e Luzinete por sempre estarem presentes e me
motivando a sempre prosseguir nos estudos. E por tanto me ajudarem, sobretudo no início da
minha Graduação.
Aos meus amigos pelos momentos de descontração, mas também em momentos de
estudo em que compartilhamos tantas experiências e conhecimentos.
Ao meu pároco e padrinho, Pe. Jurandir Dias Jr., a todos os amigos do Oratório Nossa
Senhora do Rosário da Boa Vista, e Paróquia de São Lourenço Mártir, pelo auxílio espiritual e
por estarem sempre presentes na caminhada.
A toda a equipe do laboratório de qualidade e escritório comercial da Indorama que,
com muita paciência, nunca hesitaram em sanar minhas dúvidas no meu período como
estagiário. Em especial ao Fábio Xavier, que apesar da distância, nunca se fez ausente e
contribuiu de forma inenarrável para a minha formação como estagiário e profissional.
A todos os funcionários da Empresa Indorama Ventures Polímeros S.A., que apesar dos
seus afazeres, nunca deixaram de compartilhar experiência e conhecimento.
Ao Departamento de Engenharia Química e à Universidade Federal de Pernambuco, por
todo o aprendizado ao longo desses anos e pelos ótimos momentos proporcionados. Aos
docentes e técnicos que, com muita dedicação, contribuíram enormemente para a formação da
minha base intelectual e crítica como profissional da Engenharia Química. E um agradecimento
especial ao prof. Dr. Antônio Carlos Duarte Coêlho, que desde a primeira aula me cativou pelo
seu vasto conhecimento sobre a indústria e processos químicos, pelos seus pensamentos e
conselhos profissionais que, sem dúvidas, irão contribuir enormemente para o meu futuro.
RESUMO
O Polietileno Tereftalato (PET) trata-se de um polímero pertencente à classe dos

termoplásticos, cuja sua principal rota química produtiva acontece através da esterificação do
Monoetilenoglicol (MEG) com o Ácido Tereftálico Purificado (PTA). A sua descoberta em
meados dos anos 1940 e aplicação industrial em garrafas nos anos 1970 revolucionou a indústria
de bebidas em todo o mundo, devido às suas propriedades de barreira à permeabilidade do CO 2
em bebidas carbonatadas, suas excelentes propriedades de resistência mecânica, cristalinidade
e transparência, apresentando este material como uma alternativa mais econômica ao vidro.
Entretanto, pelo fato de o PET ser um produto cuja matéria-prima é derivada do petróleo, este
deve atender a uma série de especificações de segurança, saúde e qualidade, além das
especificações técnicas inerentes ao próprio processo produtivo da garrafa. Deste modo, este
trabalho buscou mapear as principais características técnicas da resina virgem do PET aplicada
às bebidas carbonatadas e água mineral, e, através de um estudo de caso, foram propostas
otimizações para os parâmetros de viscosidade intrínseca, acetaldeído residual, ponto de fusão,
cor, cristalinidade e umidade, fatores estes de maior importância para o processamento da
resina. Além disso, adequações para os maquinários também foram sugeridas visando mitigar
as problemáticas mais recorrentes no uso deste material polimérico.
Palavras-chave: PET, Polietileno Tereftalato, Resina.

ABSTRACT
Polyethylene Terephthalate (PET) is a polymer belonging to the class of thermoplastics,

whose main chemical production route takes place through the esterification of
Monoethyleneglycol (MEG) with Purified Terephthalic Acid (PTA). Its discovery in the mid-
1940s and industrial application in bottles in the 1970s revolutionized the beverage industry
worldwide, due to its barrier properties to the permeability of CO2 in carbonated beverages, its
excellent properties of mechanical strength, crystallinity and transparency, presenting this
material as a more economical alternative to glass. However, because PET is a product whose
raw material is derived from oil, it must therefore meet a series of safety, health and quality
specifications, in addition to the technical specifications inherent to the bottle's production
process itself. Thus, this work sought to map the main technical characteristics of virgin PET
resin applied to carbonated beverages and mineral water, and, through a case study,
optimizations were proposed for the parameters of intrinsic viscosity, residual acetaldehyde,
melting point, color, crystallinity and humidity, these factors are of greater importance for the
processing of the resin. In addition, adjustments to the machinery were also suggested in order
to mitigate the most recurrent problems in the use of this polymeric material.
Keywords: PET, Polyethylene Terephthalate, Resin.

LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Cadeia de processamento da resina PET. 19

Figura 2 - Reação de esterificação do PTA com MEG produzindo BHET. 19
Figura 3 - Processo de polimerização em fase líquida do PET. 20
Figura 4 - Resina PET na fase amorfa. 20
Figura 5 - Processo de polimerização em fase sólida do PET. 21
Figura 6 - Resina PET na fase semicristalina. 21
Figura 7 - Reação de decomposição térmica do PET em acetaldeído. 25
Figura 8 - Modelo esquemático de uma máquina injetora. 32
Figura 9 - Incidência de bolhas em pré-forma. 33
Figura 10 - Regiões de opacidade superficial em pré-forma. 34
Figura 11 - Exemplo de opacidade em pré-forma na região do bico de injeção. 34
Figura 12 - Exemplo de difusibilidade superficial em pré-forma. 35
Figura 13 - Viscosímetro Ubbelohde. 38
Figura 14 - Termograma obtido em DSC dos principais intervalos de temperatura do
PET. 40
Figura 15 - Modelo de coordenadas colorimétricas CIELab. 41
Figura 16 - Resultados de viscosidade intrínseca (em dl/g) de resinas voltadas à água
mineral. 46
Figura 17 - Resultados de viscosidade intrínseca (em dl/g) de resinas voltadas a
bebidas carbonatadas. 47
Figura 18 - Resultados de acetaldeído residual (em ppm) de resinas voltadas à água
mineral. 48
Figura 19 - Resultados de acetaldeído residual (em ppm) de resinas voltadas a
bebidas carbonatadas. 48
Figura 20 - Resultados de ponto de fusão (em °C) de resinas voltadas à água mineral. 50
Figura 21 - Resultados de ponto de fusão (em °C) de resinas voltadas a bebidas
carbonatadas. 50
Figura 22 - Resultados de Cor L* (em escala CIELab) de resinas voltadas à água 51
mineral.
Figura 23 - Resultados de Cor L* (em escala CIELab) de resinas voltadas a bebidas
carbonatadas. 52
Figura 24 - Resultados de Cor b* (em escala CIELab) de resinas voltadas à água
mineral. 52
Figura 25 - Resultados de Cor b* (em escala CIELab) de resinas voltadas a bebidas
carbonatadas. 53
Figura 26 - Resultados de Cristalinidade (em %) de resinas voltadas à água mineral. 54
Figura 27 - Resultados de Cristalinidade (em %) de resinas voltadas a bebidas
carbonatadas. 54
Figura 28 - Resultados de Umidade (em %) de resinas voltadas à água mineral. 55
Figura 29 - Resultados de Umidade (em %) de resinas voltadas a bebidas
carbonatadas. 56
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Valores propostos para os parâmetros técnicos da resina aplicada a

garrafas de água mineral. 57
Tabela 2 - Valores propostos para os parâmetros técnicos da resina aplicada a
garrafas de bebidas carbonatadas. 57
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AA - Acetaldeído.
ASTM - American Society for Testing and Materials - Sociedade Americana de Testes e
Materiais.
BHET - bis-2-hidroxietil-tereftalato.
CIE - Comission Internationale de l’Eclairage - Comissão Internacional de Iluminação.
DMT - Dimetil Tereftalato.
DSC - Differential Scanning Calorimetry - Calorimetria por varredura.
FTCE - Fenoltetracloroetano.
ISBM - Injection Stretch Blow Molding - Moldagem por Sopro Estiramento por Injeção.
MEG - Monoetilenoglicol.
PET - Polietileno Tereftalato.
ppm - partes por milhão.
PTA - Purified Terephthalic Acid - Ácido Tereftálico Purificado.
rpm - rotações por minuto.
SUAPE - Complexo Industrial Portuário Governador Eraldo Gueiros.
Tc - temperatura de cristalização.
Tg - temperatura de transição vítrea.
Tm - temperatura de fusão cristalina.
UV - Ultravioleta.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 14
1.1 OBJETIVOS 15
1.1.1 Objetivo geral 15
1.1.2 Objetivos específicos 15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 17
2.1 SÍNTESE DO PET 17
2.2 POLIMERIZAÇÃO 18
2.3 COPOLIMERIZAÇÃO 21
2.4 PRINCIPAIS PARÂMETROS TÉCNICOS DA RESINA PET 22
2.4.1 Propriedades mecânicas 22
2.4.1.1 Viscosidade 22
2.4.1.2 Forças de tração 22
2.4.1.3 Forças de compressão 23
2.4.1.4 Tenacidade 23
2.4.1.5 Abrasão e dureza 23
2.4.2 Propriedades físicas e químicas 24
2.4.2.1 Acetaldeído Residual 24
2.4.2.2 Propriedades ópticas 25
2.4.2.3 Temperaturas de transição 26
2.4.2.4 Umidade 26
2.4.2.5 Densidade e Cristalinidade 27
2.4.2.6 Degradação ultravioleta 27
2.4.2.7 Oxidação 28
2.4.2.8 Resistência a micro-organismos 28
2.4.2.9 Permeabilidade 29
2.4.2.10 Inflamabilidade 29
2.5 PROCESSAMENTO DA RESINA PET 30
2.5.1 Secagem 30
2.5.1.1 Secagem em forno (secagem por convecção) 31
2.5.1.2 Secagem por vácuo e dessecação 31
2.5.1.3 Funis secadores e funis aquecidos 31
2.5.2 Extrusão 31
2.5.3 Injeção e sopro 32
2.6 PRINCIPAIS PROBLEMAS INERENTES AO PROCESSAMENTO 33
2.6.1 Níveis de acetaldeído 33
2.6.2 Formação de bolhas 33
2.6.3 Incidência de opacidade 34
2.6.4 Contaminação externa 34
2.6.5 Infusibilidade 35
2.6.6 Deformações e assimetria 35
3 METODOLOGIA 37
3.1 PRINCIPAIS ANÁLISES TÉCNICAS 37
3.1.1 Viscosidade Intrínseca 37
3.1.2 Acetaldeído Residual 38
3.1.3 Temperaturas por calorimetria de varredura diferencial e grau de
cristalinidade 39
3.1.4 Cor L*a*b* 41
3.1.5 Umidade 42
3.1.6 Inspeção de contaminantes 42
3.1.7 Determinação de material fluorescente 43
3.2 PESQUISA DOS PRINCIPAIS PARÂMETROS TÉCNICOS DE
RESINAS PET APLICADAS A BEBIDAS CARBONATADAS E
ÁGUA MINERAL 44
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 45
4.1 ESTUDO DOS LIMITES TÉCNICOS DA RESINA PET E SEUS 45
EFEITOS
4.1.1 Parâmetros das principais resinas comercializadas 45
4.1.1.1 Viscosidade Intrínseca 46
4.1.1.2 Acetaldeído Residual 47
4.1.1.3 Ponto de Fusão 49
4.1.1.4 Cor L* e b* 50
4.1.1.5 Cristalinidade 53
4.1.1.6 Umidade 55
4.2 PROPOSTA DE OTIMIZAÇÃO PARA OS PARÂMETROS TÉCNICOS
DA RESINA PET VIRGEM 56
4.3 SUGESTÕES CORRETIVAS PARA OS PRINCIPAIS PROBLEMAS DE
INJEÇÃO E SOPRO 58
4.3.1 Elevado teor de acetaldeído 58
4.3.2 Formação de bolhas superficiais 58
4.3.3 Incidência de opacidade 59
4.3.4 Infusibilidade 59
4.3.5 Deformação ou assimetria das pré-formas 59
5 CONCLUSÕES 60
REFERÊNCIAS 61
14
1 INTRODUÇÃO
O Polietileno Tereftalato, conhecido popularmente pela sigla PET, é um polímero da

