Tudo começou por volta de 1860 quando o inglês Alexandre Pakers iniciou seus estudos com o nitrato de celulosa, um tipo de resina que ganhou o nome de "Parkesina". O material era utilizado em estado sólido e tinha como características principais flexibilidade, resistência a água, cor opaca e fácil pintura.
Em 1862, ocasião da Exposição Internacional de Londres, Pakers apresentou as primeiras amostras do que podemos considerar o antecessor da matéria-plástica, ponto central de uma grande família de polímeros que nos dias de hoje contém centenas de componentes.
No mesmo ano, o tipógrafo americano John Wesle Hyatt (1837 - 1920) soube de um concurso em Albany, no estado de Nova York (EUA), lançado pela empresa Phelan and Collander, que produzia bolas de bilhar. Quem fosse capaz de desenvolver um material que pudesse substituir o marfim, que estava ficando raro na fabricação das bolas de bilhar, ganharia dez mil dólares. A partir disso, Hyatt começou a pesquisa do marfim artificial ou qualquer novo material que pudesse satisfazer as expectativas da empresa.
Hyatt obteve sucesso em 1870, aperfeiçoando a celulóide - uma versão comercial do nitrato de celulosa com adição de piroxilina, cânfora, álcool, polpa de papel e serragem. Nasceu, então, a primeira matéria plástica artificial. Neste mesmo ano foi inaugurada a primeira fábrica da nova matéria-prima, batizada de Albany Dental Plate Company, nome que provém do fato da celulóide ter sido utilizada primeiramente por dentistas.
Três anos mais tarde (1872), a Dental Plate Company mudou para Celluloid Manufacturing Company. Esta foi a primeira vez que o nome celulóide foi registrado. Por sua facilidade de trabalho, a celulóide foi um sucesso e nos anos posteriores acabou definindo a nomenclatura das matérias plásticas que eram criadas a partir da celulóide.
Em 1920, Hermann Staudinger iniciou seus estudos teóricos de estrutura e propriedade dos polímeros naturais (celulosa e isoprene) e sintéticos. Staudinger mostrou que os polímeros são constituídos de moléculas em forma de longas cadeias formadas a partir de moléculas menores, por meio da polimerização. Anteriormente, se acreditava que os plásticos eram compostos de anéis de moléculas ligados. Porém, as teorias de Staudinger não foram bem aceitas por todos os cientistas e a discussão continuou durante os anos 20.
Por volta dos anos 30 nasceu o poliestireno, que tem como material base o eteno e o benzeno. Mas sua produção comercial só foi iniciada em 1936, na Alemanha.
Em 1949 foi inaugurada a primeira fábrica de poliestireno, a Bakol S.A, em São Paulo. Logo foi iniciada a produção comercial do poliestireno de alto impacto. No início dos anos 60, F.H. Lambert desenvolveu o processo para moldagem de poliestireno expandido. O plástico substitui com vantagens uma série de matérias-primas utilizadas pelo homem há milhares de anos, como vidro, madeira, algodão, celulose e metais. Além disso, ao substituir matérias-primas de origem animal, como couro, lã e marfim, possibilitou o acesso a bens de consumo pela população de baixa renda.
Depois da descoberta do poliestireno, polietileno, PVC, poliamidas (Nylon) e poliéster, o conhecimento dos mecanismos de polimerização contribuiu, nos últimos anos, para o nascimento de outros materiais plásticos com características físico-mecânicas e de alta resistência ao calor, os chamados tecnopolímeros ou polímeros para engenharia.
A partir de 1945, as matérias-primas plásticas entraram com tudo na casa das pessoas, independentemente de condição social. Foi um fenômeno, pois, na época, o aço predominava.
A substituição progressiva dos materiais tradicionais pelas novas substâncias sintéticas mudou o conceito de forma, ergonomia e utilidade dos objetos que o homem estava acostumado a manusear em seu dia-a-dia.
Com a introdução do plástico no mercado mundial novas demandas foram surgindo, como produtos descartáveis, artigos para o lazer, eletroeletrônicos entre outros. No setor de eletrodomésticos, por exemplo, a utilização do plástico está em constante crescimento e evolução.
Nos dias de hoje, o plástico é considerado essencial para o progresso da humanidade. O aperfeiçoamento das tecnologias de transformação viaja na mesma intensidade da história dos polímeros.
sábado, 25 de abril de 2009
quarta-feira, 22 de abril de 2009
INJECTION BLOW( Injeção Sopro)
Sopro é o processo para a produção de objetos ocos no qual o ar é usado para expandir uma pré-forma quente (previamente extrudada ou injetada) contra as paredes da cavidade de um molde bipartido. Uma garrafa cuja abertura é muito menor do que o corpo, por exemplo, só pôde passar a ser confeccionada com plástico após o desenvolvimento do processo de sopro, pois exige condições de extração difíceis ou impossíveis de serem atingidas pelo processo de injeção.
Uma característica importante para alguns produtos é a possibilidade de se ter seções com paredes muito finas, com relativamente pouca tensão residual. Outra característica é que as dimensões e os detalhes geométricos da peça são mais precisamente mantidos do lado de fora do que do lado de dentro.
