INTRODUÇÃO. Tecnologia Mecânica 1

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1 INTRODUÇÃO Processamento de plásticos Exemplos de aplicação de plásticos na indústria automóvel Processamento de plásticos reforçados com fibras Exemplos de aplicação de plásticos reforçados com fibra na indústria automóvel Tecnologia de ligação por adesivos Tecnologia Mecânica 1

2 Plásticos Um material polimérico é constituído por muitas partes, ou unidades (monómeros), ligadas quimicamente entre si de modo a criar um sólido. Quando na formação da molécula participam mais do que um tipo de monómero, obtém-se plásticos copolímeros. Designa-se por polimerização o processo químico através do qual os monómeros se combinam quimicamente formando: - Polímeros com cadeias longos - Polímeros com ligações cruzadas Tecnologia Mecânica 2

3 Os plásticos são em geral caracterizados por apresentarem: Baixa densidade Baixa rigidez Boa resistência química Elevado coeficiente de expansão térmica Baixa condutibilidade térmica e eléctrica Baixa resistência mecânica Vantagens: Possibilidade de obter um produto final s/operações de acabamento Elevada relação resistência/peso Facilidade de processamento Possibilidade de escolha em termos de cor Desvantagens: Temperatura de serviço baixa Elevada contracção Tecnologia Mecânica 3

4 Razões pelas quais a utilização de plásticos é importante O plástico é um material higiénico e asséptico: sendo utilizado em embalagens de produtos alimentares. Actua como barreira protectora entre os alimentos e os possíveis contaminantes. É um material asséptico, por não permitir que nele se desenvolvam quaisquer microrganismos. O plástico é um isolante térmico: diminui substancialmente as perdas energéticas, sendo utilizado como isolante térmico, contribuindo para a redução de gastos de energia. O plástico é durável e fiável: não corrói, não enferruja e requer menor manutenção do que qualquer outro material tradicional. É praticamente inquebrável. Podem, ainda, ser concebidos para ter uma durabilidade limitada (plásticos biodegradáveis). O plástico é um material leve: reduzindo o volume dos resíduos; nos veículos, menor consumo de combustíveis, que significa menos emissão de poluentes. Tecnologia Mecânica 4

5 Tipos de plásticos Termoplásticos Necessitam de calor para serem enformados. Reversíveis Recicláveis De uma forma geral não possuem ligações cruzadas De maior utilização industrial (70% em peso da quantidade total de plásticos) Termoendurecíveis A temperatura ou um catalizador provoca uma reacção permanente Não podem ser refundidos e reenformados noutra forma Não são recicláveis Possuem ligações cruzadas Tecnologia Mecânica 5

6 Processamento de plásticos Para dar forma a um material termoplástico este deve ser aquecido de forma a ser amaciado, adquirindo a consistência de um líquido, sendo designado nesta forma por polímero ou plástico fundido. Propriedades importantes: Viscosidade Viscoelasticidade Nos materiais termoendurecíveis, que não polimerizam completamente antes do processamento na forma final, utiliza-se um processo em que ocorre uma reacção química que conduz à formação de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas. A polimerização final pode ocorrer por aplicação de calor e pressão ou por acção de um catalizador. Tecnologia Mecânica 6

7 Processamento de plásticos Para conferir determinadas propriedades aos plásticos incorporam-se aditivos, tais como: Plastificantes aumentam a processabilidade do plástico e garantem uma maior enformabilidade e menor fragilidade do produto acabado. Estabilizadores evitam a degradação dos plásticos por agentes físicos e químicos (calor, radiação UV, ) Corantes e pigmentos Agentes anti-estáticos e anti-choque Retardantes de chama, entre outros Os materiais poliméricos ingrediente principal, noutros materiais: Tintas e vernizes Adesivos Compósitos de matriz polimérica são também utilizados como Tecnologia Mecânica 7