classe dos poliésteres termoplásticos, cujo processo produtivo teve grande sucesso, sobretudo,
na produção de bebidas e embalagens. O fato do PET apresentar propriedades de barreira que
evitam a permeabilidade do CO2 em bebidas carbonatadas, além da sua excelente resistência
mecânica, cristalinidade e transparência (STRONG, 2006), garantiu a este material amplo
espaço na indústria alimentícia como uma opção mais econômica ao vidro (TOLEDO et al,
2008).
A classe polimérica dos poliésteres foi descoberta em meados dos anos 1930, pelo
químico norte-americano Wallace H.Carothers. Após estudos realizados por Carothers e os
químicos britânicos John Rex Whinfield e James Tennant Dickson, foi desenvolvido o principal
modelo de síntese empregado até os dias de hoje: a reação de esterificação do monoetilenoglicol
com o ácido tereftálico, patenteada em 1941 (SILVA, 2022).
Após a crise têxtil do pós-guerra nos anos de 1945, o PET passou a ser empregado na
produção de tecidos, entrando no mercado das fibras e fios em 1948 (TOLEDO et al, 2008).
Todavia, apenas nos anos de 1960 o PET foi empregado pela primeira vez na produção de
embalagens. Com o desenvolvimento da tecnologia de injeção e sopro pela empresa Du Pont,
no ano de 1973 foi produzida a primeira garrafa PET, e apenas quatro anos depois, o protótipo
de garrafa passou a ser empregado no envase de refrigerantes (SILVA, 2022).
A crescente expansão do PET ao redor do mundo fez com que a tecnologia chegasse ao
Brasil em 1988, onde hoje o país já figura entre os três maiores produtores de garrafas PET do
mundo, atrás apenas dos Estados Unidos e do México (TOLEDO et al, 2008). Em 2009, com a
inauguração da planta de resina virgem no Complexo Industrial de SUAPE em Pernambuco,
pelo grupo italiano M&G (Mossi & Ghisolfi), o Brasil passou a produzir cerca de 550 mil
toneladas de resina suprindo todo o mercado nacional, dentre os amplos segmentos de aplicação
do material, como em embalagens de refrigerante, óleos, água mineral, cosméticos etc. (SILVA,
2022).
Como o PET é um polímero da classe dos termoplásticos, cuja matéria-prima principal

é derivada do petróleo, e este mesmo material, após os processos de polimerização,
copolimerização, extrusão e cristalização, será injetado e soprado para a produção de garrafas,
15
que envasarão, principalmente, refrigerantes e água mineral, existem diversas normas

sanitárias, que buscam controlar e estabelecer limites de migração de substâncias em bebidas
(SCOTT, 2000). Desse modo, a resina PET, além de dever suprir as necessidades técnicas do
processamento de injeção e sopro que submete o material a condições extremas de temperatura
e cisalhamento, deve garantir uma excelente aparência visual, semelhante ao vidro. Conforme
detalhado por SILVA (2022), deve-se garantir que não haja a migração de micropartículas que
possam atentar contra a saúde do consumidor.
Por este motivo, o processo produtivo da resina PET deve atender a todas as
especificações técnicas pré-estabelecidas para que o processamento seja realizado pelo produtor
de garrafas de forma eficiente, assegurando simultaneamente a integridade física do
consumidor. Como esta longa cadeia depende de vários fatores que podem contribuir para
alguma não especificação capaz de ocasionar elevados prejuízos financeiros sob a óptica do
produtor primário (indústria), este trabalho realizará um levantamento das principais
características do processo, podendo assim propor um aprimoramento de certas condições
técnicas a fim de garantir uma maior qualidade do produto, mediante um estudo de caso.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Este trabalho busca promover otimizações técnicas das propriedades da resina PET
virgem para o processamento de garrafas aplicadas ao acondicionamento de bebidas
carbonatadas e de água mineral.
1.1.2 Objetivos específicos
● Realizar um estudo das principais resinas PET comercializadas e seus parâmetros

técnicos mais importantes considerados na produção de garrafas aplicadas ao envase de
bebidas carbonatadas e água mineral;
● Analisar os principais impactos das propriedades da resina no processo de injeção e
sopro;
● Realizar um levantamento das problemáticas mais recorrentes no processamento do
material polimérico;
● Propor melhorias das características da resina PET visando a otimização do seu
processamento em consonância com as exigências técnicas;
16
● Propor adequações dos maquinários responsáveis pelo processamento da resina virgem.

17
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 SÍNTESE DO PET
O estudo voltado à síntese e modelos de processos de polímeros foram amplamente

detalhados na bibliografia escrita por DOTSON et al. (1996), onde se deu ênfase ao
processamento do PET em dois capítulos de seu livro. Além disso, alguns conceitos pontuais
sobre as matérias-primas foram abordados em artigo publicado por Pimpan; Sirisook;
Chuayjuljit (2003).
O poliéster mais comum é o Polietileno Tereftalato (PET), que possui ampla aplicação
na indústria de embalagens, fibras e filmes (PIMPAN; SIRISOOK; CHUAYJULJIT, 2003).
Possui um ponto de fusão de aproximadamente 270°C, comparável ao Nylon 6/6 (DOTSON et
al. 1996). Sua principal rota de produção ocorre por meio da esterificação do monoetilenoglicol
com o ácido tereftálico, produzindo a água como subproduto e um único monômero, o bis-
hidroxietil tereftalato (TOLEDO et al, 2008).
Embora a reação do monômero bis-hidroxietil tereftalato para a formação do PET seja

formalmente uma polimerização A2, a produção desse monômero é uma polimerização A2 + B2
que determina os produtos deslocando-se fortemente para A2 no estágio de reação. A
complicação nas polimerizações A2 + B2, vem da possibilidade de um desequilíbrio na
estequiometria, que era inerentemente impossível para a polimerização de monômeros AB.
Nestes casos, é importante determinar os resultados de ter um reagente limitante que, por
convenção, adota-se o A funcional. Isso permite a relativa falta de aminas ou ácidos, por
exemplo, aquele em que o reagente limitante é atribuído como A (DOTSON et al. 1996).
O desequilíbrio estequiométrico é definido como:
A (Equação 1)
r = ≤1
B
para r < 1, na máxima conversão possível, haverá B não reagido, grupos ou extremidades livres,
de modo que o peso que o alto peso molecular não poderá ser obtido como na polimerização
AB (DOTSON et al. 1996).
Quando ocorre a produção do monômero bis-hidroxietil tereftalato, a mistura original é

uma pasta, devido à solubilidade limitada do ácido no glicol. Somente quando o bis-hidroxietil
18
tereftalato é formado, o ácido pode se dissolver completamente e a mistura se torna homogênea

(DOTSON et al. 1996).
A próxima etapa consiste em transferir o monômero para a fase de polimerização, onde,

sob condições de alto vácuo, a policondensação em fase líquida do material é processada. É
nesta fase que o monoetilenoglicol reagido inicialmente é eliminado gerando o aumento da
viscosidade intrínseca do composto. Finalizada esta etapa, o polímero é removido do
polimerizador, filtrado, resfriado, solidificado, cortado e cristalizado (ou pós-condensado)
(TOLEDO et al, 2008).
2.2 POLIMERIZAÇÃO
Conforme mencionado por Toledo et al. (2008) e Silva (2022), o arranjo entre átomos
de carbono e hidrogênio ligados em cadeia, que muitas vezes podem chegar a ter milhares de
átomos de comprimento, são chamados de polímeros, cuja palavra significa “muitas partes”.
Os polímeros são constituídos a partir de muitas unidades compostas por pequenos
grupos individuais chamados de monômeros (ANDREW, 2017).
Uma característica importante dos polímeros é que os átomos podem se ligar tanto a
outros átomos ao longo da cadeia (cadeia principal) quanto a átomos fora da cadeia
(ramificações). Quando ocorre o compartilhamento desigual dos elétrons de átomos diferentes,
tem-se uma ligação polar, indicando a presença de uma extremidade positiva e uma extremidade
negativa (STRONG, 2006).
Vários mecanismos podem ser utilizados para o processo de polimerização de uma
estrutura monomérica, dentre eles se destacam o mecanismo de polimerização por adição, que
necessita da adição de um iniciador responsável por dar início a ligação dos radicais livres até
o consumo completo. Além desse mecanismo, destaca-se a polimerização por etapas ou
polimerização por policondensação (que possui características distintas do processo anterior),
pela qual o Polietileno Tereftalato é produzido (DOTSON et al. 1996).
Como já citado, a produção industrial do PET pode ocorrer por meio de duas vias
químicas, sendo elas: a esterificação do ácido tereftálico purificado (PTA) com o
monoetilenoglicol (MEG) ou através da rota química de transesterificação do dimetil tereftalato
(DMT) com o monoetilenoglicol (MEG) (TOLEDO et al., 2008), conforme observado na
cadeia de processamento descrita na Figura 1. Contudo, devido à produção de subprodutos de
19
alto risco, como o metanol, produzidos através do processo de transesterificação, opta-se pela
via química de esterificação (SILVA, 2022).
Figura 1 - Cadeia de processamento da resina PET.
Fonte: SILVA (2022).
Através da esterificação direta do Ácido Tereftálico Purificado (PTA) com o

Monoetilenoglicol (MEG), descrita na Figura 2, forma-se o monômero bis-2-hidroxietil-
tereftalato (BHET), cujo subproduto é a água (TOLEDO et al., 2008).
Figura 2 - Reação de esterificação do PTA com MEG produzindo BHET.
Fonte: TOLEDO (2008).

