Citlalin Aurelia Ortiz Hermosillo Arturo Ortiz Mariscal.
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MEMORIAS DEL XXVII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 22 al 24 DE SEPTIEMBRE DE 2021 PACHUCA, HIDALGO, MÉXICO
Tema A1 Materiales: POLÍMEROS
“Caracterización de un polímero reciclado por un proceso de triturado-moldeo”
Citlalin Aurelia Ortiz Hermosillo, Arturo Ortiz Mariscal.
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico de Matamoros, Departamento de Metal-Mecánica, Carretera Lauro Villar Kilómetro 6.5,
Tecnológico, 87490 Heroica Matamoros, Tamps., México.
* Autor contacto: [email protected].
R E S U M E N:
Se analizaron botellas HDPE recicladas mediante un proceso de Triturado-Moldeo. El material reciclado obtenido se
caracterizó usando Espectroscopia Infrarroja (FTIR) para identificar el tipo de Polímero resultante del reciclado. Se
obtuvo dureza Shore D (SD) y pruebas de tensión uniaxial, se realizaron para caracterizar mecánicamente las propiedades
de las muestras. Se tomaron micrografías mediante Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) para analizar el
comportamiento de la fractura tras las pruebas de tensión. Las propiedades mecánicas se compararon con datos de
simulación por elemento finito para predecir la máxima resistencia a la tensión de distintas designaciones de polímeros. El
análisis FTIR clasificó el material reciclado como un Polietileno de Baja Densidad (LDPE) con presencia de talco. Las
propiedades mecánicas y el modelo numérico concuerdan con este tipo de material. El análisis fractográfico mostró
comportamiento dúctil y hoyuelos causados por la pobre adhesión de partículas de talco a la microestructura laminar.
Palabras Clave: LDPE, Espectroscopia FTIR, Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), Análisis de Elemento Finito (FEA), Reciclaje, Dureza.
A B S T R A C T
HDPE bottles were recycled by a grinded-molded process. The molded polymer was characterized by FTIR Spectroscopy
to identify the type of recycled polymer. It was analyzed the mechanical properties by Shore D Hardness and Uniaxial
Tensile Tests. The fracture zones were observed by Scanning Electron Microscopy to analyze the failure mode after the
tensile tests. The mechanical properties obtained were compared with numerical calculations made by Finite Element
Analysis to estimate the ultimate tensile strength. The results classified the recycled material as Low-Density Polyethylene
(LDPE) with a small presence of Talcum. The mechanical properties and the numerical model confirmed the identification
of LDPE. The fractography analysis showed ductile behavior and dimples formed as the result of the poor particle
adhesion of the talcum into the laminar microstructural of the polymer.
Keywords: LDPE, FTIR Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Finite Element Analysis (FEA), Recycling, Hardness.
1. Introducción
El Polietileno de Alta Densidad (HDPE) es aquel
polímero cuya estructura química es cercana a la del
polietileno puro. Esta estructura consiste en moléculas
con pocos defectos de ramificación. Su bajo nivel de
defectos raramente obstaculiza la organización de los
enlaces y con ello se alcanza un alto grado de
cristalinidad; lo cual permite resinas HDPE con
densidades en el rango de 0.94-0.97 g/cm3. Las
propiedades antes descritas de los HDPE los hacen
susceptibles para aplicaciones que incluyen envases de
gran escala; como tanques industriales y barriles de uso
químico. Para su uso comercial y doméstico, se espera
que estos tengan buena rigidez, baja permeabilidad y
alta resistencia; lo que los hacen ideales para contener
líquidos de uso doméstico, industrial y automotriz: cloro
blanqueador, aceite de automóvil, anticongelante, entre
otros productos comerciales. Al elaborar recipientes con
espesores delgados, su mayor aplicación es en botella de
leche y tubos de mantequilla. [1] [2]
El Instituto Nacional de Estadística y Geografía
(INEGI), reportó que en México se recolectaron
107,056 toneladas de basura generadas en viviendas,
edificios, calles y lugares de esparcimiento en el año
2019. [3] Estos desechos llegan a un lugar de acopio
donde son separados en las distintas familias de basura
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reciclable; siendo los plásticos y el PET la de mayor
presencia con un 48% de la masa total recolectada. Las
botellas de plástico representan un grave peligro al
ecosistema de la región, ya que los datos compartidos
con anterioridad hablan de basura recolectada y no se
mencionan aquellas que no llegan a centro de acopio y
se encuentran en el medio ambiente. La contaminación
por desperdicios plásticos es un problema muy común
en el mundo y México se ha visto muy afectado por la
poca introducción de soluciones para el manejo y
reciclaje de estos desechos. A consecuencia de lo
anterior, asociaciones civiles, grupos académicos y
grupos privados de inversión han propuesto procesos de
reciclaje que utilizan métodos tradicionales o
innovadores de fácil acceso y económicos, para ser
utilizados por empresas privadas de pequeño tamaño y
organizaciones sociales de mejora ambiental. [4] Por lo
anterior, el objetivo de este estudio es evaluar las
propiedades mecánicas y microestructurales de un
polímero reciclado a partir de botellas HDPE para
determinar cuál fue el material resultante.