8 Produtos de plástico Os granulados e peletes de plástico podem ser transformados em produtos de várias formas, tais como: Folha fina Varão Chapas Revestimentos isolantes em fios eléctricos Tubos Peças acabadas Extrusão Moldagem por injecção Principais Processos Moldagem por sopro Moldagem por termoeformação Moldagem por compressão Moldagem por transferência, Tecnologia Mecânica 8

9 Processamento de plásticos: Extrusão Processo Idêntico ao dos metais, mas efectuado com temperaturas mais baixas. Os produtos obtidos pelo processo de extrusão incluem tubos, varões, filmes e folhas, entre outras formas. A máquina de extrusão serve também para produzir misturas de materiais plásticos, para produção de formas primárias, tais como peletes, e na recuperação de desperdícios de materiais termoplásticos. Pode ser aplicado a termoplásticos e termoendurecíveis. Tecnologia Mecânica 9

10 Processamento de plásticos: Extrusão A resina termoplástica é introduzida num cilindro aquecido, e o material plástico amolecido é forçado, por um veio roscado ou parafuso rotativo, a entrar através de uma abertura (ou aberturas) numa matriz cuidadosamente maquinada, obtendo-se formas continuas. Depois de sair do molde, a peça extrudida deve ser arrefecida abaixo da temperatura de transição vítrea, de modo a assegurar a estabilidade dimensional. O arrefecimento é geralmente feito com jacto de ar ou com um sistema de arrefecimento a água. Alimentador Grânulos de plástico Bandas de aquecimento Plástico fundido Parafuso Cilindro Crivo Fieira Extrudido Zona de alimentação Zona de compressão Zona de medição Tecnologia Mecânica 10

11 Processamento de plásticos: Extrusão Tecnologia Mecânica 11

12 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Um dos métodos de processamento mais importantes usados para dar forma aos materiais termoplásticos. Os equipamentos mais recentes de moldagem por injecção utilizam um mecanismo de parafuso móvel para fundir o plástico e injectá-lo num molde. Os equipamentos mais antigos utilizam um êmbolo para injectar o plástico fundido. Uma das vantagens do método do parafuso móvel, em relação ao de êmbolo, é que no primeiro se obtém um fundido mais homogéneo. Tecnologia Mecânica 12

13 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção O equipamento é constituído por dois componentes principais: Unidade de injecção funde e entrega o polímero fundido (funciona como uma extrusora). Unidade de fixação abre e fecha o molde em cada ciclo de injecção. Cilindro para parafuso Tremonha Bandas de aquecimento Cilindro Parafuso Bico Molde Placa estacionária Placa móvel Barra de fixação (4) Cilindro de fixação Motor e engrenagens Válvula de paragem Cilindro hidráulico Unidade de injecção Unidade de fixação Tecnologia Mecânica 13

14 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Cavidade Placa móvel Polímero fundido Válvula de paragem Molde fechado Fundido injectado na cavidade Polímero fundido fresco à espera da próxima injecção Solidificação Peça Parafuso recolhido O molde é aberto e a peça é ejectada Tecnologia Mecânica 14

15 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Tecnologia Mecânica 15

16 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Placa estacionária Canais de água Placa de suporte Placa móvel Estrutura de ejecção Cavidade Canais de distribuição Bocal Gito Placa ejectora Pinos ejectores Puxador do gito Porta Ejectores Linha de partição Pinos de ejecção Bucha do gito Tecnologia Mecânica 16

17 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Características dos moldes de duas placas: Ataque Cavidade Tem a geometria da peça mas ligeiramente sobredimensionado, de forma a permitir contracções. Sistema de distribuição - Gito - conduz o fundido do bocal para o molde Canais de distribuição conduzem o fundido para a cavidade (ou cavidades) Ataques constringem o escoamento do plástico na cavidade Sistema de ejecção Cuja função é ejectar as peças obtidas da cavidade, no fim do ciclo de moldagem Pinos de ejecção construídos na parte móvel do molde Sistema de arrefecimento consiste numa bomba externa ligada a zonas de passagem do fundido, no molde, através dos quais circula água para remover calor do plástico aquecido Saídas de ar permitem a evacuação de ar da cavidade Gito Poço frio Cavidade Alimentador Tecnologia Mecânica 17

