TECNOLOGIA DOS PLÁSTICOS 2011

SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI DR/MG CENTRO DE FORMAÇÃO PROFISSIONAL ORLANDO CHIARINI

TECNOLOGIA DOS PLÁSTICOS

Pouso Alegre 2011

_________________

Técnico em Mecânica

Presidente da FIEMG Olavo Machado Junior Gestor do SENAI Petrônio Machado Zica Diretor Regional do SENAI e Superintendente de Conhecimento e Tecnologia Lucio José de Figueiredo Sampaio Gerente de Educação e Tecnologia Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração / Ano GEOVANI SILVA/2011 CENTRO DE FORMAÇÃO PROFISSIONAL ORLANDO CHIARINI – POUSO ALEGRE – MG.

_________________


APRESENTAÇÃO

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento.”

Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação. O SENAI, SENAI, maior rede privada de educação profissional do país, sabe disso, e, consciente do seu papel formativo, educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência: “formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e ”. consciência da necessidade de educação continuada ”.

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento, na sua área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet - é tão importante quanto zelar pela produção de material didático. Isto porque, nos embates diários, instrutores e alunos, nas diversas oficinas e SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais laboratórios do SENAI, didáticos, tomem sentido sentido e se concretizem concretizem em múltiplos conhecimentos. conhecimentos. O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada ! Gerência de Educação e Tecnologia

_________________



4

Sumário APRESENTAÇÃO ........................................................................................................................................3 CAPÍTULO 1 - FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS ..................................................................................6 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................................... 6 CLASSIFICAÇÃO .....................................................................................................................................7 APLICAÇÃO ........................................................................................................................................... 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 12 CAPÍTULO 2 – PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS ............................13 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 15 PREPARAÇÃO DE ALGUNS MONÔMEROS .......................................................................................15 FONTES DIVERSAS DE MONÔMEROS ...............................................................................................15 SIGLA DOS POLÍMEROS ......................................................................................................................15 CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS....................................................................................................17 PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS ....................................................................................................18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 22 CAPÍTULO 3 – POLÍMEROS E A INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA ........................................................23 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 23 AUTOMÓVEIS, POLÍMEROS E INOVAÇÃO TECNOLÓGICA .............................................................30 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 31 CAPÍTULO 4 – RECICLAGEM DE POLÍMEROS ......................................................................................33 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 33 AS FONTES DE SOLUÇÃO PARA EVITAR POLUIÇÃO ..................................................................... 34 COLETA SELETIVA DO LIXO ...............................................................................................................35 CLASSIFICAÇÃO DO DESCARTE DE POLÍMEROS ...........................................................................35 SIMBOLOGIA PARA PLÁSTICOS (ABNT) ...........................................................................................35 PRINCIPAIS PLÁSTICOS RECICLÁVEIS .............................................................................................36 PROCESSO DE RECICLAGEM DE POLÍMEROS ................................................................................38 PRODUTOS COM PLÁSTICO RECICLADO .........................................................................................40 _________________



5

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 41 CAPÍTULO 5 – PROCESSO DE TRANSFORMAÇÃO DE POLÍMEROS .................................................42 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 42 PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS COMPÓSITOS .........................................................................42 TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO ......................................................................................................45 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: EXTRUSÃO .............................................................................45 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: MOLDAGEM POR INJEÇÃO ..................................................46 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: MOLDAGEM POR INJEÇÃO DE TERMOFIXOS ...................48 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: RIM (REACTION INJECTION MOLDING) ..............................48 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: MOLDAGEM POR SOPRO .....................................................48 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: MOLDAGEM POR TERMOENFORMAÇÃO ...........................51 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: MOLDAGEM POR COMPRESSÃO ........................................52 PROCESSAMENTO DE PLÁSTICOS: MOLDAGEM POR TRANSFERÊNCIA ...................................53 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 54 CAPÍTULO 6 – MOLDES PLÁSTICOS ......................................................................................................55 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 55 DEFINIÇÃO .............................................................................................................................................55 COMPOSIÇÃO ........................................................................................................................................55 DESCRIÇÃO ESPECÍFICA DOS COMPONENTES DO MOLDE ..........................................................57 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................................... 60