As primeiras experiências com sopro surgiram no fim do século passado, quando se soprava vapor entre duas finas chapas de nitrato de celulose fixadas entre duas metades de um molde. No início dos anos 30, materiais mais propícios, como acetato de celulose e poliestireno, foram desenvolvidos, mas o alto custo e a baixa performance destes materiais não permitiram sua rápida adoção, não oferecendo vantagem sobre garrafas de vidro.
O advento do polietileno de baixa densidade na metade dos anos 40 e, principalmente do polietileno de alta densidade no fim dos anos 50 e a disponibilidade comercial de equipamentos para sopro tornaram o processo altamente vantajoso, produzindo garrafas mais leves e resistentes. Mais tarde, a aceitação do polietileno para embalagens de leite, óleo vegetal, detergentes e outros produtos químicos, e do PET para bebidas gaseificadas, expandiu o processo a níveis sem precedentes.
TIPOS DE PROCESSO DE SOPRO
O processo básico envolve basicamente as seguintes etapas:
• PLASTIFICAÇÃO DO MATERIAL
• OBTENÇÃO DA PRÉ-FORMA
• FECHAMENTO DO MOLDE SOBRE A PRÉ-FORMA
• SOPRO DE AR NO INTERIOR DA PRÉ-FORMA PARA EXPANSÃO E MOLDAGEM
• RESFRIAMENTO DO MOLDADO
• EXTRAÇÃO DO MOLDADO
A moldagem por sopro divide-se em dois processos fundamentais, baseados no método de formação da pré-forma, ambos seguindo as seis etapas acima. Eles são sopro de pré-forma injetada e sopro de parison extrudado . Diversas variações dos processos básicos são conseguidas, como sopro com estiramento da pré-forma e sopro de pré-formas co-extrudadas.
INJEÇÃO – SOPRO
Este processo pode acontecer de duas formas diferentes. Na primeira (figura 1), pré-formas são obtidas em moldes e máquinas-injetoras convencionais, armazenadas e transferidas ou vendidas ao transformador final. Uma sopradora exclusiva para este fim recebe as pré-formas injetadas, as posiciona em pinos sobre um trilho móvel e as reaquece por radiação (sem plastificar, apenas amolecer), para que possam se deformar. Depois de aquecidas, uma ou mais pré-formas são posicionadas entre as placas do molde, e sopradas pelo pino do trilho após fechamento do molde. Este método é chamado de injeção sopro em duas etapas.
No segundo tipo de processo, chamado de injeção-sopro em uma etapa, a mesma máquina realiza todas as etapas. A pré-forma é injetada em um molde bipartido com um pino-núcleo agindo como macho. Após um resfriamento suficiente para assegurar a manutenção de sua forma geométrica, o molde de injeção abre para que o pino núcleo gire ou deslize p/ outra estação, onde a pré-forma é posicionada em um molde de sopro, e soprada. O sopro se dá pelo interior do próprio pino-núcleo.
Este processo é mais econômico em termos de energia do que o de duas etapas, pois a pré-forma não volta a temperatura ambiente após sua moldagem. Porém, para cada pré-forma injetada, apenas um produto é soprado. Como o ciclo de injeção da pré-forma costuma ser de 3 a 4 vezes maior do que o de sopro, existe uma perda de produtividade em comparação com o método de duas etapas.
A injeção-sopro torna-se uma opção proporcionalmente muito cara para produtos de grande volume. Muitas vezes, mesmo com produções muito altas os custos adicionais deste processo não compensam suas vantagens de acabamento superficial e ausência de rebarbas, pois a máquina é mais cara, o tempo de ciclo é maior e é preciso um molde de injeção. O processo se adapta muito bem a volumes de até 500 ml, exceção feita às garrafas de refrigerante de 2 litros(feitas com estiramento da pré-forma). Recentemente tornou-se viável a produção de bombonas de 5 litros para água mineral.
Características dos produtos e do processo
Espessura de parede praticamente uniforme
O problema do afinamento localizado da parede do moldado pode ser contornado quando se usa a técnica da pré-forma injetada. É possível produzir pré-formas de espessura variável, simplesmente perfilando-se o pino núcleo. Assim, consegue-se um certo controle sobre a distribuição de material na peça soprada.
Ausência de rebarbas
A principal vantagem dessa técnica está em que as peças podem ser conformadas sem necessidade de acabamento posterior, pois não há rebarbas de esmagamento. Por exemplo, na moldagem de recipientes de polietileno é possível o pescoço roscado ser produzido durante a etapa de injeção. Além disso, a pré-forma já é um recipiente fechado (é semelhante a um tubo de ensaio), não havendo perdas por esmagamento no fundo.
Precisão dimensional/bom acabamento
O pescoço injetado tem maior precisão dimensional e melhor acabamento do que no processo por extrusão. Isto permite formas especiais com intricados contornos externos e internos. Além disso, a pré-forma precisamente moldada, o peso, e por extensão, o volume, são mais consistentes. Muito comum é a moldagem de detalhes no pescoço, como roscas, tanto internamente pelo pino-núcleo, quanto externamente pelo molde.