18 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Problemas/defeitos: Linhas de soldadura ocorrem normalmente em duas situações: 1. Quando o polímero fundido é dividido por um obstáculo, contornando-o, e se voltar a juntar. O obstáculo existente no molde rouba calor ao polímero fundido. Região de soldadura fundido insertos Frente do fundido Tecnologia Mecânica 18

19 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Quando o polímero fundido é injectado numa cavidade com mais que um ponto de injecção soldaduras Frentes do fundido Tecnologia Mecânica 19

20 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Problemas/defeitos: Chupados e chochos Ocorrem quando a secção da peça é demasiado espessa. As partes mais espessas retêm calor que é libertado pelas forças de contracção especialmente devido à cristalização que envolve uma grande mudança de densidade. Se a pele exterior solidificar, e por isso resistir a posteriores afundamentos, formam-se vazios internos à medida que a resistência à do fundido solidificado é excedida. É sobretudo um problema de concepção, devendo evitar-se secções espessas. t 1 t 2 t 1 0.6t 2 t 1 t 1 chupagem vazios t 2 t 2 Concentração de tensões nos cantos - que dão origem à rotura do produto em serviço Queimaduras Causadas por um aumento local da temperatura do fundido, provocando a sua degradação. As queimaduras podem ser originadas pelo rápido escape do ar do sistema de ventilação. Tecnologia Mecânica 20

21 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Distorções 1 ponto de injecção central Linha de soldadura 2 pontos de injecção Contracções 1 ponto de injecção na extremidade A contracção é a diferença entre as dimensões do molde e da peça arrefecida, sendo a principal causa a alteração da densidade à medida que o fundido solidifica. Os polímeros cristalinos dão origem aos piores problemas (Nylon, PET e polipropileno 1-4 %. Para os polímeros amorfos (poliestireno, acrilico e policarbonato) esses valores rondam os %. Os polímeros têm coeficientes de expansão térmica elevados, de forma que durante o arrefecimento ocorrem contracções elevadas no molde. Tecnologia Mecânica 21

22 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Valores típicos de contracção para alguns polímeros: Nylon-6,6 Polietileno Poliestireno PVC mm/mm mm/mm mm/mm mm/mm Parâmetros de contracção: A adição de reforços/aditivos ao plástico tende a diminuir a contracção. Pressão de injecção à medida que a pressão aumenta, forçando mais material na cavidade do molde, a contracção é reduzida. Tempo de compactação efeitos semelhantes - força mais material na cavidade do molde durante a contracção Temperatura do molde temperaturas elevadas baixam a viscosidade do polímero fundido, permitindo que mais material seja empacotado no molde e reduzindo a contracção Tecnologia Mecânica 22

23 Simulação: Moldagem por injecção Tecnologia Mecânica 23

24 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção de termoendurecíveis Processo idêntico à moldagem por injecção de termoplásticos, no entanto: As temperaturas no cilindro devem ser relativamente baixas O plástico fundido é injectado num molde aquecido, onde se dá o processo de cura No caso de certas resinas termoendurecíveis, é necessária uma boa ventilação das cavidades do molde, de modo a evacuar os produtos de reacção originados durante a cura. A cura é a etapa que consome mais tempo em todo o ciclo. Tecnologia Mecânica 24

25 SCORIM (Moldagem por injecção com controlo da morfologia) Este processo divide o material fundido por dois canais de injecção, melhorando a orientação e características das linhas de soldadura Os dois canais de material são aquecidos num bloco comum. Em cada canal do fundido encontra-se instalado um pistão. A - Enquanto um dos pistões empurra o fundido, o outro retraí-se, criando um volume para o fundido se mover. B - Os dois pistões deslocam-se na mesma direcção, fazendo o empacotamento da cavidade C os 2 pistões deslocam-se de uma só vez para a frente, e aí permanecem até o ataque solidificar Shear controlled orientation in injection moulding Tecnologia Mecânica 25