_________________



6

CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DOS POLÍMEROS INTRODUÇÃO O nome plástico vem do grego “plastikos” , que significa maleável. Os materiais plásticos são compostos de resinas naturais ou sintéticas, que através de pressão e calor podem fluir e tomar forma determinada. São materiais orgânicos, obtidos através do craqueamento do petróleo, da hulha e do gás natural liquido, ao contrário de materiais naturais, como madeira e metal. A matéria prima utilizada para a obtenção do plástico pode ser largamente combinada, resultando em novos polímeros que terão propriedades individuais. Os materiais plásticos não são materiais vulgares, mas sim materiais nobres, capazes de substituir qualquer outro material. O uso excessivo dos plásticos na era moderna pode ser atribuído em grande parte à combinação de propriedades e vantagens oferecidas somente por esta classe de substâncias. Ele pode transformar-se em todo tipo de produto, assumindo as mais diversas formas desde os mais comuns do dia a dia, aos projetos mais sofisticados, como os plásticos resistentes à temperatura e altamente impermeáveis à corrosão. Os plásticos podem ser afiados, moldados, laminados, usinados, flexíveis ou rígidos, transparentes ou opacos, incolores ou pigmentados, pintados ou metalizados. A produção mundial tem duplicado a cada cinco anos, sendo que quatro categorias representam cerca de 80% do consumo total: o policloreto de vinila (PVC), o polietileno de alta ou baixa densidade (PEAD e PEBD), o poliestireno (PS) e o polipropileno (PP). O PS e o PVC têm uso no mercado de embalagens, produtos descartáveis, no revestimento de fios e cabos, revestimento de canais de irrigação e revestimentos. O PVC estendeu sua utilização no mercado mobiliário (capas, forros, acolchoados, cadeiras pré-moldadas) e o PS ao mercado de eletrodomésticos. O Polietileno (PE) e o Polipropileno (PP) evoluíram principalmente no mercado de filmes flexíveis para embalagens, cordas, etc. Plásticos especiais (fibras sintéticas) têm seu consumo voltado para a fabricação no vestuário: tergal, nylon, uso doméstico (tapetes) e indústria (cordas e cordonéis para pneus). _________________



7

Os plásticos de engenharia evoluíram no mercado da indústria automobilística e de eletroeletrônica. Os plásticos flexíveis, chamados borrachas sintéticas ou elastômeros, atendem a 70% das necessidades mundiais. Os elastômeros apresentam vantagens em relação à borracha natural, como maior resistência a abrasão e ao calor, mais uniforme no processamento, fluidez na moldagem e diversidade de tipos. CLASSIFICAÇÃO Os produtos básicos dos materiais plásticos são as resinas sintéticas. Estas são obtidas por reações químicas de polimerização, policondensação ou poliadição. Polimerização Reações de polimerização são aquelas que acontecem entre moléculas iguais (monômeros) quimicamente não saturadas, que se unem, por rompimento das duplas ligações, em longas cadeias, formando macromoléculas (polímeros). Estas reações não alteram a composição química molecular, portanto são reversíveis.

Policondensação

_________________



8

Reações de condensação são aquelas em que moléculas iguais ou diferentes, contendo grupos funcionais característicos (ex: aldeídico CHO, amínico (N 2H, metilênico CH2) reagindo entre si, originando moléculas mais complexas.

Poliadição As reações de poliadição se dão da união química de um átomo da primeira molécula e uma segunda. Ocorre entre moléculas de iguais ou diferentes características sem eliminar nenhum elemento.