2. Procedimiento Experimental
2.1. Material
Se recolectaron botellas HDPE de medio galón para
leche, encontradas en distintas campañas de limpieza de
la región. Estas se cortaron a la mitad y se separaron los
anillos de cada taparrosca para tener solamente el
material deseado hasta hacer lotes de 150 botellas, ver
Fig. 1a. El polietileno obtenido se limpió utilizando un
recipiente de acero inoxidable con una solución al 10%
de detergente casero con agua destilada, calentando a 70
°C por 0.5 h. Después de lo anterior, pasado el tiempo,
el polietileno se lavó con agua destilada y se dejó
secando en un horno a 100 °C por 2 h.
Las botellas limpias se introdujeron en un molino;
marca Gumar modelo 1200-70 de 6 hojas fijas y 9 hojas
rotatorias con una potencia de 70 hp, con el propósito de
reducir el tamaño de la materia prima a reciclar, esto se
repitió dos veces más para tener tamaños homogéneos
de polímero para el proceso de fusión y moldeo, ver Fig.
1b. Se realizó una última limpieza del material triturado
en una solución al 20% de Hidróxido de Sodio (NaOH)
a 75 °C por 1 h. El secado final se realizó lavando el
polietileno con agua destilada y secándolo a 100 °C por
2 h en un horno. [5]
En una inyectora de plásticos se depositó el plástico
granulado, se calentó a 200 °C hasta alcanzar la fusión y
se moldeó el plástico en bastidores para placas de 3 cm
de espesor, ver Fig. 1c. Finalmente, se rectificaron las
placas para cuidar su rectitud y que estas tuvieran caras
paralelas.
Figura 1 – Proceso de reciclaje de las botellas recolectadas: a)
Lote de botellas limpias, b) triturado y c) Moldeo en bastidores.
2.2. Propiedades Mecánicas
Para identificar las propiedades principales del material,
se realizaron Pruebas Uniaxiales de Tensión. Se
ensayaron diez probetas cuadradas con un ancho de la
sección de ensayo (w) de 13 mm y una longitud
calibrada (L) de 50 mm; conforme al estándar ASTM
D638-10, ver Fig. 2 y Tabla 1.
Figura 2 – Probeta de Tensión Uniaxial usada en la investigación:
a) Probetas elaboradas y b) Esquema de la Probeta.
También se caracterizó la dureza del material
mediante pruebas de dureza Shore D; siguiendo el
estándar ASTM D2240-03, midiendo cinco veces en
tres distintos puntos de las probetas: en la parte central,
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superior e inferior del espécimen de prueba. Los
resultados de las pruebas mecánicas se promediaron,
con el propósito de un mejor entendimiento del material
reciclado. [6][7][8]
Tabla 1 – Dimensiones de la Probeta de Tensión Uniaxial (mm).