LIMITAÇÕES DO PROCESSO
• perfilar o pino-núcleo de forma a variar a espessura da pré-forma não é um método tão eficiente quanto o uso dos programadores para pré-formas extrudadas;
• recipientes grandes exigem pré-formas grandes, requerendo forças de fechamento muito altas para o molde de injeção;
• razão pescoço/corpo é limitada, pois pinos muito grandes enfrentam problemas de movimentação;
• custo do ferramental é, geralmente, quase o dobro do ferramental para pré-formas extrudadas, graças, principalmente ao molde de injeção adicional;
• para certas resinas e produtos o tempo de ciclo é maior do que para pré-formas extrudadas.
• não é possível produzir alças por sopro de pré-formas injetadas; é possível porém, injetar uma alça junto com o corpo da pré-forma, como mostra a figura 17, ou produzir uma alça em separada e montá-la no gargalo do produto soprado.
Uma característica importante para alguns produtos é a possibilidade de se ter seções com paredes muito finas, com relativamente pouca tensão residual. Outra característica é que as dimensões e os detalhes geométricos da peça são mais precisamente mantidos do lado de fora do que do lado de dentro.
As primeiras experiências com sopro surgiram no fim do século passado, quando se soprava vapor entre duas finas chapas de nitrato de celulose fixadas entre duas metades de um molde. No início dos anos 30, materiais mais propícios, como acetato de celulose e poliestireno, foram desenvolvidos, mas o alto custo e a baixa performance destes materiais não permitiram sua rápida adoção, não oferecendo vantagem sobre garrafas de vidro.
O advento do polietileno de baixa densidade na metade dos anos 40 e, principalmente do polietileno de alta densidade no fim dos anos 50 e a disponibilidade comercial de equipamentos para sopro tornaram o processo altamente vantajoso, produzindo garrafas mais leves e resistentes. Mais tarde, a aceitação do polietileno para embalagens de leite, óleo vegetal, detergentes e outros produtos químicos, e do PET para bebidas gaseificadas, expandiu o processo a níveis sem precedentes.
TIPOS DE PROCESSO DE SOPRO
O processo básico envolve basicamente as seguintes etapas:
• PLASTIFICAÇÃO DO MATERIAL
• OBTENÇÃO DA PRÉ-FORMA
• FECHAMENTO DO MOLDE SOBRE A PRÉ-FORMA
• SOPRO DE AR NO INTERIOR DA PRÉ-FORMA PARA EXPANSÃO E MOLDAGEM
• RESFRIAMENTO DO MOLDADO
• EXTRAÇÃO DO MOLDADO
A moldagem por sopro divide-se em dois processos fundamentais, baseados no método de formação da pré-forma, ambos seguindo as seis etapas acima. Eles são sopro de pré-forma injetada e sopro de parison extrudado . Diversas variações dos processos básicos são conseguidas, como sopro com estiramento da pré-forma e sopro de pré-formas co-extrudadas.
INJEÇÃO – SOPRO
Este processo pode acontecer de duas formas diferentes. Na primeira (figura 1), pré-formas são obtidas em moldes e máquinas-injetoras convencionais, armazenadas e transferidas ou vendidas ao transformador final. Uma sopradora exclusiva para este fim recebe as pré-formas injetadas, as posiciona em pinos sobre um trilho móvel e as reaquece por radiação (sem plastificar, apenas amolecer), para que possam se deformar. Depois de aquecidas, uma ou mais pré-formas são posicionadas entre as placas do molde, e sopradas pelo pino do trilho após fechamento do molde. Este método é chamado de injeção sopro em duas etapas.
No segundo tipo de processo, chamado de injeção-sopro em uma etapa, a mesma máquina realiza todas as etapas. A pré-forma é injetada em um molde bipartido com um pino-núcleo agindo como macho. Após um resfriamento suficiente para assegurar a manutenção de sua forma geométrica, o molde de injeção abre para que o pino núcleo gire ou deslize p/ outra estação, onde a pré-forma é posicionada em um molde de sopro, e soprada. O sopro se dá pelo interior do próprio pino-núcleo.
Este processo é mais econômico em termos de energia do que o de duas etapas, pois a pré-forma não volta a temperatura ambiente após sua moldagem. Porém, para cada pré-forma injetada, apenas um produto é soprado. Como o ciclo de injeção da pré-forma costuma ser de 3 a 4 vezes maior do que o de sopro, existe uma perda de produtividade em comparação com o método de duas etapas.
A injeção-sopro torna-se uma opção proporcionalmente muito cara para produtos de grande volume. Muitas vezes, mesmo com produções muito altas os custos adicionais deste processo não compensam suas vantagens de acabamento superficial e ausência de rebarbas, pois a máquina é mais cara, o tempo de ciclo é maior e é preciso um molde de injeção. O processo se adapta muito bem a volumes de até 500 ml, exceção feita às garrafas de refrigerante de 2 litros(feitas com estiramento da pré-forma). Recentemente tornou-se viável a produção de bombonas de 5 litros para água mineral.
Características dos produtos e do processo
Espessura de parede praticamente uniforme
O problema do afinamento localizado da parede do moldado pode ser contornado quando se usa a técnica da pré-forma injetada. É possível produzir pré-formas de espessura variável, simplesmente perfilando-se o pino núcleo. Assim, consegue-se um certo controle sobre a distribuição de material na peça soprada.