20
Em seguida o monômero sintetizado é transferido para a etapa de polimerização, onde

este monômero é submetido a condições de vácuo elevado, e, por condensação em fase líquida
o MEG também é eliminado aumentando a viscosidade intrínseca do polímero (Figura 3).
Retira-se, portanto, o polímero amorfo do polimerizador (Figura 4), transferindo-o para um
processo de filtração, resfriamento, solidificação e corte (SILVA, 2022).
Figura 3 - Processo de polimerização em fase líquida do PET.
Figura 4 - Resina PET na fase amorfa.
Em seguida, inicia-se a segunda etapa da polimerização, que consiste na pós-

condensação em estado sólido do polímero amorfo, conforme o processo descritivo da Figura
5, submetendo os compostos a um processo de cristalização contínua, obtendo um produto
idêntico ao exposto na Figura 6, com característica mais opaca devido ao rearranjo molecular
do polímero (TOLEDO et al., 2008).
21
Figura 5 - Processo de polimerização em fase sólida do PET.
Figura 6 - Resina PET na fase semicristalina.
2.3 COPOLIMERIZAÇÃO
Os conceitos desenvolvidos e reunidos sobre o mecanismo de copolimerização

englobam toda a classe dos polímeros. Este conteúdo foi amplamente detalhado nas
bibliografias de Cheremisinoff (1997), Strong (2006), Troughton (2008), Wypych (2012) e
Kutz (2017), onde se conceituou que a polimerização de diferentes monômeros unidos para
formar um copolímero oferece um dos métodos mais simples de otimização das propriedades
do polímero (STRONG, 2006). A copolimerização auxilia no aumento da resistência do
material e na sua capacidade de resistir a certos tipos de degradações
(CHEREMISINOFF,1997). Essa prática, em síntese, busca obter propriedades intermediárias
entre a dos homopolímeros (STRONG, 2006). Esse processo é extremamente vantajoso em
22
termos comerciais, por sintetizar polímeros com propriedades “sob medidas”, auxiliando no
processamento do material (MANRICH, 2013).
2.4 PRINCIPAIS PARÂMETROS TÉCNICOS DA RESINA PET
2.4.1 Propriedades mecânicas
Diversas biografias abordam as propriedades dos polímeros, sobretudo sobre as suas

propriedades mecânicas. Notórias publicações, como Whelan (1989), Sepe (1998), Scott
(2000), Mc Keen (2010), Manrich (2013), Mc Keen (2014) e Strong (2016), trazem, além das
principais propriedades do polietileno tereftalato, seus efeitos no material acabado e as
principais metodologias de análises de tais características. A seguir estão descritas as principais
propriedades mecânicas da resina PET.
2.4.1.1 Viscosidade
A medição de materiais viscosos pode ser mensurada de diversas maneiras, tanto na

forma sólida quanto em soluções, variando em termos da faixa de viscosidade sobre as quais
são aplicáveis. Para baixas viscosidades, o método mais comumente usado para determinar a
viscosidade é utilizando um capilar, segundo a ASTM D2857 (Standard Practice for Dilute
Solution Viscosity of Polymers - Prática Padrão para Viscosidade de Solução Diluída de
Polímeros) (STRONG, 2006).
Neste método, o fluxo da solução é cronometrado ao passar por um capilar (STRONG,

2006). Comparando os tempos obtidos nas análises, determina-se a viscosidade relativa. A
partir desta medida, por extrapolação gráfica, obtém-se a viscosidade intrínseca. Como seu
valor é determinado extrapolando a solução de polímero para diluição infinita, a viscosidade
intrínseca representa a viscosidade que um polímero teria se as cadeias estruturais fossem
completamente isoladas (TOLEDO et al., 2008).
2.4.1.2 Forças de tração
As propriedades de tração dos polímeros podem ser determinadas utilizando

procedimentos como o ASTM D638 (Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics
23
- Método de teste padrão para propriedades de tração de plásticos), onde a amostra é

tracionada de modo que a peça quebre entre as regiões de estiramento. O aumento da largura
da amostra nas zonas de pressão garante que ela quebre dentro da zona de falha (STRONG,
2006).
2.4.1.3 Forças de compressão
A força compressiva fornece informações sobre a resistência e rigidez de um material

que, quando pressionado em suas extremidades, são deformados (SEPE, 1998). As
propriedades de compressão são medidas através do procedimento padrão ASTM D 695
(Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics - Método de teste padrão
para propriedades compressivas de plásticos rígidos) (STRONG, 2006).
2.4.1.4 Tenacidade
A capacidade de um material em absorver energia sem quebrar é chamada de tenacidade

(MC KEEN, 2010). Existem dois tipos principais de tenacidade: a tenacidade de equilíbrio e a
tenacidade de impacto. A tenacidade de equilíbrio correlaciona-se com a área sob a curva de
tensão-deformação, porque a absorção de energia é a soma de todos os efeitos de resistência
das forças de um sistema. Já a tenacidade de impacto é definida como a energia absorvida por
um material após a incidência de um impacto (STRONG, 2006).
2.4.1.5 Abrasão e dureza
A resistência à abrasão descrita pela metodologia ASTM D 1044 (Standard Test Method
for Resistance of Transparent Plastics to Surface Abrasion by the Taber Abraser - Método de
Teste Padrão para Resistência de Plásticos Transparentes à Abrasão de Superfície pelo Taber
Abraser) e ASTM D1242 (Standard Test Methods for Resistance of Plastic Materials to
Abrasion - Métodos de teste padrão para resistência de materiais plásticos à abrasão)
(STRONG, 2006) é definida como a capacidade que um material possui em resistir à ação
mecânica como fricção, raspagem ou erosão (WYPYCH, 2012).
A abrasão, no entanto, é um fenômeno muito complicado de se avaliar, pois suas

características variam significativamente de plástico para plástico. Já a dureza de um material
24
é definida como a resistência que um material possui a deformações superficiais ou arranhões

(BAUR, RUHRBERG, WOISHNIS, 2016).
Para esta análise, pode-se utilizar como procedimentos experimentais o ASTM D 785
(Standard Test Method for Rockwell Hardness of Plastics and Electrical Insulating Materials
- Método de teste padrão para dureza Rockwell de plásticos e materiais de isolamento elétrico),
ASTM D 2240 (Standard Test Method for Rubber Property / Durometer Hardness - Método
de teste padrão para propriedades de borracha/dureza durômetro) ou ASTM D 2583
(Standard Test Method for Indentation Hardness of Rigid Plastics by Means of a Barcol
Impressor - Método de Teste Padrão para Dureza de Indentação de Plásticos Rígidos por meio
de um Impressor Barcol), metodologias estas aplicadas para materiais com intervalos de dureza
diferentes (STRONG, 2006).
2.4.2 Propriedades físicas e químicas
De maneira análoga ao que se foi abordado na seção anterior, traz-se uma abordagem
das principais propriedades de caráter físico e químico, também abordadas nas bibliografias de
Whelan (1989), Sepe (1998), Scott (2000), Mc Keen (2010), Manrich (2013), Mc Keen (2014),
Strong (2016).
2.4.2.1 Acetaldeído Residual

Substâncias voláteis podem ter a sua formação através do processo termodegradativo
natural do PET migrando do plástico para alimentos ou para bebidas. Durante a síntese do
Polietileno Tereftalato, ou no seu processamento pode haver a degradação do material
produzindo o composto volátil mais comum, o acetaldeído (TOLEDO et al., 2008), conforme
a reação descrita na Figura 7 a seguir.
25
Figura 7 - Reação de decomposição térmica do PET em acetaldeído.
Por não apresentar riscos toxicológicos comprovados à saúde, as Normas Sanitárias

regulamentadoras não estabelecem limites específicos de migração deste composto para
produtos alimentícios. Entretanto, pelo fato da sua concentração apresentar a capacidade de
alterar o sabor de alimentos e bebidas, as empresas produtoras de resinas estabelecem limites
internos na ordem de partes por milhão (ppm), para que assim não haja variação das
características sensoriais pelo contato do polímero e o alimento ou bebida (TOLEDO, et al.,
2008).
De modo geral, os laboratórios de qualidade monitoram os níveis de acetaldeído das
resinas PET através de análises de cromatografia gasosa, onde amostras moídas à baixas
temperaturas são vedadas em vials e levadas à câmara de aquecimento onde ocorre a remoção
do acetaldeído e seus níveis de acetaldeído são analisados através de um detector de chamas,
conforme descrito por (SILVA, 2022) e (TOLEDO, et al., 2008).
2.4.2.2 Propriedades ópticas
As propriedades ópticas de um material plástico estão relacionadas com a maneira que

eles interagem com a luz. Essas interações podem ser agrupadas em três tipos diferentes:
passagem da luz ou difusão pelo polímero; reflexão da luz na superfície do material; e a cor do
plástico. Em geral, os cristais de polímero possuem aproximadamente o tamanho certo para
causar o espalhamento da luz e, portanto, os polímeros transparentes não são cristalinos,
diferentemente dos translúcidos, que estão na faixa de comprimento de onda da luz visível
(CHEREMISINOFF,1997).
O controle dos níveis de cor da resina é estabelecida por metodologias internas do

produtor, entretanto, diversos laboratórios de controle de qualidade utilizam a metodologia da
Comission Internationale de l’Eclairage (CIE), conforme a ASTM D2244 (Standard Practice
for Calculation of Color Tolerances and Color Differences from Instrumentally Measured
26
Color Coordinates - Prática padrão para cálculo de tolerâncias de cores e diferenças de cores
de coordenadas de cores medidas instrumentalmente) (STRONG, 2006) onde são
parametrizados intervalos de cores, denominados como cor L*, a* e b*, através da metodologia
CIELab (BUENO, 2016).
Os três eixos responsáveis pela medição dos níveis de cores são compostos pelo eixo
vertical, denominado de cor L* - que varia do preto (0) ao branco (100), o eixo horizontal
denominado de cor a* - que varia do verde (parte negativa) ao vermelho (parte positiva) e por
fim o eixo horizontal denominado de cor b* - que varia do azul (parte negativa) ao amarelo
(parte positiva) (BUENO, 2016).
2.4.2.3 Temperaturas de transição

Existem três intervalos de temperatura importantes a serem observados no PET
(TROUGHTON, 2008). São eles: a temperatura de transição vítrea (Tg), que se trata do
intervalo de temperatura onde as moléculas do polímero amorfo adquire mobilidade por ganhar
energia na forma de calor; a temperatura de fusão cristalina (Tm), que consiste da faixa de
temperatura em que há o desaparecimento das regiões cristalinas devido a fusão dos cristalitos
por aquecimento; e por fim, a temperatura de cristalização (Tc), que é o intervalo de
temperatura onde ocorre a formação de cristais quando submete-se o polímero aquecimento ou
resfriamento a partir de seu estado fundido (MC KEEN, 2014).
Para a determinação dos intervalos de temperatura mencionados anteriormente, utiliza-
se as metodologias ASTM D3418, ASTM E1356, ISO 11357 (Heat of Fusion, Crystallization,
Melting Point and Glass Transition - Calor de fusão, cristalização, ponto de fusão e transição
vítrea) (STRONG, 2006), por meio de um DSC (DENARI; CAVALHEIRO, 2012).
2.4.2.4 Umidade
Devido ao alto grau de higroscopia que o polímero semi-cristalino do PET possui, a
determinação do teor de umidade desse material consiste em um teste gravimétrico de grande
importância, onde é pesada uma alíquota da resina em uma termobalança (em que toda a
umidade absorvida até então depende das condições ambientais de temperatura e umidade para
o armazenamento do material) e em seguida submete-se a mesma alíquota a condições de
temperatura superiores ao ponto de ebulição da água por um certo período de tempo. Após o
27
aquecimento a amostra é novamente pesada, onde é quantificada a quantidade de água perdida

e consequentemente o teor de absorção de umidade, dadas as condições de armazenamento, que
o material possui (SILVA, 2022).
A medida da porcentagem de umidade é dada pela razão entre as massa antes de depois
do aquecimento (SILVA, 2022):
m1
% umidade = ( ) x100
m3 (Equação 2)
onde:
𝑚1 - Peso perdido.
𝑚2 - Peso inicial.
2.4.2.5 Densidade e Cristalinidade