26 CO-INJECÇÃO É um processo sequencial no qual dois materiais, da pele e do interior são injectados sequencialmente num molde através de bicos especiais. Quando o primeiro material é injectado, dá origem a uma pele contínua e o fundido remanescente forma o núcleo da peça. O 2º material injectado procura o centro quente, e na sua maioria fundido, da peça onde está colocado o 1º material, que oferece uma menor resistência. Para terminar pode injectar-se outra vez o material da pele Os 2 materiais têm de ser compatíveis Tecnologia Mecânica 26

27 Co-Injecção (Multicomponentes) Produz um produto com multicamadas Consiste em injectar/re-injectar alternadamente dois polímeros diferentes no molde. O material fundido do núcleo vai sendo deslocado com a injecção do fundido fresco Tecnologia Mecânica 27

28 Injecção assistida com gás O molde é parcialmente preenchido com o fundido. Com a ajuda de um gás, a massa de fundido é pressionada contra as paredes do molde. Etapas: Fecho do molde Injecção do plástico Injecção de gás no fundido de plástico Manutenção da pressão de gás durante a solidificação Redução da pressão de gás Abertura do molde Tecnologia Mecânica 28

29 Injecção assistida com gás Um dos requisitos básicos para se obter peças de qualidade através deste método é a selecção correcta da quantidade de fundido No caso de um pré-enchimento insuficiente o gás pode romper o fundido No caso de um pré-enchimento excessivo, poderá verificar-se uma acumulação de material, que além de influenciar o ciclo de fabrico, pode por em causa o destino final da peça. Tecnologia Mecânica 29

30 Processamento de plásticos: Moldagem por injecção Vantagens: Podem produzir-se peças de elevada qualidade com velocidades de produção altas. O processo tem custos de fabrico relativamente baixos. Pode produzir-se um bom acabamento superficial na peça moldada. O processo pode ser automatizado. Podem produzir-se formas complicadas. Desvantagens: O elevado custo do equipamento faz com que seja necessário produzir um grande volume de peças, de modo a compensar o custo da máquina. O processo tem de ser rigorosamente controlado, para que se obtenham produtos de qualidade. Tecnologia Mecânica 30

31 Processamento de plásticos: RIM (Reaction Injection Molding) Dois reagentes líquidos, extremamente reactivos, são misturados e imediatamente injectados numa cavidade do molde, onde ocorrem as reacções que levam a que a solidificação ocorra. Este processo foi desenvolvido com o poliuretano de forma a produzir peças grandes para automóveis Os polímeros epoxies e ureia-formaldeído são também aplicados a este processo. Vantagens: Todas aquelas obtidas com a fundição de metais, mais as relacionadas com operações realizadas à temperatura ambiente ou temperaturas moderadas Desvantagens: Nem todos os plásticos estão disponíveis na forma líquida. Tecnologia Mecânica 31

32 Processamento de plásticos: Moldagem por sopro É um processo no qual se utiliza pressão de ar para expandir um plástico macio na cavidade do molde. Um cilindro ou um tubo de plástico aquecido, designado por pré-forma, é colocado entre as mandíbulas de um molde. O molde é fechado prendendo as extremidades do cilindro e injecta-se ar comprimido que força o plástico contra as paredes do molde. Muito utilizado no fabrico de garrafas, tanques de gasolina,.. É limitado a termoplásticos: polietileno de elevada densidade, polipropileno, PVC, PET. Pode ser realizado: numa só etapa extrusão+moldagem por sopro, injecção+moldagem por sopro, ou alongamento+moldagem por sopro em duas etapas - fabrico da pré-forma e moldagem por sopro Tecnologia Mecânica 32