Ausência de rebarbas
A principal vantagem dessa técnica está em que as peças podem ser conformadas sem necessidade de acabamento posterior, pois não há rebarbas de esmagamento. Por exemplo, na moldagem de recipientes de polietileno é possível o pescoço roscado ser produzido durante a etapa de injeção. Além disso, a pré-forma já é um recipiente fechado (é semelhante a um tubo de ensaio), não havendo perdas por esmagamento no fundo.
Precisão dimensional/bom acabamento
O pescoço injetado tem maior precisão dimensional e melhor acabamento do que no processo por extrusão. Isto permite formas especiais com intricados contornos externos e internos. Além disso, a pré-forma precisamente moldada, o peso, e por extensão, o volume, são mais consistentes. Muito comum é a moldagem de detalhes no pescoço, como roscas, tanto internamente pelo pino-núcleo, quanto externamente pelo molde.
LIMITAÇÕES DO PROCESSO
• perfilar o pino-núcleo de forma a variar a espessura da pré-forma não é um método tão eficiente quanto o uso dos programadores para pré-formas extrudadas;
• recipientes grandes exigem pré-formas grandes, requerendo forças de fechamento muito altas para o molde de injeção;
• razão pescoço/corpo é limitada, pois pinos muito grandes enfrentam problemas de movimentação;
• custo do ferramental é, geralmente, quase o dobro do ferramental para pré-formas extrudadas, graças, principalmente ao molde de injeção adicional;
• para certas resinas e produtos o tempo de ciclo é maior do que para pré-formas extrudadas.
• não é possível produzir alças por sopro de pré-formas injetadas; é possível porém, injetar uma alça junto com o corpo da pré-forma, como mostra a figura 17, ou produzir uma alça em separada e montá-la no gargalo do produto soprado.
ISBM
Garrafa PET
INJEÇÃO-ESTIRAMENTO-SOPRO (ISBM)
Este processo, mostrado pelo video, difere da injeção-sopro por incorporar uam etapa mais ao ciclo, o estiramento. Esta etapa consiste em se estirar no sentido longitudinal a pré-forma injetada antes do sopro, deformando-a axialmente através de uma haste inserida pela abertura da própria pré-forma. O estiramento pode ser feito nos mesmos tipos de máquinas descritos no item anterior ou naquelas que recebem a pré-forma pronta.
A função do estiramento é orientar as cadeias moleculares do material plástico em duas direções (orientação bi-axial) para aumentar o desempenho do material em relação a resistência ao impacto, transparência, brilho superficial, barreira contra gases e rigidez. Além disso, é muito importante a redução do peso do produto, pois o ganho de resistência com o estiramento permite paredes com menor espessura e diminui o consumo de matéria-prima.
O PET é processado por injeção-estiramento-sopro para que a orientação molecular obtida no estiramento atue como barreira de gases, sendo, por isso, a resina mais utilizada para bebidas gaseificadas
INJEÇÃO-ESTIRAMENTO-SOPRO (ISBM)
Este processo, mostrado pelo video, difere da injeção-sopro por incorporar uam etapa mais ao ciclo, o estiramento. Esta etapa consiste em se estirar no sentido longitudinal a pré-forma injetada antes do sopro, deformando-a axialmente através de uma haste inserida pela abertura da própria pré-forma. O estiramento pode ser feito nos mesmos tipos de máquinas descritos no item anterior ou naquelas que recebem a pré-forma pronta.
A função do estiramento é orientar as cadeias moleculares do material plástico em duas direções (orientação bi-axial) para aumentar o desempenho do material em relação a resistência ao impacto, transparência, brilho superficial, barreira contra gases e rigidez. Além disso, é muito importante a redução do peso do produto, pois o ganho de resistência com o estiramento permite paredes com menor espessura e diminui o consumo de matéria-prima.
O PET é processado por injeção-estiramento-sopro para que a orientação molecular obtida no estiramento atue como barreira de gases, sendo, por isso, a resina mais utilizada para bebidas gaseificadas
domingo, 19 de abril de 2009
Cargas e Aditivos
CARGAS E ADITIVOS
Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:
-Estabilizantes,
-Plastificantes,
-Lubrificantes,
-Agentes Antiestáticos,
-Retardantes de Chama,
-Pigmentos e Corantes,
-Agentes de Expansão e Espumantes,
-Nucleantes
-Modificadores de impacto,
-Cargas e Agentes de Reforço.
Cargas
Tipos principais de cargas, caracterizadas por forma de atuação:
-Cargas de enchimento: apenas reduzem o custo do produto.
-Cargas de reforço: alteram as propriedades mecânicas do produto.
-Cargas funcionais: alteram propriedades específicas do produto, como condutividade elétrica ou condutividade
Alguns tipos de cargas podem ter uma ou outra característica, ou agrupar várias delas de uma só vez. Um exemplo é o negro de fumo, que pode atuar como:
-Carga de reforço em borracha vulcanizada.
-Carga de enchimento em termoplásticos
-Carga funcional em termoplásticos ou borrachas
-Pigmento em geral.
As cargas também podem ser classificadas quanto à sua natureza ou origem em:
-Cargas inorgânicas ou cargas minerais.
