Estudo de desempenho de papelão ondulado virgem e reciclado exposto a diferentes condições de umidade relativa

Abstract

Resumo: Em muitos países, as indústrias de papelão ondulado têm sido forçadas a melhorar a qualidade do papelão ondulado reciclado de modo a torná-Io mais competitivo, com o objetivo de reduzir o uso de fibras virgens e diminuir a quantidade de resíduo sólido nos aterros. Entretanto, pouco se conhece sobre o desempenho do papelão ondulado, principalmente aqueles com componentes reciclados, quando sujeitos às forças deempilhamento em condições de umidade relativa cíclica. O objetivo deste estudo foi, portanto, determinar o desempenho de papelão onduladoem condições de umidade relativa cíclica, estabelecendo-se os parâmetros que regem a degradação de suas propriedades físico-mecânicas em função da umidade relativa do ambiente. Estudaram-se dois tipos de papel capa e papel miolo (virgem e reciclado) e cinco estruturas de papelão ondulado formadas com esses papéis. As estruturas de papelão ondulado e seus componentes foram submetidos aos ensaios estáticos de flexão ecompressão em condição de umidade relativa padronizada pela norma TAPPI T402-om 93 de 23°C/50% UR e em condição de umidade relativa alta de 23°C/90% UR. As estruturas de papelão ondulado e tubos, fabricados a partir das estruturas, foram submetidos à determinação da taxa de fluência em condição de umidade relativa cíclica, com oscilaçõessenoidais de 50 a 90% UR, a cada 12 horas. Os resultados dos ensaios em condição de umidade cíclica demonstraram que as estruturas com componentes reciclados apresentaram maior higroexpansividade, maior taxade fluência e maior número de colapso. Houve uma relação direta entre a amplitude de higroexpansão dos materiais e sua taxa de fluência. A estrutura composta apenas com materiais reciclados (RRR) apresentou a maior taxa de fluência e a maior amplitude de higroexpansão. Inversamente, a estrutura composta apenas com materiais virgens (VVV) apresentou a menor taxa de fluência e a menor amplitude de higroexpansão. Os ensaios estáticos de resistência à compressão de coluna e resistência à compressão da caixa,realizados em condição padronizada de umidade relativa, não apresentaram diferença significativa, ao nível de 5%, entre essas duas estruturas. O ensaio de flexão foi o que apresentou distinção entre essas estruturas de composição completamente diferente, principalmente, devido às diferenças na rigidez de seus componentes. Uma boa correlação foi obtida quando comparou-se a taxa de fluência dos tubos com uma propriedade relacionada à rigidez de seus painéis, definida como tenuidade do painel do tubo. Quanto maior a tenuidade do painel, maior a taxa de fluência do tubo e,conseqüentemente, pior seu desempenho em umidade cíclica. A estrutura com todos os componentes reciclados (RRR) apresentou o maior valor de tenuidade e a estrutura com todos os componentes virgens (VVV) o menor valor. Em condição de umidade relativa cíclica,o uso de miolo reciclado na estrutura (VRR) acarretou melhor desempenho que o uso de miolo virgem (VVR). Não houve diferença significativa (p > 0,05) entre tubos fabricados a partir das estruturas com capa externa reciclada (RVV) e tubos fabricados a partir da estrutura com todos os componentes virgens (VVV). Os ensaios convencionais de resistência à compressão de coluna e resistência àcompressão da caixa não se correlacionaram com o desempenho do papelão ondulado em umidade cíclicaAbstract: In many countries corrugated board industry have been forced to improve the quality of recycled material to make it more competitive and to reduce both the needs for virgin material and the problem of waste disposal. However, there is a lack of information about the behavior of recycled corrugated boards when subject to long-term stacking in a cyclicrelative humidity conditions. The objective of this study was to determine the corrugated board performance at cyclic enviranment in order to obtain a relationship between relative humidity and the strenght loss of corrugated board materiaIs. The studied materiaIs were two types of linerboards and mediums (virgin and recycled) made into five combined boards. The paper and the combined board were subjected to bending and compression tests at standard relative humidity and high relative humidity conditions. Creep rate of boards was measured in a cyclic relative humidity as was top-to-bottom creep of tubes made fram the combined boards. Results of cyclic creep tests on combined board made with recycled components exhibited higher higroexpansive strain, higher creep rates and more creep failure. Materialhygroexpansivity was directly related with material creep rate. Combined board made from alI recycled components (RRR) had the highest minimum creep rates along with the largest hygroexpansive amplitudes. Conversely, combined board made fram alI virgin components (VVV) had the lowest minimum creep rates and the smalIest hygroexpansive amplitudes. The static compression strength tests detected no statistical difference (p > 0,05) inperformance of two vastly different combined board (VVV) and (RRR). One test that did show a distinction between the two extreme materiaIs was the bending test most likely due to the difference in combined board component stiffness. A strongest relationship was obtained between creep rate and a stiffness property characterized by the universal slenderness of the panels of the corrugated tubes. The results showed that combined board tubes made from all recycled components (RRR) had the lowest performance and the tubes made from all virgin components (VVV) had the highest. Corrugated fiberboard tubes made from virgin medium (VVR) performed poorly whensubjected to cyc1ic relative humidity as compared to corrugated fiberboard tubes made from the same linerboards but with recycled medium (VRR). At the cyclic humidity condition there was no statistical difference (p >0,05)) between corrugated fiberboards tubes made from recycled double back linerboard (RVV) and corrugated fiberboard tubes made from all virgin components (VVV). Standard strength tests did not correlate well with the results of cyclic creep test