W D LO L G R WO T Wc
14 115 165 57 50 76 19 13 13
2.3. Análisis por el Método de Elemento Finito (FEM)
Se hizo un análisis mediante el Método de Elemento
Finito (FEM) para simular la prueba de tensión uniaxial
y estimar el esfuerzo máximo del material (UTS). Se
utilizó el software Solidworks Simulation Premium
versión 202; con licencia Institucional, para resolver un
modelo 3D mediante simulación estática y simulación
dinámica no lineal. El espécimen se consideró como un
elemento deformable con mallado triangular, con un
tamaño de elemento de entre 1.75-34.00 mm de base. La
calidad del mallado fue de 86,000 elementos y 127,000
nodos, ver Fig. 3. El espécimen simulado fue fijado en
un extremo y en el otro se aplicó una carga creciente de
hasta 50,000 N para simular las condiciones de una
máquina de tensión universal.
Figura 3 – Modelo 3D con calidad de mallado para el análisis
FEM.
Las propiedades del material que se usaron para el
análisis se muestran en la Tabla 2. Además de esas
propiedades, se incluyó el módulo tangente, la densidad
y se incluyeron distintos valores pertenecientes a
distintas designaciones de Polietileno para ser
comparados los resultados numéricos contra los
resultados prácticos y así determinar a cuál designación
pertenece el material reciclado. Finalmente, se registró
el máximo esfuerzo Von Mises que el modelo mostró,
con el propósito de ser comparado con los datos
obtenidos por las pruebas mecánicas.
[9][2][10][11][12][13]
Tabla 2 – Propiedades mecánicas utilizadas para la modelación
mediante FEM.
Material Módulo
de Young, E (MPa)
Máximo Esfuerzo, UTS (MPa)
Coeficiente de Poisson,
ν
LDPE F0 207.260 29.66 0.420 LDPE/ATCF
F10 226.800 26.78 0.420
LDPE/ATCF F30 264.930 24.65 0.420
LDPE/ATCF F50 293.100 21.57 0.420
LDPE 217.000 19.9 0.450 LDPE
(Crosslinked, closed cell,
0.018)
0.275 0.280 0.085
LDPE (Crosslinked, closed cell,
0.024)
0.500 0.290 0.210
LDPE (Crosslinked, closed cell,
0.045)
1.650 0.595 0.250
LDPE (Crosslinked, closed cell,
0.070) 0.375 0.935 0.315
2.4. Pruebas por Espectroscopia FTIR
Se realizaron pruebas de identificación y caracterización
de los grupos funcionales del polímero utilizando la
técnica de Espectroscopia Infrarroja por Transformada
de Fourier (FTIR). Se usó un espectrofotómetro marca
Thermofisher modelo Nicolet is20 acoplado con un
accesorio de Reflectancia Total Atenuada (ATR, por sus
siglas en inglés). Las bandas elegidas para el análisis del
polímero fueron aquellas que se encuentran en las
regiones: 3000-2800, 1550-1400 y 750-650 cm-1
. El
análisis del polímero se realizó directamente sobre las
muestras sin necesidad de preparar pastillas de Bromuro
de Potasio (KBr). Se identificó el tipo de polímero
después del proceso de reciclaje graficando
Transmitancia (%) – Número de Onda (cm-1
) con una
resolución espectral de 4 cm-1
. La cantidad de escaneos
por cada adquisición se fijó en 16 tomas. Para analizar
si existió una transformación del material reciclado con
respecto al material original: se tomaron muestras de 10
x 10 x 0.6t mm de las botellas antes de reciclar. Las
muestras del material original y del material reciclado se
analizaron graficando Transmitancia (%) – Número de
Onda (cm-1
) en el espectrofotómetro FTIR.
2.5. Pruebas por Espectroscopia FTIR
Se utilizó un Microscopio Electrónico de Barrido
(MEB) de Emisión de Campo marca FEI modelo
Quanta FEG 650 para observar la morfología del
polímero reciclado y analizar la superficie de fractura
tras el ensayo de tensión. Las zonas de observación se
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cortaron a tamaños adecuados para su movimiento
dentro de la cámara de vacío del microscopio y a estas
se les depositó una película de Au con una evaporadora
marca Quorum modelo EMS 150-R. La observación se
realizó en el modo de Electrones Secundarios, con un
Voltaje de Aceleración (HV) de 10 kV, una Distancia de
Trabajo (WD) de 29 mm, un tamaño de haz (Spot Size)
de 3.0 y con magnificaciones de 250X, 500X y 1500X.