Afirmou-se em TOLEDO (2008) que a densidade e a cristalinidade do polímero
semicristalino são propriedades mutuamente dependentes e que a resina gerada na fase de
policondensação possui baixo teor de cristalinidade por possuir grande quantidade de regiões
amorfas. Todavia, ao submeter o material a altas temperaturas por um período de tempo, este
passa a adquirir características cristalinas quase que em sua totalidade.
Deste modo, quando a resina passa por um processo de fusão, inerente à etapa de
processamento, ocorre o alinhamento parcial das cadeias moleculares do PET. Assim, as
propriedades do plástico são significativamente influenciadas pelo grau de cristalinidade do
material semicristalino. Ao passo de que quanto maior for o grau de cristalização do PET, mais
forte e rígida (tornando-a também mais quebradiça) será a peça moldada (SILVA, 2022).
2.4.2.6 Degradação ultravioleta

A absorção da luz ultravioleta, principalmente da luz solar, degrada os polímeros de
duas maneiras. Primeiramente, pelo acionamento da energia térmica do polímero pela luz UV,
semelhante a uma ação de aquecimento, ocasionando a degradação do material. Em segundo
lugar, através da excitação dos elétrons pela luz UV nas ligações covalentes do polímero
(WHELAN, 1989). Essa excitação eleva os elétrons a um nível de energia superior, onde ficam
28
menos restritos às ligações covalentes onde estão localizados. Este efeito interfere diretamente
na estrutura do material, de modo que quanto mais fracas as ligações moleculares do polímero,
mais quebradiço ele será (MANRICH, 2013).
2.4.2.7 Oxidação
A oxidação está diretamente relacionada à degradação UV sofrida pelo material.

Quando ocorre a incidência ultravioleta sobre o produto, é ocasionada a quebra das ligações
carbono-carbono ao longo do polímero. Os radicais livres resultantes podem reagir com os
átomos ou moléculas próximas (MANRICH, 2013).
Devido à grande presença de oxigênio, o radical livre pode reagir com o oxigênio e,
assim, incorporá-lo ao polímero através do processo de oxidação. Também pode ocorrer o
fenômeno oxidativo através do aquecimento do material polimérico, fazendo com que as
ligações vibrem fortemente, aumentando a probabilidade de rompimento (MANRICH, 2013).
Alguns plásticos são mais suscetíveis à oxidação do que outros e essas degradações
podem ocasionar: perda de propriedades mecânicas e físicas, fragilização, descoloração, dentre
outros efeitos (STRONG, 2006).
A suscetibilidade à oxidação dos plásticos está intimamente ligada a energias das

ligações fracas do material, a atração eletrônica pela molécula de oxigênio e a abertura da cadeia
molecular, permitindo a adesão da molécula de oxigênio em sua estrutura (WHELAN, 1989).
2.4.2.8 Resistência a micro-organismos
Alguns materiais plásticos, principalmente os que possuem origem em produtos naturais

ou que possuem produtos naturais misturados ao plástico, são potencialmente suscetíveis à
degradação por micro-organismos. Outros plásticos, embora não sejam degradados por micro-
organismos, servem como local de crescimento dos organismos, como por exemplo os fungos
(RABELLO; DE PAOLI, 2013). Alguns testes para o monitoramento da resistência dos
plásticos a micro-organismos foram desenvolvidos, como: ASTM G21 - (Standard Practice
for Determining Resistance of Synthetic Polymeric Materials to Fungi - Prática padrão para
determinar a resistência de materiais poliméricos sintéticos a fungos), ASTM G22 (Standard
29
Practice for Determining Resistance of Plastics to Bacteria - Prática padrão para determinar
a resistência de plásticos a bactérias) e ASTM E2180 (Standard Test Method for Determining
the Activity of Incorporated Antimicrobial Agent(s) In Polymeric or Hydrophobic Materials -
Método de teste padrão para determinar a atividade do(s) agente(s) antimicrobiano(s)
incorporado(s) em materiais poliméricos ou hidrofóbicos), onde amostras do material são
coletadas e acondicionadas em placas de Petri para que ocorra a incubação dos micro-
organismos. Após cerca de 21 dias, são avaliados os níveis de crescimento dos micro-
organismos e avaliadas as principais propriedades de desempenho (STRONG, 2006).
2.4.2.9 Permeabilidade
A permeabilidade é a medida da facilidade com que gases ou líquidos podem passar
através de um material. Baixa permeabilidade significa que os fluidos passam com alta
dificuldade, geralmente exigindo um longo período e/ou altas pressões (STRONG, 2006).
Muitas embalagens, sobretudo o PET, necessitam possuir excelentes propriedades de
barreira (TOLEDO et al., 2008). A permeabilidade de um material plástico é governada por
muitas das propriedades que determinam a suscetibilidade do material plástico a solventes
(MANRICH, 2013). Por exemplo, assim como um polímero com muitos grupos polares é
sensível a um solvente polar, esse mesmo polímero seria permeável a um gás ou líquido polar.
Por outro lado, um polímero apolar seria uma barreira para gases e líquidos polares. Se a
estrutura polimérica do material for majoritariamente amorfa, com poucas áreas de
empacotamento denso dos átomos, as moléculas de gás e líquidos podem se mover mais
facilmente e o material terá uma alta permeabilidade. Já se o material polimérico possuir uma
estrutura mais cristalina, apresentará melhor propriedade de barreira (STRONG, 2006).
2.4.2.10 Inflamabilidade
A maioria dos plásticos não tratados irá entrar em combustão em decorrência da natureza
química dos polímeros que são facilmente oxidados (queimados) em dióxido de carbono e
vapor d’água. Além disso, a presença de outros materiais misturados ao plástico pode resultar
na produção de subprodutos. Alguns polímeros são menos voláteis do que outros e,
consequentemente, possuem menos combustível prontamente disponível para queima. Entre os
polímeros de baixa volatilidade estão os polímeros aromáticos, como o Polietileno Tereftalato
30
(PET). Em geral, quanto maior a proporção de componentes aromáticos para não aromáticos,
mais resistente será o plástico à formação de componentes voláteis (STRONG, 2006).
2.5 PROCESSAMENTO DA RESINA PET
Publicações voltadas ao processo de injeção e sopro de diversos polímeros

termoplásticos, como Whelan (1989), Biron (2007), Toledo et al. (2008), Brandau (2011),
Brandau (2012) e Manrich (2013) que trazem seções dedicadas ao mecanismo e meios de
tratamento da resina PET usadas na produção de garrafas. Além do artigo de Xanthos (1996).
De todos os materiais pesquisados, atenta-se para a publicação de Toledo et al. (2008) que,
além de ser uma das mais recentes publicadas, seu conteúdo é exclusivamente dedicado ao
Polietileno Tereftalato.
2.5.1 Secagem
Como a incidência de água na resina PET pode ocasionar em variações de especificação

do processo de injeção de pré-formas, esta substância é considerada um contaminante
(WHELAN, 1989).
A maioria dos polímeros comercializados é fornecida seca para consumo, entretanto, as
variações climáticas como temperatura e umidade ou até as condições e tempo de
armazenamento do material em contato direto com o ar atmosférico, a resina PET necessita de
uma etapa de pré-tratamento (secagem) antes da moldagem (CHEREMISINOFF,1997).
A secagem normalmente é necessária quando o teor de umidade for superior a 0,01%,
porém, para garantir uma maior estabilidade no processo produtivo de injeção, muitas fábricas
realizam o procedimento de secagem em todo o material prestes a ser processado (WHELAN,
1989).
Diversos métodos podem ser empregados para a secagem do material polimérico, dentre
eles tem-se: a secagem em forno (secagem por convecção), secagem por vácuo e dessecação,
secagem por funis secadores e aquecidos (WHELAN, 1989).
2.5.1.1 Secagem em forno (secagem por convecção)

Utilizado geralmente devido ao seu baixo custo, porém apresenta baixa eficiência
(sobretudo para o PET grau garrafa) e alta probabilidade de contaminação. Consiste em
31
adicionar em finas camadas a resina PET dentro de um forno de convecção com ventilação para
homogeneizar a distribuição do calor interno (WHELAN, 1989).
Como neste processo é necessário um tempo de secagem relativamente alto, pode haver
a saturação do ar interno no forno, podendo ocasionar a oxidação e consequente perda das
características plastificantes, bem como o alto consumo de energia elétrica. Opta-se, portanto,
em incluir a recirculação do ar, promovendo além da remoção de agentes contaminantes, a
economia energética do processo (WHELAN, 1989).
2.5.1.2 Secagem por vácuo e dessecação

Resultados mais promissores são obtidos quando se combina o processo de secagem a
condições de vácuo. Devido ao alto custo e dificuldade de implementação de vácuo em processo
contínuo, este método acaba sendo pouco empregado na indústria. Portanto, a metodologia de
secagem mais popular na indústria polimérica é o de secagem por dessecação, onde o ar passa
por uma peneira molecular dessecante, reduzindo o ponto de orvalho para temperaturas
inferiores a -40°C. Este ar seco é utilizado para secar o material plástico, apresentando menor
tempo de operação, quando comparado a secagem em forno e maior eficiência de secagem.
Como o PET necessita atingir teores de umidade inferiores a 0,01%, este método acaba sendo
mais empregado industrialmente quando comparado a secagem por vácuo (WHELAN, 1989).
2.5.1.3 Funis secadores e funis aquecidos

Nestes equipamentos, uma série de resistências térmicas são responsáveis por manter
aquecido o funil metálico de alimentação. Em paralelo, o ar aquecido é soprado no interior do
funil secador, onde a eficiência do processo pode aumentar elevando o tempo de resistência do
sistema (WHELAN, 1989). Este processo de desumidificação e secagem por poder ser
empregado em sistemas contínuos sendo interligado diretamente à máquina injetora, além de
apresentar boa eficiência, costuma ser o mais amplamente empregado na indústria de
processamento da resina PET.
2.5.2 Extrusão
A extrusão do PET consiste no processo de produção contínua do plástico, ainda em

grânulos, através da sua alimentação na máquina extrusora (MANRICH, 2013). O material é
32
conduzido mecanicamente para a região frontal do tubo por meio da rosca em rotação espiral
(BRANDAU, 2016). Durante este percurso, ocorre o aquecimento do plástico por meio da ação
de resistências elétricas e do atrito com a rosca rotativa (BRANDAU, 2012). Completado o
percurso da resina na máquina, o polímero deverá estar com a sua plastificação completa, sendo
então comprimido contra um molde que contém a forma do perfil acabado da embalagem. Ao
ser moldado, o produto é resfriado e armazenado (TOLEDO et al., 2008).
2.5.3 Injeção e sopro
O processo de injeção é eventualmente acompanhado do processo de sopro, sendo

complementado ou não pelo processo de estiramento. No processo de moldagem por injeção e
sopro, o polímero fundido é injetado em uma matriz moldada com o formato da embalagem, ou
no caso da produção de garrafas no modelo de pré-formas (modelagem da garrafa no processo
anterior ao sopro) (WHELAN, 1989). A pré-forma é então transferida para a etapa de sopro
onde o formato final da garrafa é obtido. Já no processo de moldagem por injeção e sopro com
estiramento, conhecido também pela sigla ISBM (Injection Stretch Blow Molding - Moldagem
por Sopro Estiramento por Injeção) a pré-forma é produzida, depois reaquecida, estirada e
moldada na forma final da embalagem (TOLEDO et al., 2008).
Na Figura 8 a seguir tem-se um modelo esquemático das principais peças e

equipamentos que compõem uma máquina injetora.
Figura 8 - Modelo esquemático de uma máquina injetora.