_________________



9

As resinas sintéticas classificam-se em: Termoplásticas Termoestáveis ou termofixas Elasticos ou Elastômeros As termoplásticas possuem a propriedade química de tornarem-se moles e pastosos durante a ação continua do calor, endurecendo somente com o resfriamento. Desta forma podemos reaproveitar o material, quantas vezes forem necessárias, pois não há nenhuma reação química que possa prejudicar suas qualidades a não ser evidentemente uma pequena diminuição nos valores de suas propriedades, o que pode ser sanado misturando-se percentualmente o material reaproveitado com material virgem do mesmo tipo. Com uma mistura de 75% de material virgem, mais 25% de material reaproveitado ( plástico moído) as propriedades não se alteram. As resinas termoplásticas mais conhecidas são: Poliamida ou Nylon (PA) Acetato de Celulose (CA) Policarbonato (PC) Polimetilmetacriltato (PMMA) Poliestireno (PS) Acrilenitrilo Butadieno Estireno (ABS) Polietileno (PE) Polioximetileno (PCM) Polipropileno (PP) Cloreto de Polivinila (PVC)

Os materiais termoestáveis ou termofixos são materiais cujas propriedades de suas resinas adquirem a forma do molde somente sob ação do calor juntamente com uma determinada pressão, no qual endurecem tomando então a forma definitiva. Inicialmente o material deve ter um pré-aquecimento antes de entrar no molde para diminuir o tempo de moldagem e eliminar a umidade existente. Logo após ter recebido _________________



10

a primeira aplicação de calor durante um curto ciclo, o material torna-se mole ficando no ponto ideal para moldagem. Mantendo-se o material dentro do molde quente com uma determinada pressão, durante um determinado período, o mesmo transforma-se quimicamente e endurece. A peça assim moldada, toma a forma definitiva e mesmo que seja novamente aquecida não mais amolece, sendo impossível sua recuperação. Os termofixos mais conhecidos são: Fenol- formaldeido / baquelite (PF) Poliéster (UP) Uréia-formaldeido (UF) Epóxi (EP) Melamina-formaldeido (MF) Poliuretano (PU) Silicone

Os Elásticos ou Elatômeros são materiais que possuem macromoléculascom poucas pontes de rede. A formação das pontes ocorre devido à presença de enxofre, que é responsável pela recuperação elástica do material (vulcanização). Fazem parte deste grupo as borrachas naturais e sintéticas.

APLICAÇÃO Na construção: A indústria da construção recebeu um notável reforço do plástico através de tubos de encanamento, válvulas, sifões, revestimento de paredes, piso, gabinetes para pia, box para banheiro, etc. Em desenvolvimento, temos a casa feita de placas plásticas.

_________________



11

No trânsito: As lentes dos semáforos foram substituídas por policarbonato, o mesmo material que é utilizado nos capacetes dos astronautas. Está presentes em aviões, navios, automóveis e transportes coletivos, devido sua alta versatilidade. Nos esportes: Barcos, tacos, bolsa, tênis, raquetes, redes, etc em tudo o plástico está presente. Atualmente a grama sintética de poliestireno tem sido utilizada com grande sucesso nos estádios. Na medicina: O polietileno de alta densidade tem sido utilizado com sucesso na fabricação de próteses para substituir as articulações do quadril, dedos e joelho. Válvulas para o coração em plástico afastam o risco da rejeição. Isso sem citar o obvio como óculos, aparelhos de surdez, etc. Vidro inquebrável: O policarbonato é realmente inquebrável e transparente, 250 vezes mais forte que o vidro e 30 vezes mais resistente que o acrílico. Papel de plástico: Nem o papel que parecia tão fatalmente dependente da celulose da madeira escapa do avanço esmagador do plástico. Já se fazem livros e jornais a base de polietileno. Embalagens: Neste campo o plástico impôs seu domínio, deslocando o vidro, a madeira, o alumínio, o papel e o papelão. As embalagens plásticas são seguras, de fácil transporte e apresentam baixo custo e ótima apresentação. Aparelhos eletrodomésticos e eletro-eletrônicos: Os plásticos substituíram os metais na indústria de eletrodomésticos devido a sua versatilidade e aparência.

_________________



12

REFERÊNCIAS SENAI. MG. Tecnologia de materiais: materiais II. Belo Horizonte: SENAI/MG, 1998. 69 p. ISBN 8586909297 (broch.) WIEBECK, Hélio; HARADA, Júlio. Plásticos de engenharia: tecnologia e aplicações. : Artliber, 2005. 349 p. ISBN 858809827X (broch.)