3. Resultados y discusión
3.1. Identificación del producto de reciclaje
La Figura 4(a-b) muestra el espectro del material
original y reciclado, acercado en la región 1400-1300
cm-1. La literatura hace mención que existen bandas
asignadas para la identificación del tipo de Polietileno
(PE) asociadas a los grupos CH2 y CH3: Banda I en
≈1377 cm-1
, Banda II en ≈1366 cm-1
y Banda III en
≈1351 cm-1
. [14] El espectro para el material original se
muestra en la Fig. 4a; en este se observa una Banda II
de gran intensidad en la posición 1366.85 cm-1
y la
Banda III en la posición 1352.59 cm-1
. La forma de la
Banda III; una colina definida, es característica de los
Polietilenos de Alta Densidad (HDPE). Se observa en la
Fig. 4b el espectro del material reciclado, donde existe
la presencia de la Banda I en la posición 1375.74 cm-1
y
la Banda III localizada aproximadamente en la posición
1359.24 cm-1
. A diferencia del material original, la
Banda III encontrada en el material de reciclaje muestra
una forma de meseta, sin una gran definición de esa
banda. Esto se atribuye a la baja densidad del
Polietileno, lo cual identifica al material reciclado como
Polietileno de Baja Densidad (LDPE).
Figura 4 – Espectro obtenido por la técnica FTIR del material: a)
Original y b) Reciclado.
Figura 5 – Espectro infrarrojo obtenido por FTIR de rango
complete para el material: a) Original y b) Reciclado.
La Fig. 5 presenta los espectros a intervalo completo
(4,000-600 cm-1
) obtenidos en la muestra original (Fig.
5a) y la muestra reciclada (Fig. 5b), mediante el
espectrofotómetro FTIR. Se observa en la Fig. 5a,
marcado con un ovoide verde, que el material concuerda
con las bandas características de polietileno de alta
densidad. Se identificaron bandas de tensión asimétrica
(νasimétrica) y de tensión simétrica (νsimétrica) para los
enlaces -CH2-, en las posiciones 2914.08 cm-1
y 2846.46
cm-1
, respectivamente. Se encontraron bandas de
doblamiento asimétrico (δasimétrico) en 1471.50 cm-1
y
doblamiento simétrico (δsimétrico) en 1461.29 cm-1
; ambos
representan los enlaces C-H. Las últimas bandas
características identificadas fueron las bandas de
doblamiento en balanceo (δbalanceo) en las posiciones
729.70 cm-1
y 718.36 cm-1
; estas representan los enlaces
C-H (-CH2-)n≥26. En la posición 1050.02 cm-1
se
encontró la una banda débil, representativa de enlaces
de SiO en Talco. [15] [16].El espectro completo del
material reciclado se presenta en la Fig. 5b. Las bandas
características del polietileno identificado en el material
reciclado se marcaron con un triángulo rojo. Se
encontró la banda de tensión asimétrica (νasimétrica) en
2915.99 cm-1
y tensión simétrica (νsimétrica) en 288.41
cm-1
para los enlaces -CH2-. En las posiciones 1460.30
cm-1
y 1375.68 cm-1
, se encontraron las bandas de
doblamiento asimétrico (δasimétrico) y doblamiento
simétrico (δsimétrico) en el plano para los enlaces C-H. La
última banda característica identificada fue de
doblamiento de balanceo (δbalanceo) en la posición 719.10
cm-1
para los enlaces C-H(-CH2-)n≥6. Con este análisis
del espectro obtenido por la técnica FTIR, se reafirma la
identificación de un polietileno de baja densidad como
producto del reciclaje. También se identificó la
presencia de bandas MgO/MgOH en las posiciones
3675.71 cm-1
y 699.19 cm-1
, bandas SiO en las
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posiciones 1017.07 cm-1
y 670.12 cm-1
y una banda en
la posición 1578.21 cm-1
para el grupo CaCO3. Estas
bandas se identificaron con un círculo amarillo en la