-Cargas orgânicas.
-Cargas metálicas.
Cargas Inorgânicas ou Cargas Minerais.
-Carbonato de Cálcio
-Alumina tri-hidratada
-Silicas; diatomita, sílica gel
-Silicatos; caolin, talco, mica.
-Sulfato de Bário
-Antracita
-Fibras de Vidro ou Microesferas Ôcas de Vidro.
Cargas orgânicas.
-Negro de fumo
-Pó de madeira
-Celulose
-Sabugo de milho moído
-Fibras vegetais em geral
Cargas metálicas*.
"Fibras ou partículas metálicas
Cargas de enchimento: apenas reduzem o custo do produto. De um modo geral são compostos inorgânicos:
-Carbonatos, CaCO3
-Asbestos
-Argilas
-Talco, Mg3(Si4O10)(OH)2
-Outros
-Propriedades Intrínsecas às Cargas.
-Aspecto e Forma Física
-Tamanho e Distribuição do Tamanho das Partículas.
-Natureza química da superfície das partículas.
-Pureza química.
-Higroscopicidade.
-Abrasividade
-Propriedades térmicas, ópticas, elétricas, etc.
-Custo
Propriedades intrínsecas às cargas. Aspecto e forma física:
Depende da origem e do processo de fabricação, variam as formas, o tamanho de grão, a área superficial do grão, a apresentação na forma de manta, fibra curta, fibra longa, fibra picada, etc.
Tamanho e distribuição do tamanho das partículas:
Afeta as propriedades mecânicas e reológicas do composto, pois definem a área de contato entre os componentes da formulação. Por exemplo, aglomerados não dispersos fragilizam o material.
Natureza química da superfície das partículas e pureza química:
Estas características definirão a compatibilidade e adesão da carga à matriz polimérica, pois estão relacionadas com a energia livre superficial, molhabilidade e a presença de grupos químicos superficiais (como hidroxilas ou carboxilas por exemplo).
A presença de contaminantes químicos também deve ser evitada pois eles podem agir como pró-degradantes (caso dos óxidos metálicos) ou, se forem orgânicos, podem se volatilizar durante o processamento provocando a formação de bolhas.
Higroscopicidade:
Cargas higroscópicas causam reações de hidrólise durante o processamento (problemático com poliamidas e poliésteres) ou dificultam a moldagem.
Abrasividade:
Causam desgaste prematuro e excessivo dos equipamentos de mistura e de processamento. O quartzo como impureza em cargas minerais pode causar este problema.
Propriedades térmicas, ópticas, elétricas, etc
Vão definir as propriedades finais do composto depois de processado. Neste caso essa característica é mais predominante nas cargas funcionais.
Custo:
O custo será fator preponderante em cargas de enchimento, onde o principal objetivo é justamente abaixar o custo final da peça. No caso de cargas funcionais o custo vai depender do valor agregado ao material.
Tipos mais comuns de cargas de reforço.
"Fibra de vidro
"Fibras vegetais
"Fibras poliméricas, polímeros auto-reforçados.
"Negro de fumo
Cargas de reforço: alteram as propriedades mecânicas do produto.
Disponível no mercado com diferentes dimensões, variando o tamanho e o diâmetro das fibras. É usada em larga escala, principalmente com poliamidas (plásticos de engenharia) e resinas termofixas.
Apesar de ser um excelente agente de reforço, tem a desvantagem de ser muito abrasiva aos equipamentos de processamento e seus produtos tem um custo muito alto de reciclagem, seja térmica ou mecânica.
Fibras vegetais estão sendo cada vez mais usadas em substituição às fibras convencionais devido às seguintes vantagens:
-São produzidas por fontes renováveis.
-São biodegradáveis
-Menos abrasivas ao equipamento de processamento
-Podem ser incineradas
-Melhor capacidade de isolação térmica e sonora.
-Mais leves.
-Sua produção pode resolver graves problemas sociais no campo.
Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:
-Estabilizantes,
-Plastificantes,
-Lubrificantes,
-Agentes Antiestáticos,
-Retardantes de Chama,
-Pigmentos e Corantes,
-Agentes de Expansão e Espumantes,
-Nucleantes
-Modificadores de impacto,
-Cargas e Agentes de Reforço.
Cargas
Tipos principais de cargas, caracterizadas por forma de atuação:
-Cargas de enchimento: apenas reduzem o custo do produto.
-Cargas de reforço: alteram as propriedades mecânicas do produto.
-Cargas funcionais: alteram propriedades específicas do produto, como condutividade elétrica ou condutividade
Alguns tipos de cargas podem ter uma ou outra característica, ou agrupar várias delas de uma só vez. Um exemplo é o negro de fumo, que pode atuar como:
-Carga de reforço em borracha vulcanizada.
-Carga de enchimento em termoplásticos
-Carga funcional em termoplásticos ou borrachas
-Pigmento em geral.
As cargas também podem ser classificadas quanto à sua natureza ou origem em:
-Cargas inorgânicas ou cargas minerais.
-Cargas orgânicas.
-Cargas metálicas.
Cargas Inorgânicas ou Cargas Minerais.