33
2.6 PRINCIPAIS PROBLEMAS INERENTES AO PROCESSAMENTO
2.6.1 Níveis de acetaldeído
Como citado na subseção 2.4.2.1, a produção de acetaldeído é um processo inerente à

degradação térmica do PET. Como o polímero é submetido à altas temperaturas no processo de
secagem, fusão, cisalhamento devido ao contato da resina com os ferramentais no processo de
injeção e sopro do material para a produção das garrafas, concentrações de acetaldeído podem
ocasionar uma variação do sabor original do líquido envasado (TOLEDO et al., 2008).
Mesmo estipulando-se limites de acetaldeído para as resinas, que podem variar a
depender das aplicações das garrafas, fatores como: elevação da temperatura de plastificação,
alto tempo de residência da resina fundida no canhão da injetora, ou desregulagem do
maquinário (secador, injetora e sopradora) que pode causar o aumento excessivo da temperatura
da resina devido ao alto atrito com as peças metálicas, podem ser as principais causas de
migração deste aldeído para as bebidas (SILVA, 2022).
2.6.2 Formação de bolhas
Uma das principais causas de incidência de bolhas em pré-formas, como apresentada na

Figura 9, é o grande teor de umidade, detalhada na subseção 2.4.2.2, onde ao submeter a resina
fundida ao processo de injeção, a vaporização de gotículas de água pode gerar bolsões de vapor
nas parede da pré-forma, impedindo a homogeneização do plástico. Por este motivo, deve-se
acompanhar a eficiência de todos os processos térmicos do processo, bem como as condições
de armazenamento da matéria-prima (resina) e sua interação com a umidade do ambiente
(SILVA, 2022).
Figura 9 - Incidência de bolhas em pré-forma.

34
2.6.3 Incidência de opacidade
Outra consequência da umidade da resina pode ser observada nas Figuras 10 e 11, com
a formação de regiões opacas ao longo das paredes da pré-forma. Desta maneira, falhas no
processo de resfriamento nos secadores, oscilação da temperatura na região de entrada das pré-
formas ou desalinhamento das agulhas do bico de injeção podem ser potenciais fatores que
favoreçam a incidência de opacidade (SILVA, 2022).
Figura 10 - Regiões de opacidade superficial em pré-forma.
Figura 11 - Exemplo de opacidade em pré-forma na região do bico de injeção.
2.6.4 Contaminação externa
A contaminação externa é um fator que, na maioria das vezes, independe do processo

produtivo da resina, cuja operação se dá em sistema fechado, desde a polimerização até a etapa
de embalagem (SILVA, 2022).
Os principais locais onde pode haver contaminação externa é na etapa de abertura das
embalagens do material polimérico para o seu armazenamento em silos de retenção ou sucção
pelos tubos que levam até a máquina injetora. Pode-se avaliar o tipo de contaminante através
35
da remoção da região contaminada, dissolução da amostra (PET com contaminante incrustado)

em Fenoltetracloroetano. Realiza-se a filtragem e observa-se em lâminas no microscópio ou em
estereoscópio o tipo do contaminante encontrado (TOLEDO et al., 2008).
2.6.5 Infusibilidade
Muito semelhante ao problema de formação de bolhas nas paredes das pré-forma em

termos visuais, podendo também ser ocasionada pela mesma causa-raiz (a umidade), pelo grau
de cristalização, abordado na subseção 2.4.2.5, ou por um tratamento e pré-processamento
errôneo ou ineficaz da resina, pode-se observar a ocorrência de regiões em que não houve a
completa fusão da resina PET, gerando assim regiões rígidas e com marcas características
semelhantes a bolhas (Figura 12) (TOLEDO et al., 2008).
Figura 12 - Exemplo de difusibilidade superficial em pré-forma.
2.6.6 Deformações e assimetria
Um tipo característico de deformação em pré-formas é chamado de rechupe, onde há a

formação de depressões na parede ou no ponto de injeção do material. Geralmente o rechupe
ocorre devido à falta de revisão periódica dos maquinários. A obstrução por impurezas nas
saídas de ar do molde, desregulagem das temperaturas, pressão de injeção, velocidade de
injeção ou pressão de recalque, podem ocasionar tal deformação (TOLEDO et al., 2008).
Já a assimetria das pré-formas, que pode ocasionar deformações no processo de sopro
das garrafas, pode ser observada pela variação irregular na espessura da parede da pré-forma
(SILVA, 2022).
36
Assim como no fenômeno de rechupe, o mau regulagem dos parâmetros físicos da

máquina injetora, como: elevada pressão de injeção, fluxo desigual na distribuição da resina
fundida ou pinos e cavidades desalinhados, podem ocasionar a assimetria nas paredes das pré-
formas. Podendo, na maioria das vezes, interferir drasticamente no equilíbrio das garrafas ou
estufamento nas bases ou nos pontos de estabilidade, tendenciando o tombo das garrafas, tanto
cheias quanto vazias (TOLEDO et al., 2008).
37
3 METODOLOGIA
As metodologias de análises descritas a seguir consistem nos procedimentos padrão

realizados para a obtenção dos principais parâmetros técnicos da resina PET.
3.1 PRINCIPAIS ANÁLISES TÉCNICAS
3.1.1 Viscosidade Intrínseca
Como metodologia para a realização das análises de viscosidade intrínseca do

polietileno tereftalato, utiliza-se o método ASTM D4603 (Standard Test Method for
Determining Inherent Viscosity of Poly (Ethylene Terephthalate) (PET) by Glass Capillary
Viscometer - Método de teste padrão para determinar a viscosidade inerente de poli (tereftalato
de etileno) (PET) por viscosímetro capilar de vidro) (STRONG, 2006). Para isso são usados os
seguintes equipamentos:
● Moinho centrífugo;
● Balança analítica;
● Vial (tubo de amostragem para cromatografia);
● Chapa aquecedora com agitação;
● Viscosímetro digital Ubbelohde.
Inicialmente as amostras são trituradas com o auxílio de um moinho centrífugo

submetido à rotação de 12000 rpm, separadas em recipientes distintos e devidamente
identificadas. Pesa-se o vial, desconsidera-se seu peso e insere-se a amostra no recipiente até
atingir o intervalo de massa de 0,125 g. Através do próprio software integrado ao viscosímetro,
é calculada a quantidade de FTCE (Fenoltetracloroetano) suficiente para dissolver a amostra.
Em seguida, adiciona-se uma barra magnética no vial, em seguida este recipiente é

vedado com um septo e o acomodado em uma chapa aquecedora a 100°C por 30 minutos e
rotação de 150 rpm.
Após esse período de aquecimento e agitação, a amostra é removida e resfriada à

temperatura ambiente. Passado 10 minutos, programa-se o viscosímetro para realizar a coleta e
análise da amostra. Realizada a análise, o respectivo resultado é contabilizado.
38
Este método de teste para a determinação da viscosidade intrínseca do PET solúvel a

0,50% de concentração em uma solução de 60/40 fenol/1,1,2,2-tetracloroetano (MANCINI;
MATOS; ALMEIDA, 2004) aferida em viscosímetro do tipo Ubbelohde, idêntico ao modelo
descrito na Figura 13, produz uma série de dados, onde todos são descritos em termos de dl/g
(ASTM).
Figura 13 - Viscosímetro Ubbelohde.
Fonte: psl rheotek (2020).1
3.1.2 Acetaldeído Residual
Para a obtenção da concentração de acetaldeído residual resultante da termodegradação

do polietileno tereftalato presente em uma amostra de resina, utiliza-se a metodologia ASTM
F2013 - (Standard Test Method for Determination of Residual Acetaldehyde in Polyethylene
Terephthalate Bottle Polymer Using an Automated Static Head-Space Sampling Device and a
Capillary GC with a Flame Ionization Detector - Método de Teste Padrão para Determinação
de Acetaldeído Residual em Polímero de Garrafa de Tereftalato de Polietileno Usando um
1
Disponível em: <https://www.psl-rheotek.com/astm-ubbelohde-capillary-viscometer-tube.html>.
39
Dispositivo de Amostragem de Head-Space Estático Automatizado e um GC Capilar com um

Detector de Ionização de Chama) (STRONG, 2006).
Para esta análise é utilizada cromatografia gasosa para a determinação de concentração

(em ppm) de acetaldeído (AA) residual presente na amostra de resina. Inicialmente adiciona-se
à amostra de resina uma quantidade de nitrogênio líquido (-196°C) para garantir que o
acetaldeído produzido neste intervalo de preparação experimental não seja volatilizado,
podendo ocasionar resultados imprecisos. Em seguida a amostra é moída gradativamente em
um moinho centrífugo a 12000 rpm e levada para ser pesada em um vial com o auxílio de uma
balança analítica. Pesa-se uma massa de 0,125g, onde a massa é adicionada no vial que é lacrado
em seguida com um septo e levado ao cromatógrafo para a realização do procedimento de
análise.
3.1.3 Temperaturas por calorimetria de varredura diferencial e grau de cristalinidade
Para a obtenção dos intervalos de temperatura da resina PET utiliza-se os procedimentos

de Calorimetria por Varredura Diferencial, conforme a metodologia ASTM D3418, ASTM
E1356 e ISO 11357 (Heat of Fusion, Crystallization, Melting Point and Glass Transition by
DSC - Calor de fusão, cristalização, ponto de fusão e transição vítrea por DSC) (STRONG,
2006).
Como mencionado na subseção 2.4.2.3, os intervalos de temperatura mais importantes

a serem utilizados são: a temperatura de transição vítrea (Tg), temperatura de fusão cristalina
(Tm) e temperatura de cristalização (Tc), como podem ser observados na Figura 14 a seguir:
40
Figura 14 - Termograma obtido em DSC dos principais intervalos de temperatura do PET.
Fonte: Surface Science western (2023).2
Para a obtenção desses dados, utiliza-se um calorímetro que submete a amostra a

aquecimentos e resfriamentos gradativos, tomando a quantidade de energia térmica necessária
para que as temperaturas de interesse sejam alcançadas. Com isso, gera-se um termograma,
onde os dados podem ser tratados e discutidos.
Para a realização deste experimento, utiliza-se:
● Calorímetro (DSC);
● Balança analítica;
● Moinho centrífugo;
● Panelinhas de alumínio para DSC.
O procedimento experimental consiste em moer a amostra de resina com o auxílio de

um moinho centrífugo a 12000 rpm. Em seguida a amostra é levada para a balança analítica,
onde se posiciona a panelinha de alumínio na balança desprezando a sua massa e adicionando
aproximadamente 0,8 mg da resina moída. A panelinha de alumínio é fechada com o auxílio de
2
Disponível em: < https://www.surfacesciencewestern.com/analytical-services/differential-scanning-calorimetry-
dsc/>.
41
um torno e a amostra é levada ao calorímetro. O valor da massa da amostra é adicionado no