Fig. 5 y son características del Talco. [17][15][16]
Comparando la presencia de Talco entre el material
original (HDPE) y el material reciclado (LDPE). El
material original solamente presentó una banda débil
asociada a enlaces de SiO, mientras que el material
reciclado mostró más bandas asociadas a enlaces de
MgO/MgOH y SiO. Dentro del proceso de reciclaje no
se introdujo talco como desmoldante o para mejorar las
propiedades mecánicas del material final. Se piensa que
la diferencia de densidades entre ambos tipos de
polietilenos podría explicar la mayor presencia de
bandas asociadas al talco en el polietileno de baja
densidad. El talco ya existía en una proporción
determinada en el material original (HDPE), esa
proporción pasó al material reciclado (LDPE). Debido a
que el material reciclado presenta un mayor espaciado
entre las ramificaciones poliméricas por su baja
densidad, la presencia de talco en el material ya no se
enmascara con otras bandas asociadas a las
ramificaciones poliméricas. [18] [19] [20]
3.2. Caracterización mecánica y análisis de elemento
finito (FEA)
La Fig. 6 (a-b) muestra las gráficas de las propiedades
mecánicas obtenidas mediante las pruebas de dureza en
escala Shore D (SD); ver Fig. 6a, y las pruebas de
tensión uniaxial; ver Fig. 6b. La dureza promedio del
material; obtenida de las diez probetas fabricadas fue de
58 SD, esto se observa en la Fig. 6a. Este valor es
coincidente a lo reportado en la literatura y en las hojas
de propiedades mecánicas de polietilenos de baja
densidad convencionales, ya que estos muestran un
promedio de 55 SD. [21] [22] En cuanto a las
propiedades obtenidas por las pruebas de tensión, el
material presentó una resistencia máxima a la tensión
(UTS) de 19.1 MPa. El modelado por el Método de
Elementos Finitos (FEM); Fig. 7a, mostró que los
valores esperados de máxima resistencia a la tensión
(UTS) para distintos tipos de LDPE se encontrarán en el
rango de 0.20-39.60 MPa. Las zonas de mayor esfuerzo
se representan en el modelo con una tonalidad verde
limón. Analizando esa región, la zona de posible
fractura se estimó encontrar en una posición entre
125.00-142.00 mm a lo largo del eje de carga axial
desde el origen de la probeta (0,0,0). Midiendo las
posiciones de las zonas de fractura en las probetas
ensayadas por la prueba de tensión, la distancia real se
encontró entre 90.75 y 114.58 mm, ver Fig. 7b.
Figura 6 – Propiedades mecánicas obtenidas en el material
reciclado por: a) Pruebas de Dureza Shore D y b) Pruebas de
Tensión Uniaxial.
Figura 7 – Modelado de FEM: a) Geometría resuelta y b) Probeta
fracturada.
La Fig. 8 muestra la comparación de la curva
Esfuerzo (σ) – Deformación (ϵ) obtenida por las pruebas
de tensión uniaxial y por la simulación de elemento
finito. Se observa que la simulación calculó un valor
para la máxima resistencia a la tensión (UTS) de 23.70
MPa para una probeta de propiedades similares al
material reciclado; variando las propiedades mecánicas,
en promedio se obtuvo un valor UTScalculado = 27.40 ±
8.00 MPa. En el caso de la prueba uniaxial en el
material reciclado, la curva muestra una máxima
resistencia a la tensión de 19.52 MPa. Las diez pruebas
(b)
(a)
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de tensión obtuvieron un valor promedio UTSreal =
19.50 ± 0.50 MPa. El ajuste de los datos se obtuvo
usando una gráfica de doble logaritmo para estimar el
coeficiente de correlación entre los datos simulados, el
cual fue de 98.88%, ver Fig. 9.
Figura 8 – Algunas gráficas de Esfuerzo (σ) – Deformación (ϵ)
obtenidas en el estudio.