33 Processamento de plásticos: Extrusão-Moldagem por sopro Cilindro da Extrusora Matriz de tubo Molde (fechado) Peça moldada Pré-forma Molde (aberto) Linha de ar 1) Obtenção da pré-forma (extrusão). 2) Fecha-se o molde, e a parte superior da pré-forma (tubo) é fechada pelo molde. 3) Introduz-se ar comprimido no tubo, que o expande enchendo o molde. 4) A peça é arrefecida mantendo-se sob pressão do ar, o molde é aberto e a peça é removida. Tecnologia Mecânica 33

34 Processamento de plásticos: Extrusão-Moldagem por sopro Tecnologia Mecânica 34

35 Processamento de plásticos: Injecção-Moldagem por sopro Unidade de injecção Tubo de sopro Moldagem por injecção antes de se efectuar a sopragem Linha de ar Peça obtida por moldagem por sopro Molde de injecção Molde de sopro 1) A pré-forma é obtida por moldagem por injecção à volta de um tubo de sopro. 2) O molde de injecção é aberto e a pré-forma é transferida para um molde de sopro. 3) Introduz-se ar comprimido no tubo, que o expande enchendo o molde. 4) A peça é arrefecida mantendo-se sob pressão do ar, o molde é aberto e a peça é removida Tecnologia Mecânica 35

36 Processamento de plásticos: Injecção-Moldagem por sopro Tecnologia Mecânica 36

37 Processamento de plásticos: Injecção-Moldagem por sopro Tecnologia Mecânica 37

38 Processamento de plásticos: Alongamento-Moldagem por sopro Linha de ar Unidade de injecção Tubo de sopro Molde de injecção Válvula de ar de um só sentido Peça obtida por moldagem por sopro (1) Obtenção da pré-forma por moldagem por injecção (2)Alongamento (3) Sopro O alongamento do plástico macio dá origem a um polímero com um estado de tensão mais favorável do que o processo convencional. A estrutura resultante é mais rígida, com uma maior resistência ao impacto e mais transparente. O material mais utilizado é o PET, o qual tem baixa permeabilidade e é alongado por este processo. Tecnologia Mecânica 38

39 Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação molde negativo Aquecedor Sistema de fixação Molde Cavidade do molde Folha de plástico Orifícios de vácuo Uma folha de plástico é amaciada por aquecimento Sistema de fixação (aberto) A folha amaciada é colocada sobre uma cavidade do molde côncava Aba Peça obtida por moldagem A peça é removida e as abas são cortadas O sistema de vácuo empurra a folha para a cavidade do molde O plástico endurece em contacto com a superfície fria do molde Tecnologia Mecânica 39

40 Processamento de plásticos: Moldagem por termoformação Tecnologia Mecânica 40

41 Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação molde positivo Folha de plástico aquecida Molde positivo (1) A folha de plástico aquecida é colocada em cima do molde convexo (2) O sistema de fixação é colocado em posição e a folha de plástico envolve o molde, à medida que se aplica pressão. Molde negativo vs. Molde positivo Molde negativo cavidade côncava Molde positivo cavidade convexa Ambos são utilizados em termoenformação. Tecnologia Mecânica 41

42 Processamento de plásticos: Moldagem por compressão Muitas resinas termoendurecíveis, como as resinas fenol-formaldeído, ureiaformaldeído, melanina-formaldeído, epoxies e fenólicas são enformadas por este processo. A resina termoendurecível, que pode ser pré-aquecida, é introduzida num molde quente contendo uma ou mais cavidades. A parte superior do molde desce e comprime a resina plástica; a pressão aplicada e o calor amolecem a resina e o plástico liquefeito é forçado a encher a cavidade ou cavidades do molde. A continuação do processo é necessária para completar a formação de ligações cruzadas na resina termoendurecível, e finalmente a peça é injectada. O material em excesso é posteriormente cortado da peça. Punção Cavidade Pino de ejecção Metade superior do molde Metade inferior do molde Peça obtida por moldagem Tecnologia Mecânica 42