software computacional responsável pela análise. Por fim, seleciona-se no computador o
método responsável por caracterizar toda a história térmica da resina pelas alterações das
propriedades físicas da fase amorfa e cristalina do polímero.
Após a análise, os dados são obtidos por meio de um termograma gerado com as
principais temperaturas e energias, pela qual pode-se obter informações acerca da cristalinidade
do material. Valor este de extrema importância para o processamento da resina PET.
3.1.4 Cor L*a*b*
A análise de cor realizada nas amostras de resina segue a metodologia CIELab (Figura
15), descrita na subseção 2.4.2.2. Uma amostra de resina cristalina é colocada em um recipiente
cilíndrico de quartzo e compactada com leves batidas na base, até atingir a metade do volume.
O recipiente é, em seguida, preenchido totalmente, de modo a evitar um maior número de vazios
obtendo-se dessa forma resultados mais precisos.
Figura 15 - Modelo de coordenadas colorimétricas CIELab.
Fonte: BEETSAMA (2020).3
3
Disponível em: <https://knowledge.ulprospector.com/10780/pc-the-cielab-lab-system-the-method-to-quantify-
colors-of-coatings/>
42
A amostra é posicionada no equipamento e coberta com uma proteção metálica escura

para que não haja interferência da luz externa nos sensores. Em seguida, seleciona-se a opção
de aferição em resina cristalina no software e realiza-se a primeira medição. O procedimento é
repetido mais quatro vezes, onde se deve girar o recipiente de quartzo em um ângulo de
aproximadamente 90°. Desta maneira, com as quatro medições, os sensores poderão medir os
valores das cores em regiões distintas da amostra. Por fim, as cores L* (intervalo de luminância
– preto ao branco), a* (intervalo que varia do verde ao vermelho) e b* (intervalo que varia do
azul ao amarelo), são descritas através da média aritmética das cinco aferições.
3.1.5 Umidade
Seguindo o procedimento descrito pela metodologia ASTM D6980 (Determination of

moisture in plastics by loss in weight - Determinação de umidade em plásticos por perda de
peso) (STRONG, 2006), utiliza-se uma balança termoanalítica para medir o teor de umidade da
amostra de resina testada.
Inicialmente a amostra é espalhada de forma homogênea em um prato metálico onde é

aferida a massa inicial da amostra. Em seguida, através da elevação da temperatura a um valor
superior ao ponto de ebulição da água, a amostra é aquecida.
Terminada a etapa de aquecimento pesa-se novamente a amostra e calcula-se a nova

porcentagem de umidade. Com isso, é possível saber o grau de higroscopia da amostra de resina
PET dada as condições de armazenamento do material.
3.1.6 Inspeção de contaminantes
No experimento de inspeção visual busca-se encontrar possíveis contaminantes externos

presentes nas amostras de resina. Dentre elas, a contaminação por partículas de metais, onde se
determina a contaminação de partículas metálicas na resina PET utilizando uma barra
magnética (12.000 Gauss), que por sua vez irá atrair os metais para si. Com o auxílio de uma
fita adesiva, realiza-se a retirada dos metais aderidos no ímã para a realização das medições.
Em seguida a amostra é moída e despejada lentamente sobre a barra magnética, a fim de se
encontrar contaminantes metálicos anteriormente envolvidos nos pellets.
43
Também pode ser realizada uma investigação visual à procura de chips amarelos,
material degradado ou outros contaminantes indeterminados. Para este procedimento utiliza-se
um equipamento chamado OSC Pellet scanner, que consiste em um funil que recebe a resina e
que em seguida é transportada gradativamente por uma tubulação inclinada e espalhada em uma
chapa metálica vibratória. A fina camada de pellets é monitorada por uma câmera que
reconhece, por variação do gradiente de cores da resina, possíveis contaminantes.
Em caso de material com características diferentes, o pellet é automaticamente

segregado pelo equipamento através de um jato de ar comprimido. No final do teste a amostra
que entra no equipamento é dividida em duas bandejas, onde a primeira delas recebe a resina
onde não foi encontrado nenhum contaminante e a segunda bandeja retém todos os pellets que
apresentaram variações de cor intensas e/ou algum tipo de incrustação por contaminantes. Deste
modo, esse material segregado pode ser levado para um microscópio óptico ou um
estereoscópio para a realização de uma investigação mais apurada.
Para a realização destes experimentos, baseia-se na norma ASTM D5814 (Standard

Practice for Determination of Contamination in Recycled Poly(Ethylene Terephthalate) (PET)
- Prática Padrão para Determinação de Contaminação em Poli(Tereftalato de Etileno)
Reciclado (PET)) (STRONG, 2006).
3.1.7 Determinação de material fluorescente
Neste experimento uma amostra de resina é espalhada em um recipiente opaco e

colocada em uma câmara escura equipada com uma lâmpada ultravioleta. Ao submeter a resina
PET a esta condição, conta-se quantos pellets da amostra apresentaram características
fluorescentes. Caso haja na amostra a incidência de material fluorescente, há um forte indicativo
de polímero super cristalizado e consequentemente degradado. Esta característica pode
impactar negativamente no processo de injeção de pré-fomas, conforme detalhado na subseção
2.6.
44
3.2 PESQUISA DOS PRINCIPAIS PARÂMETROS TÉCNICOS DE RESINAS PET

APLICADAS A BEBIDAS CARBONATADAS E ÁGUA MINERAL
Para a realização de um estudo dos principais parâmetros técnicos da resina PET, foi
feita uma pesquisa com 117 resinas produzidas mundialmente. Em seguida, foram utilizados
quatro critérios de seleção destes materiais:
1) A resina já possui aplicação específica para processamento de garrafas voltadas ao

envase de bebidas carbonatadas.
2) A resina já possui aplicação específica para processamento de garrafas voltadas ao
envase de água mineral.
3) A resina possui uma aplicação mais genérica e pode ser aplicada para processamento de
garrafas voltadas ao envase de bebidas carbonatadas.
4) A resina possui uma aplicação mais genérica e pode ser aplicada para processamento de
garrafas voltadas ao envase de água mineral.
A partir destes critérios de seleção, estudou-se as semelhanças e diferenças técnicas

destes materiais.
45
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesta seção serão discutidos os resultados obtidos a partir das análises das propriedades
físicas e químicas das resinas PET virgens, bem como o estudo de caso das principais resinas
comercializadas mundialmente, que possuem aplicação voltada ao envase de água mineral e
bebidas carbonatadas.
Em grande parte das figuras detalhadas a seguir foi utilizada, para efeito ilustrativo, a
simbologia “--” com o objetivo de expressar a ausência de informação do parâmetro analisado
quando foi realizado o estudo de caso com as fichas técnicas das resinas estudadas.
4.1 ESTUDO DOS LIMITES TÉCNICOS DA RESINA PET E SEUS EFEITOS

As análises dos parâmetros técnicos das resinas PET foram realizadas conforme
detalhadas na seção 3. Entretanto, devido ao número elevado de resinas investigadas e a não
disponibilidade de todas as amostras para teste, utilizou-se os parâmetros disponibilizados nas
suas respectivas fichas técnicas, obtidas por meio de pesquisa.
Inicialmente foi feito um mapeamento das resinas, independente da aplicação industrial,
em seguida, foram selecionadas apenas as resinas que já possuem aplicação direta para
processamento voltado a água mineral e bebidas carbonatadas e as resinas de aplicação mais
genéricas que, por apresentarem parâmetros técnicos semelhantes às específicas para tais
segmentos, também foram consideradas neste estudo.
4.1.1 Parâmetros das principais resinas comercializadas
A pesquisa realizada resultou em um total de 117 resinas PET, dentre elas, 44 são
voltadas à água mineral e 24 às bebidas carbonatadas. As 49 resinas restantes foram
desconsideradas por terem aplicações distintas às do estudo, como aplicações em peças, bebidas
de envase a quente (hot fill), material reciclado, dentre outras.
Nas próximas seções estão descritos os resultados dos principais parâmetros estudados,
bem como a distribuição dos respectivos valores.
46
4.1.1.1 Viscosidade Intrínseca

Analisando os resultados referentes à viscosidade intrínseca de resinas aplicadas à água
mineral, percebeu-se que há um intervalo de aceitação relativamente alto para tal parâmetro,
variando de 0,74 dl/g a 0,89 dl/g, conforme a Figura 16.
Entretanto, a maior incidência para esta especificação concentrou-se entre 0,76 dl/g e
0,80 dl/g. Isso se deve ao fato de que, como o PET é aplicado majoritariamente a garrafas de
baixo volume, como 500mL ou 1L, a viscosidade do material não precisa ser tão alta.
Diferentemente das bebidas carbonatadas, a água mineral geralmente não passa pelo
processo de gaseificação, como refrigerantes, por exemplo. Deste modo, como a rigidez das
paredes da garrafa estão relacionadas de forma diretamente proporcional ao aumento da
viscosidade, e a alta rigidez é necessária para suportar a pressão interna exercida pela mistura
líquido-vapor das bebidas carbonatadas, como a água não apresenta tal característica, não se
faz necessário intervalos de viscosidade intrínseca superiores à 0,80 dl/g.
Os valores de viscosidade encontrados, como 0,84, 0,86 e 0,89, consistem em aplicações
específicas para galões reservados a suportar grandes volumes de água.
Figura 16 - Resultados de viscosidade intrínseca (em dl/g) de resinas voltadas à água mineral.
Fonte: De própria autoria.
Todavia, para as resinas voltadas às bebidas carbonatadas, a parcela mais relevante de

aplicação é destinada à refrigerantes de 2 a 3 L. Para estes casos, não foram encontradas resinas
com valores de viscosidade intrínseca inferiores a 0,80 dl/g, conforme a Figura 17.
47
Figura 17 - Resultados de viscosidade intrínseca (em dl/g) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.
Como explicado anteriormente, faz-se necessária uma maior viscosidade da resina para
que haja um aumento da rigidez das paredes da garrafa suficientes para suportar a diferença de
pressão entre as regiões internas e externas, sem que haja a deformação do recipiente.
4.1.1.2 Acetaldeído Residual

Conforme mencionado anteriormente, a produção de acetaldeído é um processo inerente
a degradação térmica do polietileno tereftalato. A fim de reduzir a termodegradação deste
material, geralmente opta-se pela utilização de aditivos que agem como protetor térmico. Uma
solução alternativa e econômica consiste em reformular as técnicas e os parâmetros de
processamento da resina, como temperatura e pressão de injeção, visando o menor atrito da
resina fundida com as ferramentas presentes na máquina injetora. Contudo, esta última
alternativa não garante que a termodegradação seja mitigada de maneira efetiva.
Por este motivo, o limite máximo médio de acetaldeído encontrado nas resinas, tanto
aplicadas à água mineral quanto para bebidas carbonatadas, concentra-se em torno de 1,0 ppm
(Figura 18), havendo uma leve tolerância para 1,6 ppm no caso de bebidas carbonatadas
(Figura 19). Pois, como este último é aplicado majoritariamente em refrigerantes, que possuem
sabor próprio, a presença de acetaldeído nestes casos torna-se dificilmente perceptível, visto
que o maior problema de sua elevada concentração consiste unicamente no sabor característico
48
que tal substância proporciona para o líquido. Desta forma, como a água mineral é insípida,
caso haja migração de acetaldeído das paredes da garrafa para a bebida, a mudança de sabor é
facilmente detectada.
Figura 18 - Resultados de acetaldeído residual (em ppm) de resinas voltadas à água mineral.
Figura 19 - Resultados de acetaldeído residual (em ppm) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.