Figura 9 – Gráfico de comparación del Máximo Esfuerzo a la
Tension UTSreal contra Máximo Esfuerzo a la Tensión UTScalculado.
Con base en las propiedades mecánicas reportadas y
el modelado de elemento finito, se confirma que existió
una transformación del polietileno de alta densidad
(HDPE) hacia polietileno de baja densidad (LDPE)
debido al proceso de reciclaje. Las propiedades
obtenidas en este reporte indican que este material
reciclado puede ser usado en recipientes para productos
químicos, empaques, juguetes, botellas para bebidas,
objetos básicos de plomería y cubiertas aislantes de
cables. [2] [23] [9]
3.3. Microestructura de la zona de fractura
Se analizó la zona de fractura de las probetas ensayadas
mediante las pruebas de tensión uniaxial, ver Fig. 10 (a-
c). En general se observa una matriz membranal
orientada linealmente con presencia de porosidad,
siendo esto característico de los Polietilenos LDPE, Ver
Fig. 10a. [24]. También se aprecian hoyuelos de gran
tamaño (Dimples), estos se atribuyen a la presencia de
talco en el material. El talco actúa como un compuesto
que interfiere con los enlaces químicos Van der Waals
del polietileno, provocando que el empaquetado de
posibles partículas de talco y su interacción en la
interfase laminar del polímero, carezca de buena
adhesión.
Figura 10 – Micrografías de la zona de fractura de una probeta
ensayada de LDPE, obtenidas por Microscopia Electrónica de
Barrido: a) 250X, b) 500X y c) 1500X.
En una inspección más cercana; Fig. 10b y 10c, la
zona de fractura presentó una mayor presencia de
deformación plástica y microhuecos, característicos de
fractura dúctil (≈95% del área total). Pocas zonas
muestran características de fractura frágil (≈5% del área
total), como clivaje.
Al realizar las pruebas de Tensión en el material, tras
pasar del límite elástico y comenzar la deformación
plástica, la pobre adhesión de estas partículas al material
base, inician el crecimiento de los hoyuelos hasta que se
alcanza el punto de ruptura. [25] [26] [27] [28]
3.4. Discusión general sobre el proceso de reciclaje y
el impacto ambiental
El proceso de recolección y limpieza del material
original fue una etapa crucial para este trabajo; ya que
se realizaron brigadas de limpieza para reducir el
impacto ambiental de las botellas recolectadas. Este
trabajo se realizó en distintas zonas de la ciudad de H.
Matamoros, en Tamaulipas, México. Se involucró a una
empresa local de plásticos para el proceso de reciclaje,
con ella se trituró, procesó y moldeó el material original
(HDPE) hasta obtener las placas recicladas que se
identificaron como LDPE. La simulación por
Solidworks y las pruebas mecánicas de dureza Shore D
y de tensión uniaxial se realizaron en el Instituto
Tecnológico de Matamoros. Las pruebas realizadas con
el espectrofotómetro Infrarrojo (FTIR) y la observación
por Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) se
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hicieron en el Centro de Investigación en
Sustentabilidad Ambiental del Noreste (CISEAN).
Todas las personas que participaron en este proyecto
son parte de la comunidad y el principal objetivo fue
involucrar a habitantes de la región para reducir el
impacto ambiental que tienen los desechos plásticos
afectando áreas verdes o riachuelos. Se espera que con
este trabajo; con la detallada descripción del proceso y
con la caracterización del material reciclado, se fomente
a la población a participar más en alguna de las etapas
del reciclaje y traten de usar este proceso, para reducir
la huella que se deja en el medio ambiente con los
desperdicios plásticos. Lo anterior se refuerza con la
aplicabilidad del material reciclado por las propiedades
mecánicas obtenidas en este estudio.
Finalmente, para trabajos futuros se buscará la
obtención de distintas mezclas de LDPE que permitan la
fácil impregnación de algún tipo de pintura y
metalizado, para aplicaciones más variadas del material
reciclado involucrando a empresas que fabrican
productos con este acabado.