_________________



13

CAPÍTULO 2 PROCESSOS DE PREPARAÇÃO DE MONÔMEROS E POLÍMEROS

INTRODUÇÃO O enorme crescimento da indústria petroquímica, a partir da II Guerra Mundial, propiciou o fornecimento da matéria-prima para o desenvolvimento da indústria de monômeros e, paralelamente, da indústria de polímeros. No princípio era utilizado o carvão como matéria-prima. Apenas em meados dos anos 50 aconteceu a substituição por petróleo. A vantagem desta substituição estava em que se poderia aproveitar racionalmente aquela parcela do refino, até aquela época sem valor, que no craqueamento (quebra) do petróleo era utilizado como produto secundário. Para mostrar a importância do petróleo na civilização moderna, especialmente na indústria de monômeros e polímeros observe o esquema a seguir. Petróleo (100%)

Diesel e óleo para aquecimento (70%)

Nafta (20%)

Gaseificação 13%

Matéria-prima para ind. uim 7%

Polímeros (4%)

Polietileno (PE) Cloreto de polivinila (PVC)

Outros (10%)

Poliuretano (PUR)

Polipropileno (PP)

Outros produtos químicos (3%)

Poliamida (PA) Poliéster (UP)

Poliestireno (PS)

Neste esquema pode-se observar a participação de cada produto fabricado a partir do petróleo no total desta matéria-prima. Fica claro que apenas 4% deste total é utilizado para a produção de polímeros, especialmente os plásticos. Cada tipo de polímero produzido, em seus compósitos, são utilizados em diversos utensílios do _________________



14

nosso cotidiano como baldes, tubulações de água, espumas, seringas, telefones, entre outros. Veja no próximo quadro alguns polímeros bastante conhecidos e suas matérias base, que podem ser o petróleo, o gás natural e o carvão.

MONÔMEROS Principais fontes de monômeros

Cerca de 5 milhões de compostos orgânicos já foram identificados, entretanto, apenas 60.000 tem importância comercial e são usados na industria química. Hoje a maioria das indústrias que produzem monômeros tem como fontes de matéria-prima o petróleo e o gás natural, ou rotas alternativas como óleos e o carvão. A grande utilização do petróleo e do gás natural se deve, principalmente, ao seu baixo custo de produção e à facilidade de transporte. Os compostos provenientes do petróleo são separados através de destilação fracionada, de acordo com seus diferentes pontos de ebulição. Alguns compostos isolados do petróleo são usados diretamente como monômeros, enquanto outros atuam como precursores para síntese de monômeros de estrutura mais complexa. Apesar dos materiais inorgânicos serem muito abundantes, geralmente, não são viáveis como monômeros, pois as ligações inorgânicas são vulneráveis ao ataque do oxigênio e da umidade. Apenas os silicones, os fosfazenos e os vidros não possuem este problema.

_________________



15

PREPARAÇÃO DE ALGUNS MONÔMEROS De acordo com a origem, os monômeros podem basicamente ser classificados em dois grandes grupos: os que provêm de fontes fósseis e os que são oriundos de fontes renováveis. No primeiro caso, incluem-se: carvão, petróleo, gás natural e xisto betuminoso. No segundo caso, existem matérias-primas de fontes vegetais e animais, cujo interesse econômico é específico e depende de uma diversidade de fatores, além dos aspectos técnicos. CARVÃO Do carvão, como fonte desta indústria, pode-se obter o carbeto de cálcio (carbureto), que dá origem ao acetileno (precursor), do qual se derivam muitos monômeros tais como: etileno, cloreto de vinila, acetato de vinila, acrilonitrila, cloropreno e melamina. PETRÓLEO E GÁS NATURAL Outra fonte de obtenção de monômeros é o petróleo ou gás natural. Para o caso do petróleo, a fração conhecida como nafta, por craqueamento, produz etileno e outras olefinas. Do etileno (eteno), pode-se produzir além dos já citados para o caso do etileno proveniente do carvão, outros monômeros como: etilenoglicol, óxido de etileno, acrilato de metila e estireno. Outros hidrocarbonetos como olefinas (propileno e butenos), alcanos (butano) e aromáticos (benzeno) podem gerar os monômeros: acrilonitrila e acrilato de metila; butadieno e anidrido maléico, fenol, ácido adípico, caprolactama, hexametilenodiamina, respectivamente.