49
4.1.1.3 Ponto de Fusão

Percebe-se ao analisar os resultados da pesquisa realizada sobre as resinas (Figuras 20
e 21) que, em ambos os casos, o ponto de fusão médio foi de 247 °C. Tal fenômeno ocorre, pois
a metrificação do ponto de fusão da resina é uma característica mais importante para o processo
de injeção e sopro das garrafas que são idênticos, do que como segurança para possíveis
migrações para as bebidas que serão envasadas nestas embalagens.
Entretanto, nota-se que o intervalo de aceitação para a variação de temperatura aceitável
das garrafas de bebidas carbonatadas (± 8,0 °C) é superior ao das garrafas de água mineral (±
2,0 °C). Esse fenômeno pode ser explicado facilmente compreendendo-se o processamento de
ambas as embalagens. Pois, por mais que o processo de injeção e sopro seja idêntico, como as
garrafas de carbonatados são produzidas para o envase de volumes de bebida em torno de 2 ou
3L, tais garrafas possuem uma gramatura maior que as garrafas de água mineral, cujo volume
de líquido envasado oscila em torno de 500mL a 1L. Deste modo, como a quantidade de resina
processada a cada ciclo da máquina injetora é maior para as garrafas de carbonatados, uma
maior quantidade deste material precisa ser fundida, necessitando um aumento proporcional da
temperatura do equipamento para a execução deste processo.
O aumento da temperatura é de extrema importância para que se evitem problemas de
processamento como os de pellets não fundidos ocasionando não especificações do produto
conforme citados na subseção 2.6. Deste modo, a resina voltada a bebidas carbonatadas deve
possuir uma maior capacidade de suportar altas temperaturas sem sofrer processos de
degradação elevados recebendo protetores térmicos específicos, para que desta maneira seja
garantida a qualidade do material.
50
Figura 20 - Resultados de ponto de fusão (em °C) de resinas voltadas à água mineral.
Figura 21 - Resultados de ponto de fusão (em °C) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.
4.1.1.4 Cor L* e b*
Sabe-se que a metodologia para medição de cores baseia-se na escala CIELab, onde são
gerados dados referentes às cores L*, a* e b* da amostra analisada. Entretanto, a cor a* acaba
não sendo de grande relevância, pois o eixo das cores verde a vermelho na resina, não possui
grande impacto ao produto final processado (pré-formas e garrafas).
51
As cores L* e b*, no entanto, possuem um caráter crítico mais elevado, pois são esses
intervalos de cores responsáveis pelo brilho (luminosidade responsável pela cor L*) e o nível
de amarelamento do produto (responsável pela cor b*). Explicado isso, compreende-se o fato
da cor a* não ser descrita nas fichas técnicas das resinas assim como as cores L* e b* são.
Analisando as Figuras 22 e 23, referentes à cor L*, percebe-se que, das resinas avaliadas
que disponibilizaram tais informações, o valor ideal para o nível de brilho das garrafas é de (80
± 2,0) ou ≥ 90 indicando a necessidade de alto grau de luminosidade e transparência.
De maneira análoga, analisando as Figuras 24 e 25, percebe-se que, em ambos os casos,
o nível de cor b* médio é de (-1,5 ± 1,5), indicando maior desvio para o azul e menor desvio
para o amarelo.
Figura 22 - Resultados de Cor L* (na escala CIELab) de resinas voltadas à água mineral.

52
Figura 23 - Resultados de Cor L* (em escala CIELab) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.
Figura 24 - Resultados de Cor b* (em escala CIELab) de resinas voltadas à água mineral.

53
Figura 25 - Resultados de Cor b* (em escala CIELab) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.
4.1.1.5 Cristalinidade
A resina PET produzida na fase de policondensação em seu estado fundido possui
características amorfas em função do rápido resfriamento sofrido pelo material extrudado do
reator. Já a mesma resina na etapa de pós-condensação em estado sólido adquire um alto teor
de cristalinidade, devido ao longo período de exposição a altas temperaturas.
A cristalinidade da resina PET refere-se ao grau de ordenação estrutural deste polímero.
Em um material semicristalino, o arranjo atômico ou molecular possui alta consistência,
padronização e repetitividade das estruturas.
Quando a resina fundida é solidificada, há um alinhamento parcial das cadeias
moleculares do polímero. As propriedades mecânicas do plástico são significativamente
influenciadas devido ao aumento do grau de cristalização. Portanto, quanto maior o grau de
cristalização do material, mais forte e rígida, entretanto também quebradiço, será a peça
moldada.
Através de estudos comparativos entre o grau de rigidez do material e sua resistência
mecânica com o grau de cristalização concluiu-se que valores superiores a 50% de cristalização
acarretam uma maior resistência à formação de opacidade ou má-plastificação no
processamento de resinas. Por este motivo, percebe-se que, das resinas que disponibilizaram os
54
resultados referentes à cristalização, tanto para garrafas para carbonatados, quanto para água
mineral, convergem para valores acima de 50%, como observado nas Figuras 26 e 27 a seguir:
Figura 26 - Resultados de Cristalinidade (em %) de resinas voltadas à água mineral.
Figura 27 - Resultados de Cristalinidade (em %) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.

55
4.1.1.6 Umidade
Conforme descrito na subseção 2.6, diversos problemas de processamento da resina

podem ocorrer devido ao alto teor de umidade absorvida. A fim de mitigar esta problemática, é
comum encontrar máquinas secadoras instaladas com o objetivo de receber a resina PET para
remover o excesso de umidade antes de enviá-la para a injetora. Percebe-se, portanto, que as
condições de armazenamento e transporte devem garantir que o grau de umidade da resina seja,
como observado nas Figuras 28 e 29, em sua maioria inferior a 0,2%. Porém, como pode haver
mudanças climáticas capazes de impactar no aumento do nível de umidade do material,
raramente o processo de pré-secagem é descartado.
Figura 28 - Resultados de Umidade (em %) de resinas voltadas à água mineral.

56
Figura 29 - Resultados de Umidade (em %) de resinas voltadas a bebidas carbonatadas.
4.2 PROPOSTA DE OTIMIZAÇÃO PARA OS PARÂMETROS TÉCNICOS DA RESINA

PET VIRGEM
Por meio do estudo de caso realizado com as principais resinas produzidas para os
segmentos avaliados, percebe-se que a necessidade de materiais poliméricos dedicados aos
respectivos segmentos é imprescindível, uma vez que dificilmente uma resina de aplicação
geral atenderá com eficácia as necessidades mecânicas, físicas, químicas e biológicas exigidas
em ambos os processos.
Por este motivo, deve haver a produção distinta de resinas poliméricas virgens do
polietileno tereftalato a fim de se alcançar as especificações técnicas dos segmentos estudados
(água mineral e bebidas carbonatadas).
Confere-se também, a partir do levantamento realizado alinhado ao estudo de caso, que
são necessárias que as seguintes propriedades técnicas sejam consideradas para que haja uma
otimização da resina PET (Tabelas 1 e 2):
57
Tabela 1 - Valores propostos para os parâmetros técnicos da resina aplicada a garrafas de água mineral.
Parâmetro Valor Unidade
0,76 ± 0,02
ou
Viscosidade Intrínseca (VI) 0,80 ± 0,02 dl/g
(A depender da capacidade
volumétrica da garrafa)
Acetaldeído Residual (AA) ≤ 1,0 ppm
Ponto de Fusão 247,0 ± 2,0 °C
Cor L* ≥ 80 CIELab
Cor b* -1,5 ± 1,5 CIELab
Cristalinidade ≥ 50 %
Umidade ≤ 0,2 %
Tabela 2 - Valores propostos para os parâmetros técnicos da resina aplicada a garrafas de bebidas carbonatadas.
Parâmetro Valor Unidade
0,80 ± 0,02,
0,84 ± 0,02
ou
Viscosidade Intrínseca (VI) 0,86 ± 0,02 dl/g
(A depender da capacidade
volumétrica da garrafa)
Acetaldeído Residual (AA) ≤ 1,6 ppm
Ponto de Fusão 247,0 ± 8,0 °C
Cor L* 80,0 ± 2,5 CIELab
Cor b* -1,5 ± 1,5 CIELab
Cristalinidade ≥ 50 %
Umidade ≤ 0,2 %
58
Desta maneira, deverão ser mitigadas ou até erradicadas as principais problemáticas

inerentes ao processamento destes produtos.
4.3 SUGESTÕES CORRETIVAS PARA OS PRINCIPAIS PROBLEMAS DE INJEÇÃO E

SOPRO
Em complemento à seção anterior, as novas especificações técnicas da resina otimizada
implicam em uma reformulação das práticas de processamento habituais das resinas
convencionais nos maquinários. Com isso, deve-se analisar o desempenho da resina na
produção das primeiras pré-formas, para que, de modo crítico, observe-se a possível ocorrência
de problemas de processamento (descritos a seguir), e que, em caso positivo, as metodologias
corretivas sejam aplicadas.
As sugestões apresentadas a seguir seguem as ações descritas no Manual de
Troubleshooting (solução de problemas) proposta por Toledo et al. (2008).
4.3.1 Elevado teor de acetaldeído
Em caso de ocorrências de altos níveis de acetaldeído nas pré-formas, sugere-se analisar

a temperatura do canhão de injeção e a possibilidade de redução gradativa da temperatura. Uma
possibilidade análoga que também pode ser empregada é a diminuição do tempo de residência
do material no canhão de injeção ou a regulação da velocidade de rotação da rosca.
4.3.2 Formação de bolhas superficiais
Como mencionado na subseção 2.6.2, um dos principais causadores da formação de

bolhas superficiais em pré-formas é o elevado teor de umidade.
Para a solução desta problemática deve-se checar o funcionamento do secador dosando
gradativamente a temperatura deste equipamento e reduzir a vazão de saída da resina,
aumentando assim o seu tempo de residência para garantir uma maior eficiência do processo de
secagem.
59
4.3.3 Incidência de opacidade
A ocorrência de névoas ou opacidades nas paredes das pré-formas pode ter causa no
teor de umidade da resina, onde se deve observar os padrões de temperatura tanto do secador
quanto da máquina injetora; ou desajuste no comando das agulhas de injeção. Neste caso, é
necessário parar o processo e avaliar o funcionamento destas agulhas. Em caso de algum
desalinhamento, o regulamento dos períodos de comando das agulhas poderá sanar este
problema.
4.3.4 Infusibilidade
A difusibilidade pode ocorrer através de duas causas principais: o elevado teor de