4. Conclusiones
Utilizando un proceso de triturado-moldeo, se logró
reciclar Polietileno de Alta Densidad (HDPE), a
continuación, se enumeran las conclusiones a las que se
llegó en este trabajo sobre el material obtenido mediante
el reciclaje.
El polietileno de alta densidad (HDPE) original se
transformó en polietileno de baja densidad (LDPE)
después del proceso de reciclado y en este se detectó
la presencia de Talco.
Las propiedades mecánicas del material reciclado
son características a Polietilenos de baja densidad
(LDPE).
El modelo de simulación FEM obtuvo un ajuste del
98.8% para predecir el Esfuerzo Máximo en
Tensión (UTS) en polietilenos de baja densidad
(LDPE).
Las probetas ensayadas mediante la prueba de
tensión uniaxial mostraron un comportamiento
dúctil, característico de Polietilenos de baja
densidad (LDPE).
Agradecimientos
Al Tecnológico Nacional de México (TecNM) campus
Instituto Tecnológico de Matamoros y al Centro de
Investigación en Sustentabilidad Energética y
Ambiental del Noreste (CISEAN) de la Universidad
Autónoma del Noreste (UANE) por el por apoyo
brindado para el desarrollo y realización de esta
investigación.
título de sección para los Agradecimientos debe estar
justificado a la izquierda, en negrita, con la primera letra
mayúscula y sin numerar.
REFERENCIAS
[1] Peacock, A. J. Handbook of Polyethylene: Structures,
Properties and Applications. NY : Marcel Dekker, Inc,
2000.
[2] Purvis, I. Handbook of Industrial Materials. Oxford :
Elsevier Advanced Technology, 1992.
[3] S.N. Instituto Nacional de Estadística y Geografía
(INEGI). INEGI Medio Ambiente. [Online] 2019.
[Cited: diciembre 4, 2020.]
http://cuentame.inegi.org.mx/territorio/ambiente/basur
a.aspx?tema=T.
[4] Two-step pyrolysis for waste HDPE valorization.
Rodriguez-Luna, Luis and Bustos-Martinez, Diana.
s.l. : Elsevier, 2021, Process Safety and Environmental
Protection, Vol. 149.
https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.11.038.
[5] Cleaning efficiency of poly(ethylene terephthalate)
washing procedure in recycling process. Kratofil, L
and PtiCek, A. 5, Zagreb : SAGE, 2015, Vol. 45, pp.
429-444.
[6] ASTM. D 2240-03 Standard Test Method for Rubber
Property - Durometer Hardness. West Conshohocken,
PA, USA : ASTM International, 2003.
[7] ASTM D 638-10 Standard Test Method for Tensile
Properties of Plastics. West Conshohocken, PA,
USA : ASTM International, 2010.
[8] Ortiz-Hermosillo, C and Arroyo-Ramirez, B.
Caracterización de Policarbonato mediante pruebas
mecánicas. Madrir : Editorial Académica Española,
2019. 6139240980.
[9] Mechanical Properties of Low Density Polyethylene.
Jordan, J, Casem, D and Bradley, J. Los Alamos :
Springer, 2016, Journal of Dynamic Behavior of
Materials, Vol. 2, pp. 411-420.
[10] Finite element analysis of the high strain rate testing
of polymeric materials. Gorwade, C, Ashcroft, I and
Alghamdi, A. Notthingham : MPSVA2012, 2012,
Journal of Physics Conference Series, Vol. 382, pp. 1-
7.
[11] Tensile Test Simulation of CFRP test specimen
using finite elements. Nirbhay, M, Dixit, A and Misra,
R. Greater Noida : Elsevier, 2014, Procedia Materials
Science, Vol. 5, pp. 267-273.
[12] Biodegradation study of bio-corn flour filled low
density polyethylene composites assessed by natural
soil. Sahi, S, Djidjelli, H and Boukerrou, A. 3, Bejala :
Wiley, 2016, Journal of Polymer Engineering, Vol.
36.