-Carbonato de Cálcio
-Alumina tri-hidratada
-Silicas; diatomita, sílica gel
-Silicatos; caolin, talco, mica.
-Sulfato de Bário
-Antracita
-Fibras de Vidro ou Microesferas Ôcas de Vidro.
Cargas orgânicas.
-Negro de fumo
-Pó de madeira
-Celulose
-Sabugo de milho moído
-Fibras vegetais em geral
Cargas metálicas*.
"Fibras ou partículas metálicas
Cargas de enchimento: apenas reduzem o custo do produto. De um modo geral são compostos inorgânicos:
-Carbonatos, CaCO3
-Asbestos
-Argilas
-Talco, Mg3(Si4O10)(OH)2
-Outros
-Propriedades Intrínsecas às Cargas.
-Aspecto e Forma Física
-Tamanho e Distribuição do Tamanho das Partículas.
-Natureza química da superfície das partículas.
-Pureza química.
-Higroscopicidade.
-Abrasividade
-Propriedades térmicas, ópticas, elétricas, etc.
-Custo
Propriedades intrínsecas às cargas. Aspecto e forma física:
Depende da origem e do processo de fabricação, variam as formas, o tamanho de grão, a área superficial do grão, a apresentação na forma de manta, fibra curta, fibra longa, fibra picada, etc.
Tamanho e distribuição do tamanho das partículas:
Afeta as propriedades mecânicas e reológicas do composto, pois definem a área de contato entre os componentes da formulação. Por exemplo, aglomerados não dispersos fragilizam o material.
Natureza química da superfície das partículas e pureza química:
Estas características definirão a compatibilidade e adesão da carga à matriz polimérica, pois estão relacionadas com a energia livre superficial, molhabilidade e a presença de grupos químicos superficiais (como hidroxilas ou carboxilas por exemplo).
A presença de contaminantes químicos também deve ser evitada pois eles podem agir como pró-degradantes (caso dos óxidos metálicos) ou, se forem orgânicos, podem se volatilizar durante o processamento provocando a formação de bolhas.
Higroscopicidade:
Cargas higroscópicas causam reações de hidrólise durante o processamento (problemático com poliamidas e poliésteres) ou dificultam a moldagem.
Abrasividade:
Causam desgaste prematuro e excessivo dos equipamentos de mistura e de processamento. O quartzo como impureza em cargas minerais pode causar este problema.
Propriedades térmicas, ópticas, elétricas, etc
Vão definir as propriedades finais do composto depois de processado. Neste caso essa característica é mais predominante nas cargas funcionais.
Custo:
O custo será fator preponderante em cargas de enchimento, onde o principal objetivo é justamente abaixar o custo final da peça. No caso de cargas funcionais o custo vai depender do valor agregado ao material.
Tipos mais comuns de cargas de reforço.
"Fibra de vidro
"Fibras vegetais
"Fibras poliméricas, polímeros auto-reforçados.
"Negro de fumo
Cargas de reforço: alteram as propriedades mecânicas do produto.
Disponível no mercado com diferentes dimensões, variando o tamanho e o diâmetro das fibras. É usada em larga escala, principalmente com poliamidas (plásticos de engenharia) e resinas termofixas.
Apesar de ser um excelente agente de reforço, tem a desvantagem de ser muito abrasiva aos equipamentos de processamento e seus produtos tem um custo muito alto de reciclagem, seja térmica ou mecânica.
Fibras vegetais estão sendo cada vez mais usadas em substituição às fibras convencionais devido às seguintes vantagens:
-São produzidas por fontes renováveis.
-São biodegradáveis
-Menos abrasivas ao equipamento de processamento
-Podem ser incineradas
-Melhor capacidade de isolação térmica e sonora.
-Mais leves.
-Sua produção pode resolver graves problemas sociais no campo.
sábado, 18 de abril de 2009
POLÍMEROS DE ALTO DESEMPENHO
LCP
Uma característica destacada dos polímeros de cristal líquido é a sua estrutura molecular. Estes polímeros consistem de macromoléculas rígidas, lineares que se alinham no estado fundido para produzir estruturas de cristal líquido. Se um polímero de cristal líquido fundido for sujeito a cisalhamento ou fluxo de estiramento, como é o caso em todas as operações de processamento de termoplásticos, então as macro moléculas rígidas se ordenam em fibras e fibrilas, que se congelam quando o fundido se resfria. É assim que a morfologia específica dos polímeros de cristal líquido no estado sólido é formada.
Propriedades:
A estrutura polimérica rígida, linear resulta comparada aos polímeros convencionais em uma melhoria significativa do perfil de propriedades mecânicas, especialmente paralelo à direção de orientação, e um número de outras propriedades excepcionais Polímero aromático, de copoliéster, passível de processamento por fusão, de alto desempenho, fácil de moldar.
Uma característica destacada dos polímeros de cristal líquido é a sua estrutura molecular. Estes polímeros consistem de macromoléculas rígidas, lineares que se alinham no estado fundido para produzir estruturas de cristal líquido. Se um polímero de cristal líquido fundido for sujeito a cisalhamento ou fluxo de estiramento, como é o caso em todas as operações de processamento de termoplásticos, então as macro moléculas rígidas se ordenam em fibras e fibrilas, que se congelam quando o fundido se resfria. É assim que a morfologia específica dos polímeros de cristal líquido no estado sólido é formada.
