Evaluation of Mechanical Properties of Composites Manufactured from Recycled Tetra Pak® Containers

Context: Tetra Pak® is a common material used for the production of food containers. Currently, those containers are recycled by physical separation of the cellulose fibers through a hydro pulped process, but sometimes separating the individual components is not economically viable. This work evaluates an alternative process to obtain composites from recycled Tetra Pak®. Methodology: Tetra Pak® used containers were collected and cut into small pieces at the laboratory. Then, the containers were hot-pressed to obtain sheets in a manual hydraulic press by using different configurations. Samples were cut, and their tensile strength was evaluated (ASTM D3039). Failure analysis of samples was carried out by FE-SEM to identify issues related to processing and to understand the differences in mechanical properties. Results: The results showed that the lowest tensile strength was 9.5 MPa (type I sample) and the highest tensile strength was 37.4 MPa (type III sample). Conclusions: The results of mechanical tests show that this material can be used for non-structural purposes in the building industry. Failure analysis shows that fiber pull-out and delamination are the most important failure mechanisms in type I samples. For type III sample, failure was produced by a sequence of intralaminar fractures. Financing: Instituto Tecnológico Metropolitano de Medellín Resumen Contexto: Tetra Pak® es un material común que se utiliza para recipientes de alimentos. Actualmente, esos contenedores se reciclan mediante la separación física de las fibras de celulosa a través de un proceso de hidropulpeado, pero a veces no es económicamente viable separar los componentes individuales. En este trabajo, se evaluó un proceso alternativo para obtener materiales compuestos de Tetra Pak® reciclado. Metodología: Inicialmente, los contenedores de Tetra Pak® usados se recolectaron y cortaron en trozos pequeños en el laboratorio. Después, los contenedores se prensaron en caliente para obtener laminados en una prensa hidráulica manual utilizando diferentes configuraciones. Después de obtener los materiales compuestos, se cortaron las muestras y se evaluó su resistencia a la tracción (ASTM D3039). El análisis de fallas de las muestras fue realizado por FE-SEM para identificar problemas relacionados con el procesamiento y para comprender las diferencias en las propiedades mecánicas. Resultados: Los resultados mostraron que la menor resistencia a la tracción era de 9,5 MPa (muestras de tipo I). La mayor resistencia a la tracción fue de 37,4 MPa para muestras de tipo III. Conclusiones: Los resultados de las pruebas mecánicas permitieron concluir que el material se puede utilizar para fines no estructurales en la industria de la construcción. El análisis de fallas mostró que el desprendimiento de la fibra es el mecanismo más importante en las muestras de tipo I. Para las muestras de tipo III, la fractura se produjo por una secuencia de fallas interlaminares. Financiamiento: Instituto Tecnológico Metropolitano de Medellín