43 Processamento de plásticos: Moldagem por compressão Vantagens: Devido à sua relativa simplicidade, os custos de fabrico dos moldes são baixos. O fluxo relativamente baixo do material reduz o desgaste e a abrasão dos moldes. A produção de peças de grandes dimensões é mais exequível. São possíveis moldes mais compactos devido à sua simplicidade. Desvantagens: São difíceis de produzir por este processo peças com formas complicadas. É difícil que os componentes de uma peça mantenham tolerâncias apertadas. É necessário retirar as rebarbas das peças moldadas. Tecnologia Mecânica 43

44 Processamento de plásticos: Moldagem por transferência A resina não é introduzida directamente na cavidade do molde, mas sim numa câmara exterior à cavidade do molde. Na moldagem por transferência, depois do molde estar fechado, o êmbolo força a resina (normalmente pré-aquecida) a passar da câmara exterior, através de um sistema de gitagem, para as cavidades do molde. Depois do material moldado ter tido tempo para que ocorra a cura, de modo a formar-se um material polimérico rígido, reticulado, a peça moldada é ejectada do molde. Punção Desperdício Câmara de transferência Carga (pré-forma) Cavidades Peça obtida por moldagem Pino de ejecção Tecnologia Mecânica 44

45 Processamento de plásticos: Moldagem por transferência Vantagens: Em relação à moldagem por compressão, a moldagem por transferência tem a vantagem de não se formarem rebarbas durante a moldagem, pelo que as peças necessitam de menos operações de acabamento. Podem produzir-se muitas peças ao mesmo tempo, usando um sistema de gitagem. É especialmente útil para fazer peças pequenas com formas complicadas, que seriam difíceis de produzir por moldagem por compressão. Podem ser utilizados insertos de metal ou cerâmico, na cavidade, antes da injecção. Tecnologia Mecânica 45

46 Selecção de plásticos para aplicações em engenharia Capacidade de redução do número de peças num projecto; Resistência química em diferentes meios; Propriedades de isolamento eléctrico; Peso; Facilidade de processamento; Resistência mecânica, rigidez e tenacidade; Transparência; Baixo coeficiente de atrito; Capacidade de coloração e revestimento; Estabilidade dimensional. Tecnologia Mecânica 46

47 Plásticos de maior importância Plásticos ditos de engenharia, ou estruturais: Policarbonatos Poliamidas (nylons) Poliacetais (POM) Polissulfona Resinas à base de óxidos de fenileno (PPO) PET(Politereftalato de etileno) Como plásticos ditos de uso geral, os com maior aplicação são: Polietileno PVC (Policloreto de vinilo) Polipropileno Poliestireno ABS (Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno) Tecnologia Mecânica 47

48 Materiais não poliméricos substituídos pelos termoplásticos (novas aplicações no mercado americano 1994 a 1999) Metal 50% Borracha 2% Cimento 2% Papel 2% Vidro 13% Outros Pol. 13% Madeira 20% A substituição dos metais é feita principalmente pelos plásticos de engenharia, que se valem neste caso das suas melhores características técnicas. Destacar-se o papel do PVC na substituição dos materiais tradicionais, como a madeira. Tecnologia Mecânica 48

49 Árvore das aplicações técnicas dos termoplásticos (2000) painel PP, ABS, PPO/PS Ind. automóvel Peças p/ interior Acabamento interno motor PA, ABS, ABS/PC PP, PA, POM tanque PEAD Peças técnicas Peças p/ exterior faróis Pára-choques PC PP, ABS Electrodomésticos PP, ABS, PS, PA, SAN Ind. electrónica Revest. de cabos Luminárias e discos para óptica PC, ABS PS, PC, PMMA Peças PP, PC, PA-6, PS, PET Tecnologia Mecânica 49