FONTES DIVERSAS DE MONÔMEROS Outras fontes de monômeros: óleo vegetal, gases e outros compostos orgânicos. O ricinoleato de glicerila é um precursor do monômero ácido ômegaaminoundecanóico. De gases como CO, CO 2, CH4 e fosgênio podem-se produzir monômeros como aldeído fórmico, uréia, aldeído fórmico e diisocianato de alquileno, respectivamente. O cloreto de metila pode originar o dimetildiclorosilano, enquanto que o clorofórmio pode originar o tetraflúoretileno. _________________



16

SIGLA DOS POLÍMEROS Seguindo normas internacionais (geralmente em inglês) os polímeros são caracterizados por seqüências de letras (abreviaturas) que representam a sua estrutura química. Letras complementares (códigos) caracterizam a utilização, aditivos e propriedades básicas como densidade ou viscosidade. Exemplos: ABS – Copolí(acrílico/butadieno/estireno), em inglês: acrylic/butadyene/styrene LDPE – Polietileno de baixa densidade, em inglês: Low Density Polyetilene BR – Elastômero de polibutadieno, em inglês: Butadyene Rubber E assim sucessivamente. Eis, mais alguns exemplos:

_________________



17

CLASSIFICAÇÃO DOS POLÍMEROS Além dos polímeros clássicos produzidos e comercializados há alguns anos, a cada dia, novos polímeros surgem oriundos das pesquisas científicas e tecnológicas desenvolvidas em todo o mundo. Logo, devido a grande variedade de materiais poliméricos existentes, torna-se necessário selecioná-los em grupos que possuam características comuns, que facilitem a compreensão e estudo das propriedades desses materiais. Portanto, com este objetivo, os polímeros foram classificados de acordo com suas estruturas químicas, características de fusibilidade, comportamentos mecânicos, tipos de aplicações e escala de produção. A seguir, um resumo dessas classificações: Classificações baseadas em diversos critérios

_________________



18

Classificação baseada no tipo de monômero e estrutura do polímero (reação de polimerização)

PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são conseqüência principalmente de sua alta massa molecular. Quanto maiores as macromoléculas, melhores suas propriedades mecânicas. Os polímeros são constituídos de moléculas formadas pelo encadeamento de milhares ou milhões de átomos. Por serem muito longas, estas cadeias se entrelaçam formando um emaranhado que interage fortemente. Esta é uma das razões da grande resistência mecânica dos polímeros, o que possibilita que sejam utilizados na confecção de muitos objetos, tais como móveis, peças automotivas e peças para construção civil. Se as cadeias de macromoléculas estiverem não apenas entrelaçadas, mas unidas através de ligações químicas, as chamadas ligações cruzadas, a resistência mecânica é aumentada, permitindo a confecção de peças e objetos bastante resistentes. Estes polímeros conseguem suportar condições relativamente drásticas de uso, como choques, atritos ou tração. Outras vantagens da presença de muitas ligações cruzadas entre as cadeias de macromoléculas são a estabilidade e resistência térmica.

_________________



19

São propriedades como resistência mecânica, resistência térmica, estabilidade frente a substâncias químicas, resistência elétrica, permeabilidade a gases etc. que irão determinar como o polímero vai ser utilizado. De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros podem ser classificados como elastômeros, fibras, plásticos rígidos ou plásticos flexíveis. É possível obter polímeros com propriedades e características tecnológicas préestabelecidas através do controle sistemático das reações de polimerização. Fatores como condições de reação (temperatura, pressão, catalisadores etc.), introdução de substâncias capazes de promover reticulações e/ou copolimerizações, são determinantes. Uma prática bastante comum na indústria de polímeros é a adição de substâncias denominadas aditivos, que conferem propriedades especiais à resina polimérica. As fibras são matérias termoplásticas que possuem cadeias poliméricas posicionadas paralelamente em sentido longitudinal. Elas apresentam alta resistência à deformação, mas podem sofrer alongamentos. São comumente utilizadas na confecção de roupas. Ex.: raiom, nylon , viscose, acetato de celulose etc. Denomina-se elastômero um polímero que pode sofrer alongamentos reversíveis muito grandes. São utilizados, por exemplo, na confecção de pneus, sola de sapatos etc. A borracha natural apresenta propriedades elásticas e é um elastômero. Ela é obtida a partir do látex extraído da planta chamada seringueira, a Hevea brasiliensis . O processo de vulcanização da borracha por aquecimento com enxofre, proposto por Charles Goodyear em 1839, conferiu à borracha propriedades tais como resistência mecânica e térmica, expandindo o seu uso em todo o mundo. A seguir, algumas considerações particulares sobre propriedades dos polímeros: Densidade