Propriedades:
A estrutura polimérica rígida, linear resulta comparada aos polímeros convencionais em uma melhoria significativa do perfil de propriedades mecânicas, especialmente paralelo à direção de orientação, e um número de outras propriedades excepcionais Polímero aromático, de copoliéster, passível de processamento por fusão, de alto desempenho, fácil de moldar.
Temperaturas de operação de até 240°C, temporariamente até 300°C
Muito baixa viscosidade no estado fundido
Possibilidade de tolerâncias muito estreitas (até classe de tolerância T6)
Baixíssimo calor de fusão (possibilidades de tempos de ciclo extremamente curtos)
Qualidade sem rebarbas na moldagem por injeção
Resistência à tração muito alta (até 185 MPa) e muito alto módulo elástico (até 30 000 MPa)
alta resistência ao impacto
Coeficiente de expansão térmica linear muito baixo, comparável ao do aço e da cerâmica inerentemente retardante de chama (UL 94 V-0, parcialmente 5 VA)
Muito boa resistência química e à oxidação
Muito baixa absorção de água
A resistência à tração e a rigidez mecânica aumentam na direção de fluxo proporcionalmente ao grau de orientação do fundido. Assim estes valores são mais altos em peças com paredes finas do que naqueles com paredes grossas.
As propriedades do Vectra LCP que são influenciadas pela alta orientação molecular exibem um alto grau de anisotropia. Isto significa que a solidez e a rigidez são significativamente mais altas decididamente maiores na direção de orientação do que transversalmente a ela, e o coeficiente de expansão térmica linear é mais alto em uma direção perpendicular à orientação do que paralela a ela. Esta anisotropia pode ser reduzida substancialmente pelo uso de cargas ou materiais de reforço e assim trazida a um nível que é comparável a outros polímeros reforçados com fibras.
Tipos:
A ampla gama de tipos para moldagem por injeção de Vectra LCP é construída sobre uma variedade de polímeros básicos que diferem com respeito ao ponto de fusão, resistência térmica, resistência e capacidades de fluxo. Variações múltiplas de cargas e materiais de reforço (fibras de vidro e carbono, minerais, grafita, PTFE e combinações destes) permitem a adaptação deste polímeros básicos aos requisitos de muitas áreas de aplicação.
A DuPont no campo do polímero de cristal líquido (LCP). Lançou dois novos grades : o 3226L e o 3224L. De marca comercial Zenite®, ambos prometem diminuir deformações nas peças fabricadas com LCP reforçado com fibra de vidro, em comparação com as resinas convencionais.
Conectores em LCP Zenite®: sem deformações
Aplicações:
Vectra® LCP é aplicado para o fabricação de componentes elétricos e eletrônicos, de elementos de conexão em cabos óticos, de dispositivos de telecomunicação, de máquinas de processamento químico, de dispositivos médicos, nas indústrias automotiva e de construção de máquinas, como também no campo de tecnologia de aeronaves e espaçonaves. Vectra® LCP é produzido por um processo de policondensação livre de íons. Isto torna o Vectra® LCP especialmente apto para aplicações no setor de eletrônica onde freqüentemente são requeridas concentrações de íons de menos de 5 ppm. Muitas peças moldadas que até agora foram feitas de metal, termofixos e vários outros termoplásticos podem ser fabricadas eficazmente e economicamente usando Vectra® LCP.
Fabricantes:
O maior produtor mundial desta resina e a Ticona sob a marca Vectra® seguido pela DuPont com a marca Zenite®.
As propriedades do Vectra LCP que são influenciadas pela alta orientação molecular exibem um alto grau de anisotropia. Isto significa que a solidez e a rigidez são significativamente mais altas decididamente maiores na direção de orientação do que transversalmente a ela, e o coeficiente de expansão térmica linear é mais alto em uma direção perpendicular à orientação do que paralela a ela. Esta anisotropia pode ser reduzida substancialmente pelo uso de cargas ou materiais de reforço e assim trazida a um nível que é comparável a outros polímeros reforçados com fibras.
Tipos:
A ampla gama de tipos para moldagem por injeção de Vectra LCP é construída sobre uma variedade de polímeros básicos que diferem com respeito ao ponto de fusão, resistência térmica, resistência e capacidades de fluxo. Variações múltiplas de cargas e materiais de reforço (fibras de vidro e carbono, minerais, grafita, PTFE e combinações destes) permitem a adaptação deste polímeros básicos aos requisitos de muitas áreas de aplicação.
A DuPont no campo do polímero de cristal líquido (LCP). Lançou dois novos grades : o 3226L e o 3224L. De marca comercial Zenite®, ambos prometem diminuir deformações nas peças fabricadas com LCP reforçado com fibra de vidro, em comparação com as resinas convencionais.