50 Polietileno Propriedades: Tem baixo custo, apresentando muitas propriedades importantes do ponto de vista industrial, tais como a tenacidade à temperatura ambiente e a baixas temperaturas, com resistência mecânica suficiente para muitas aplicações, a boa flexibilidade numa vasta gama de temperaturas, mesmo até 73ºC, a excelente resistência à corrosão, as óptimas propriedades de isolamento, a ausência de cheiro e sabor e a baixa transmissão de vapor de água. Aplicações: Filmes, tubos, chapas; moldagem por sopro; isolamento de fio e de cabos Tecnologia Mecânica 50

51 Polietileno Os tipos de polietileno mais conhecidos são: De baixa densidade (LDPE) apresenta uma estrutura ramificada, o que lhe diminui o grau de cristalinidade e a densidade. A estrutura ramificada também faz baixar a resistência mecânica, porque reduz as forças de ligação intermemoleculares Material flexível, facilmente processável, atóxico e inerte, muito utilizado pelo processo de sopro. De alta densidade (HDPE) apresenta uma estrutura em cadeia linear. Por possuir poucas ramificações da cadeia principal, as cadeias principais podem empilhar-se de forma mais compacta, o que lhe aumenta a cristalinidade e a resistência mecânica. Elevada rigidez, resistência ao impacto, resistência química, resistência ao impacto. Linear de baixa densidade (LLDPE) tem uma estrutura em cadeia linear com pequenas ramificações laterais oblíquas. Comparado com o LDPE apresenta um maior brilho, maior rigidez, menor permeabilidade a gases e um menor custo. Tecnologia Mecânica 51

52 Policloreto de vinilo (PVC) Propriedades: A larga utilização do PVC é atribuída essencialmente à sua elevada resistência química e à sua capacidade para se misturar com aditivos, o que permite produzir um grandes número de compostos com uma vasta gama de propriedades físicas e químicas. O PVC origina um material que é essencialmente amorfo e não rescristaliza. As fortes forças de coesão entre as cadeias poliméricas do PVC devem-se principalmente aos elevados momentos dipolares causados pelos átomos de cloro. Os átomos de cloro, de grandes dimensões, provocam, no entanto, um bloqueio espacial e repulsão electroestática, o que reduz a flexibilidade das cadeias poliméricas. Esta imobilidade molecular traduz-se numa grande dificuldade em processar o homopolímero e apenas em algumas aplicações se pode usar o PVC sem que seja combinado com um certo número de aditivos que permitem o seu processamento e conversão em produtos finais. Tem uma resistência mecânica relativamente elevada (52 a 62 MPa), combinada com uma certa fragilidade. Bom isolamento térmico e eléctrico e uma elevada resistência a solventes. O elevado teor em cloro do PVC é responsável pela resistência química à chama. Tecnologia Mecânica 52

53 Policloreto de vinilo (PVC) São poucas as aplicações em que o PVC é utilizado sem que haja necessidade de utilizar um certo número de composto ao material base, tais como plastificantes, estabilizadores de temperatura, lubrificantes, materiais de enchimento e corantes. PVC rígido É aplicado na construção de edifícios: tubagens, ramais, molduras de janelas, algeroses e moldagens e guarnições interiores. O PVC é também usado para tubos eléctricos PVC plastificado É utilizado em muitas aplicações em que compete com a borracha, têxteis e papel. Nos transportes, é utilizado nas coberturas dos tectos dos automóveis, estofos, isolamento de fios eléctricos, revestimento para pavimentos, tapetes e guarnições interiores e exteriores. Espuma de PVC expandido É utilizado no fabrico do Casco e convés do barco PVC plastificado reforçado com fibra textil Tecnologia Mecânica 53

54 Polipropileno (PP) Propriedades: É um dos polímeros mais baratos, uma vez que pode ser sintetizado a partir de matérias-primas petroquímicas baratas. Mais resistente mecanicamente e menos flexível que o polietileno. Este material pode ser submetido a temperaturas de 120ºC sem se deformar. Possui boa resistência química, à humidade e ao calor. Apresenta uma baixa densidade, boa dureza superficial e estabilidade dimensional. Têm boa resistência à flexão, podendo ser utilizado em produtos como rótulas. Tecnologia Mecânica 54