[13] Numerical Simulation Of Tensile Testing Of PE 80
Polymer Specimens. Sedmak, S, Golubovic, Z and
ISSN 2448-5551 MM 118 Derechos Reservados © 2021, SOMIM
MEMORIAS DEL XXVII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 22 al 24 DE SEPTIEMBRE DE 2021 PACHUCA, HIDALGO, MÉXICO
Murariu, A. Belgrade : Elsevier, 2000, Thermal
Science, Vol. 22, pp. 203-212.
[14] Polyethulene charaterization by FTIR. Janissek and
Gulmine. 21, 2002, Polymer Testing, pp. 557-563.
[15] Analytical characterization of polymers used in
conservation and restoration by ATR-FTIR
spectroscopy. Chércoles, R and San-Andrés, M.
Madrid : Springer-Verlag, 2009, Anal Bioanal Chem,
Vol. 395.
[16] Socrates, G. Infrared and Raman Characteristic
Group Frecuencies: Tables and Charts. West Sussex :
John Wiley & Sons Ltd, 2001. 0 470 09307 2.
[17] Influence of a fine talc on the properties of
composites with high density polyethylene and
polyethylene/polystyrene blends. Karrad, S and
Lopez-Cuesta, J. Ales : Champman & Hall, 1998, Vol.
33, pp. 453-461.
[18] 2.09 - Particulate and Short Fiber Reinforced
Polymer Composites. Mallick, P.K. s.l. : Pergamon,
2000, Comprehensive Composite Materials, Vol. 2,
pp. 291-331. 9780080429939.
[19] Formation Mechanism of Crystal Morphologies in
LLDPE/HDPE Blends Investigated via Water-
Assisted and Conventional Injection Molding. Wang,
B and Huang, H-X. 1, Guangzhou : Wiley, 2012,
Polymer Engineering and Science, Vol. 52.
[20] Recycling of high density polyethylene containers.
Kostadinova, M and Poietto, M. Palermo : Elsevier,
1996, Vol. 57, pp. 77-81.
[21] The Influence of LDPE Content on the Mechanical
Properties of HDPE/LDPE Blends. Shebani, A, Klash,
A and Elhabishi, R. 5, Libya : Crimson Publishers,
2018, Vol. 7, pp. 1-7. 2576-8840.
[22] Comparison of the Characteristics of LDPE: PP and
HDPE : PP Polymer Blends. Salih, S. E. and Hamood,
A. 3, Baghdad : Canadian Center of Science and
Education, 2013, Vol. 7, pp. 33-42. 1913-1844.
[23] Electron beam irradiation of low density
polyethylene/ethylene vinyl acetate filled with metal
hydroxides for wire and cable applications. Sabet, M
and Hassan, A. Shah Alam : Elsevier, 2012, Polymer
Degradation and Stability, Vol. 97, pp. 1432-1437.
[24] Heterogeneous anion-selective membranes:
Influence of a water-soluble component in the
membrane on the morphology and ionic conductivity.
Schauer, J, Hnát, J and Brožová, L. Prague : Elsevier
Science, 2012, Journal of Membrane Science, Vols.
401-402, pp. 83-88.
[25] Effects of Talc on the Mechanical and Thermal
Properties. Yu, F, Liu, T and Zhao, X. S2, Mianyang :
Wiley, 2011, Journal of Applied Polymer Science,
Vol. 125, pp. E99-E109.
[26] Intercalation and exfoliation of talc by solid‐state
shear compounding (S3C) using pan‐mill equipment.
Weiguo, S, Qi, W and L, Kanshe. 4, Chengdu : Wiley,
2005, Polymer Engineering Science, Vol. 45.
[27] Effect of EPDM as a compatibilizer on mechanical
properties and morphology of PP/LDPE blends.
Penava, N, Rek, V and Fiamengo, I. 4, Zagreb :
Sagepub, 2012, Journal of Elastomers & Plastics, Vol.
45, pp. 391-403.
[28] Recycling of Polypropylene/Polyethylene Blends:
Effect of Chain Structure on the Crystallization
Behaviors. Aumnate, C, Rudolph, N and Sarmadi, M.
9, Bangkok : MDPI, 2019, Polymers, Vol. 11, pp. 1-
18.
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