Conectores em LCP Zenite®: sem deformações
Aplicações:
Vectra® LCP é aplicado para o fabricação de componentes elétricos e eletrônicos, de elementos de conexão em cabos óticos, de dispositivos de telecomunicação, de máquinas de processamento químico, de dispositivos médicos, nas indústrias automotiva e de construção de máquinas, como também no campo de tecnologia de aeronaves e espaçonaves. Vectra® LCP é produzido por um processo de policondensação livre de íons. Isto torna o Vectra® LCP especialmente apto para aplicações no setor de eletrônica onde freqüentemente são requeridas concentrações de íons de menos de 5 ppm. Muitas peças moldadas que até agora foram feitas de metal, termofixos e vários outros termoplásticos podem ser fabricadas eficazmente e economicamente usando Vectra® LCP.
Fabricantes:
O maior produtor mundial desta resina e a Ticona sob a marca Vectra® seguido pela DuPont com a marca Zenite®.
PEEK
O PEEK é o resultado de uma combinação de resinas cristalizadas de altas tem- peraturas, desenvolvidas fundamentalmente para o emprego como materiais de revestimentos e isolação em fios de alto desempenho. Oferecem uma excelente combinação de características térmicas e de combustão em termos de material termoplástico e são resistentes à uma quantidade ampla de solventes e fluídos registrados.
Características
Material semicristalino
Boa solidez
Elevada estabilidade termomecânica
Elevadas temperaturas de uso contínuo e de pico
Excelente hidroestabilidade contra água e vapor quente
Ótima estabilidade química
Insensível às trincas
Auto-extinguível segundo UL 94 V-0
Libera baixa quantidade de gases tóxicos e corrosivos em caso de incêndio
Máxima resistência à radiação entre todos os produtos plásticos
Boas características elétricas
Reduzida vazão de gases no vácuo
Tipo Especiais:
Com carga de fibra de vidro, que fornecem elevada solidez e rigidez, elevada resistência às deformações a longo prazo e estabilidade dimensional, com modificações deslizantes para operar a seco;
Substitui metais nobres em aplicações extremas
Baixa densidade
Fácil usinagem
Aplicações:
Entre as aplicações típicas das resinas PEEK pode-se citar a isolação de fios e cabos a serem usados com elevadas exigências em equipamentos destinados à atividades aeroespaciais, equipamentos militares, usinas termonucleares, poços de petróleo e em sistemas de transporte subterrâneo.
Propriedades
A estrutura completamente aromática dessas resinas auxilia seu desempenho em elevadas temperaturas.
E seu caráter cristalizado lhes garante a resistência a solventes orgânicos e à fadiga dinâmica, além da retenção de sua ductilidade em tratamento de envelhecimento a curto prazo. Componentes moldados nessas resinas PEEK absorvem muito menos umidade do que uma grande quantidade de outros termopláticos.
À temperatura ambiente, a resina se comporta como um típico termoplástico de engenharia. É tenaz, forte, rígida, apresenta excelente capacidade de carga durante longos períodos, e apresenta também uma excepcional resistência à abrasão. Em termos de trabalhos de curto prazo, é a escolha correta para serviços em temperaturas acima de 300ºC. Ela apresenta também excelente estabilidade térmica em operação contínua.
A 220ºC é possível esperar uma vida útil de 50.000horas. Sem aditivos retardantes de chamas ou alógenos, elas têm um índice de oxigênio limite de 35%, atendem às exigências do teste UL 94 V-O e apresentam emissão de fumaça extremamente baixa.
Têm boa resistência a reagentes aquosos, ou soluções aquosas de reagentes, e comprovado desempenho, a longo prazo, quando imersas em água a 260ºC. Sua resistência a ataques se faz sentir em larga faixa de pHs, que variam de 60% de ácido sulfúrico a 40% de hidróxido de sódio, em elevadas temperaturas. Entretanto, são atacadas por alguns ácidos concentrados. Não foram registrados ataques por solventes em peças moldadas em PEEK, embora alguns tipos de solventes provoquem rachaduras em fios esmaltados com PEEK, em condições de elevados tensionamentos. O problema pode ser contornado com a orientação do PEEK abaixo de seu ponto de fusão.
Testes preliminares efetuados mostraram que a resistência à radiação de resina é boa, ou extremamente boa. Fios esmaltados com a resina e apertadamente enrolados em carretel de bobina resistiram sem degradação significativa a 1.100Mrad. A sua resistência a exposições às intempéries se encontra em avaliação no momento; após um ano de exposição ao tempo, os testes não indicaram modificações em suas propriedades
Conclusão:
Assim como os plásticos de engenharia convencionais, essas resinas na maioria das vezes também não chegam puras ao usuário. São formuladas com reforços (fibra de vidro, de carbono, de aço ou aramida), cargas e aditivos, aumentando ainda mais suas propriedades e atenuando possíveis limitações.
Seu uso no mercado brasileiro ainda é pouco expressivo por falta de conhecimento de suas propriedades técnicas e, talvez ainda mais, pela exorbitância do imposto de importação da ordem de 15,5% por não constarem esses PADS do capítulo 19 da TEC (Tarifa de Comércio Exterior), responsável pelas alíquotas. São enquadradas no item “outros” sempre gravadas com taxas mais elevadas. A importação de resinas básicas taxadas com imposto mínimo, hoje de 3,5%, permitira a introdução mais rápida desses polímeros especiais e a produção local de compostos de todos os tipos, com beneficio de possibilitar a fabricação local de peças importadas por indisponibilidade de matéria-prima.
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