55 Polipropileno (PP) Aplicações: Na área dos transportes, os copolímeros de PP com elevada resistência ao impacto substituíram a borracha rígida nas caixas de baterias, pára-choques, reservatório de óleo do freio, porta luvas, tubagens de ar e coberturas de protecção. O PP com materiais de enchimento aplica-se no revestimento de ventiladores de automóveis e tubagens de aquecimento, em que é necessária uma elevada resistência à deflexão pelo calor. O homopolímero de PP é ainda utilizado extensivamente na parte inferior de carpetes Na forma de fibra pode ser utilizado para reforçar o cimento. Evita as fissuras resultantes da contracção. Tecnologia Mecânica 55

56 Poliestireno (PS) É um plástico claro, sem odor e sem sabor, sendo relativamente frágil se não for modificado, tem brilho elevado. Para além do PS transparente (cristalino), existem outros dois tipos importantes, tais como o PS do tipo resistente ao impacto e do tipo expansível. O homopolímero caracteriza-se pela sua rigidez, claridade cintilante e facilidade de processamento, mas tem tendência para ser frágil. De um modo geral os PSs têm boa estabilidade dimensional, baixa retracção na moldagem, sendo fáceis de processar a um baixo custo. No entanto, têm baixa resistência às condições atmosféricas e são atacados quimicamente por óleos e solventes orgânicos. Têm boas propriedades de isolamento eléctrico e propriedades mecânicas adequadas dentro dos limites de temperatura aplicáveis. Tecnologia Mecânica 56

57 Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno (ABS) Propriedades: Os materiais do tipo ABS são conhecidos pelas suas propriedades de engenharia, tais como a boa resistência mecânica e ao impacto, combinadas com a facilidade de processamento. É um dos plásticos mais caros. A vasta gama de características importantes em engenharia exibida pelo ABS deve-se às propriedades com que cada um contribui. O acrilonitrilo contribui com a resistência química e ao calor e a tenacidade; o butadieno melhora a resistência ao impacto e a retenção das propriedades a baixa temperatura; e o estireno contribui com o brilho superficial, rigidez e facilidade de processamento. A resistência ao impacto do ABS aumenta à medida que aumenta o teor em borracha (butadieno), mas as propriedades, tais como a resistência à tracção e a temperatura de deflexão diminuem. Plásticos substitutos: polipropileno, poliestireno e polietileno de alta densidade Aplicações: Painéis de instrumentos e consolas de automóveis; grelhas de radiadores; caixas de faróis, portas extrudidas e termoenformadas de electrodomésticos, pequenos aparelhos domésticos e caixas de computadores. Tecnologia Mecânica 57

58 Poliamidas ou nylons Propriedades: Possuem uma boa capacidade para suportar cargas a temperaturas elevadas, boa tenacidade, baixo coeficiente de atrito e boa resistência química. A flexibilidade das cadeias principais de carbono origina elevada flexibilidade molecular, que é responsável pela baixa viscosidade do fundido e pela facilidade de processamento. Esta flexibilidade contribui ainda para a elevada lubrificação, baixo atrito e boa resistência à abrasão. No entanto, absorvem água, o que causa variações dimensionais com o aumento do teor em humidade. São muitas vezes reforçados com fibra de vidro ( exemplo: tipo 6,6 reforço mineral + 30% de fibra de vidro) Aplicações: Os nylons têm aplicações em quase todos os sectores industriais. Utilizações típicas deste material são: engrenagens, chumaceiras e peças anti-atrito não lubrificadas, componentes mecânicos para funcionar a temperaturas elevadas e resistir aos hidrocarbonetos e solventes, componentes eléctricos submetidos a temperaturas elevadas e componentes resistentes ao impacto Tecnologia Mecânica 58