umidade ou a má execução da plastificação. Para o primeiro caso, é sugerida a redução da
velocidade de rotação da rosca, o aumento da temperatura e do tempo de residência da resina
no canhão da injetora. Já para o segundo caso, pode-se repetir as práticas de checagem de
temperatura do secador e do processo de injeção.
4.3.5 Deformação ou assimetria das pré-formas
Como a deformação ou assimetria das pré-formas culmina na produção de garrafas com

grandes defeitos aparentes é necessária uma avaliação criteriosa das possíveis causas deste
problema.
Em caso de problemas na máquina injetora, como obstrução na saída de ar do molde,
faz-se necessária a limpeza e alinhamento das peças para o seu correto funcionamento. Se o
problema do maquinário for voltado a desregulagens da pressão, temperatura de injeção ou alta
velocidade no processamento, deve-se reavaliar tais parâmetros separadamente, realizando
correções conforme a resposta no desempenho estético das pré-formas a cada ciclo de produção.
60
5 CONCLUSÕES
Neste trabalho foi realizado um levantamento de 117 resinas PET produzidas

mundialmente, onde foi investigado quais destes materiais possuíam aplicação específica para
o processamento de garrafas de água mineral e bebidas carbonatadas, selecionando-se assim 68
delas para um estudo mais detalhado.
A partir da análise dos parâmetros técnicos da resina, por meio de uma metodologia
padrão (ASTM), em que foi possível garantir a concordância e confiabilidade dos resultados
obtidos, foi possível avaliar quais características e propriedades são cruciais para a garantia da
qualidade e do bom processamento do produto na produção de pré-formas e garrafas para os
segmentos abordados.
Após análise dos principais impactos das propriedades da resina no processamento,
concluiu-se que, por se tratar de segmentos distintos, as exigências mecânicas, físicas e
químicas deste material são diferentes, de modo que uma única resina não é capaz de oferecer
o cumprimento de todos os requisitos com eficiência para ambas as aplicações. Portanto, deve-
se optar pelo uso de resinas PET específicas, a depender da aplicação comercial de cada
processo.
Além disso, também foi possível concluir que os parâmetros técnicos de processamento
destas resinas poliméricas podem ser otimizados ao se obter valores específicos de viscosidade
intrínseca, acetaldeído residual, ponto de fusão, cores L* e b*, cristalinidade e umidade. Valores
estes estudados e propostos no presente trabalho visando a otimização do material.
Como a alteração das características técnicas da resina otimizada pode apresentar
discrepância com os parâmetros da resina não otimizada, a ocorrência de problemas de
processamento também pode ocorrer. Visando evitar esta problemática, também foi realizado
um levantamento dos eventos mais recorrentes que podem afetar negativamente o produto final.
Desta forma, foram propostos adequações e reajustes nos maquinários voltados ao processo de
secagem, injeção e sopro da resina virgem, garantindo assim a qualidade das garrafas
produzidas.
61
REFERÊNCIAS
ASTM UBBELOHDE VISCOMETER. psl rheotek, 2020. Disponível em: <https://www.psl-

rheotek.com/astm-ubbelohde-capillary-viscometer-tube.html>. Acesso em: 16 de março de
2023.
ANDREW, W. Applied Plastics Engineering Handbook. 2 ed. New York: Elsevier Inc.,
2017.
BAUR, E. RUHRBERG, K. WOISHNIS, W. Chemical Resistance of Engineering

Thermoplastics. 1 ed. New York: Elsevier Inc., 2016.
BEETSAMA, J. The CIELAB L*a*b* System – the Method to Quantify Colors of Coatings.
Prospector Knowledge Center, 2020. Disponível em:
<https://knowledge.ulprospector.com/10780/pc-the-cielab-lab-system-the-method-to-
quantify-colors-of-coatings/>. Acesso em: 16 de março de 2023.
BRANDAU, O. Bottles, Preforms and Closures. 2 ed. New York: Elsevier Inc., 2012.
BRANDAU, O. Stretch Blow Molding. 3 ed. New York: Elsevier Inc., 2016.
BUENO, E. P. Avaliação do uso de aditivos no PET reciclado grau alimentício. Trabalho

de Conclusão de Curso. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2016.
CHEREMISINOFF, N. P. Handbook of Enginnering Polymeric Materials. 1. ed. New York:

Marcel Dekker, Inc. 1997.
DENARI, G. B; CAVALHEIRO, E.T.G. Princípios e aplicações de análise térmica. Apostila.

USP – Instituto de Química de São Carlos, 2012.
DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY (DSC). Surface Science western, 2023.

Disponível em: <https://www.surfacesciencewestern.com/analytical-services/differential-
scanning-calorimetry-dsc/>. Acesso em: 16 de março de 2023.
DOTSON, N.; A.; GALVÁN, R.; LAURANCE, R. L.; TIRRELL, M. Polymerization Process
Modeling. 1. ed. New York: VCH Publishers, Inc., 1996.
MANRICH, S. Processamento de Termoplásticos: rosca única, extrusão e matrizes,

injeção e moldes. 2. ed. São Paulo. Artliber Editora, 2013.
MANCINI, S. D.; MATOS, I.G.; ALMEIDA, R.F. Determinação da Variação da Viscosidade

Intrínseca do Poli (Tereftalato de Etileno) de Embalagens. Polímeros: Ciência e Tecnologia,
vol. 14, nº 2, p. 69-73, 2004.
MC KEEN, W. Fatigue and Tribological Properties of Plastics and Elastomers. 2 ed. New
York: Elsevier Inc. 2010.
MC KEEN, W. The Effect of Temperature and other Factors on Plastics and Elastomers.
3 ed. New York: Elsevier Inc. 2014.
62
PIMPAN, V.; SIRISOOK, R.; CHUAYJULJIT, S. Synthesis of Unsaturated Polyester Resin

from Postconsumer PET Bottles: Effect of Type of Glycol on Characteristics of Unsaturated
Polyester Resin. Journal of Applied Polymer Science, 88, 788-792. 2003.
RABELLO, M.; DE PAOLI, M. A. Aditivação de Termoplásticos. 1. ed. São Paulo: Artliber

Editora, 2013.
SCOTT, D.V. Advanced Materials for Water Handling. 1 ed. New York: Elsevier Ltd., 2000.
SEPE, M. Dynamic Mechanical Analysis for Plastics Engineering. 1 ed. New York: William
Andrew Publishing, 1998.
SILVA, L. Estudo das variáveis envolvidas no controle de qualidade da resina PET, seu
impacto, problemas e soluções para o processamento de injeção e sopro de garrafas.
Relatório de Estágio. Recife, PE: UFPE, 2022.
STRONG, A. Brent. Plastics: materials and processing. 3. ed. New Jersey: Pearson Prentice
Hall, 2006.
TOLEDO, E.; OLIVEIRA, E.; FORTES, C.; MORAES, T; ARENA, M. Manual Técnico
PET. 1. ed. São Paulo: M&G Polímeros S.A., 2008.
TROUGHTON, M. J. Handbook of Plastics Joining: A Practical Guide. 2 ed. New York:

William Andrew Publishing, 2008.
WHELAN, T. The Bekum Blow Moulding Handbook. 1. ed. London: Bekum

Maschinenfabriken GmbH, 1989.
WYPYCH, G. Handbook of Polymers. 1 ed. Toronto. ChemTec Publishing, 2012.

TCC Lucas Antônio Da Silva

Enviado por

Direitos autorais:

Formatos disponíveis

TCC Lucas Antônio Da Silva

Enviado por

Dados do documento

Descrição original:

Direitos autorais

Formatos disponíveis

Compartilhar este documento

Compartilhar ou incorporar documento

Opções de compartilhamento

Você considera este documento útil?

Este conteúdo é inapropriado?

Direitos autorais:

Formatos disponíveis

TCC Lucas Antônio Da Silva

Enviado por

Direitos autorais:

Formatos disponíveis

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

LUCAS ANTÔNIO DA SILVA

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSAMENTO DA RESINA PET VIRGEM

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSAMENTO DA RESINA PET VIRGEM

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

Orientador: Prof. Dr. Antônio Carlos Duarte Coêlho.

Silva, Lucas Antônio da.

Orientador(a): Antônio Carlos Duarte Coêlho

1. PET. 2. Polietileno Tereftalato. 3. Resina. I. Coêlho, Antônio Carlos

660 CDD (22.ed.)

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSAMENTO DA RESINA PET VIRGEM

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado

Aprovado em: 27/03/2023.

Dedico primeiramente e prioritariamente a

O Polietileno Tereftalato (PET) trata-se de um polímero pertencente à classe dos

Palavras-chave: PET, Polietileno Tereftalato, Resina.

Polyethylene Terephthalate (PET) is a polymer belonging to the class of thermoplastics,

Keywords: PET, Polyethylene Terephthalate, Resin.

Figura 1 - Cadeia de processamento da resina PET. 19

Tabela 1 - Valores propostos para os parâmetros técnicos da resina aplicada a

O Polietileno Tereftalato, conhecido popularmente pela sigla PET, é um polímero da

Como o PET é um polímero da classe dos termoplásticos, cuja matéria-prima principal

que envasarão, principalmente, refrigerantes e água mineral, existem diversas normas

1.1.1 Objetivo geral

1.1.2 Objetivos específicos

● Realizar um estudo das principais resinas PET comercializadas e seus parâmetros

● Propor adequações dos maquinários responsáveis pelo processamento da resina virgem.

2.1 SÍNTESE DO PET

O estudo voltado à síntese e modelos de processos de polímeros foram amplamente

Embora a reação do monômero bis-hidroxietil tereftalato para a formação do PET seja

O desequilíbrio estequiométrico é definido como:

Quando ocorre a produção do monômero bis-hidroxietil tereftalato, a mistura original é

tereftalato é formado, o ácido pode se dissolver completamente e a mistura se torna homogênea

A próxima etapa consiste em transferir o monômero para a fase de polimerização, onde,

Figura 1 - Cadeia de processamento da resina PET.

Fonte: SILVA (2022).

Através da esterificação direta do Ácido Tereftálico Purificado (PTA) com o

Figura 2 - Reação de esterificação do PTA com MEG produzindo BHET.

Fonte: TOLEDO (2008).

Em seguida o monômero sintetizado é transferido para a etapa de polimerização, onde

Figura 3 - Processo de polimerização em fase líquida do PET.

Fonte: TOLEDO (2008).

Figura 4 - Resina PET na fase amorfa.

Fonte: SILVA (2022).

Em seguida, inicia-se a segunda etapa da polimerização, que consiste na pós-

Figura 5 - Processo de polimerização em fase sólida do PET.

Fonte: TOLEDO (2008).

Figura 6 - Resina PET na fase semicristalina.

Fonte: SILVA (2022).

Os conceitos desenvolvidos e reunidos sobre o mecanismo de copolimerização

2.4 PRINCIPAIS PARÂMETROS TÉCNICOS DA RESINA PET

2.4.1 Propriedades mecânicas

Diversas biografias abordam as propriedades dos polímeros, sobretudo sobre as suas

A medição de materiais viscosos pode ser mensurada de diversas maneiras, tanto na

Neste método, o fluxo da solução é cronometrado ao passar por um capilar (STRONG,

2.4.1.2 Forças de tração

As propriedades de tração dos polímeros podem ser determinadas utilizando

- Método de teste padrão para propriedades de tração de plásticos), onde a amostra é