Os polímeros apresentam uma densidade relativamente baixa se comparados a outros materiais. A faixa de variação de densidade destes materiais estende-se de aproximadamente 0,9 g/cm 3 ate 2,3 g/cm3. Mais leves que metais ou cerâmica. Exemplo: o PE é 3 vezes mais leve que o alumínio e 8 vezes mais leve que o aço. Motivação para uso na indústria de transportes, embalagens, equipamentos de esporte... _________________



20

Condutibilidade térmica A condutibilidade térmica dos polímeros situa-se na faixa de 0,15 a 0,5 W/mK. Um motivo para baixa condutibilidade térmica destes materiais é a falta de elétrons livres no material. Uma desvantagem da péssima condutibilidade térmica aparece no processamento dos polímeros. O calor necessário para o processamento só pode ser introduzido lentamente, e no final do processamento, também é novamente de difícil remoção. A condutividade térmica dos polímeros é cerca de mil vezes menor que a dos metais. Logo, são altamente recomendados em aplicações que requeiram isolamento térmico, particularmente na forma de espumas. Condutibilidade elétrica Em geral os polímeros conduzem muito mal a energia elétrica. Eles têm elevada resistência e com isso baixa condutibilidade em comparação a outros materiais. A resistência elétrica dos polímeros é dependente da temperatura e diminui com o aumento da temperatura. A razão para a baixa condutibilidade elétrica é a mesma para a térmica, a falta de elétrons livres. Observando esta propriedade os polímeros são altamente indicados para aplicações onde se requeira isolamento elétrico. Pode-se melhorar sua condutibilidade elétrica introduzindo-se pós metálicos nesses materiais. A adição de cargas especiais condutoras (limalha de ferro, negro de fumo) pode tornar polímeros fracamente condutores, evitando acúmulo de eletricidade estática, que é perigoso em certas aplicações. Há polímeros especiais, ainda em nível de curiosidades de laboratório, que são bons condutores. O Prêmio Nobel de Química do ano 2000 foi concedido a cientistas que sintetizaram polímeros com alta condutividade elétrica. Permeabilidade a luz Os termoplásticos amorfos como o PC, PMMA, PVC bem como a resina UP, não se diferenciam consideravelmente em sua transparência do vidro que chega a 90%, isto corresponde a um nível de transmissão de 0,9. Porém uma desvantagem dos polímeros é que influencias do meio ambiente, como por exemplo, atmosfera ou variação de temperatura, pode causar turbidez e com isso, piora a transparência. _________________



21

Resistência à corrosão As ligações químicas presentes nos plásticos (covalentes/Van der Walls) lhes conferem maior resistência à corrosão por oxigênio ou produtos químicos do que no caso dos metais (ligação metálica). Isso, contudo, não quer dizer que os plásticos sejam completamente invulneráveis ao problema. Ex: um CD não pode ser limpo com terebintina, que danificaria a sua superfície. De maneira geral, os polímeros são atacados por solventes orgânicos que apresentam estrutura similar a eles. Ou seja: similares diluem similares . Porosidade O espaço entre as macromoléculas do polímero é relativamente grande. Isso confere baixa densidade ao polímero, o que é uma vantagem em certos aspectos. Esse largo espaçamento entre moléculas faz com que a difusão de gases através dos plásticos seja alta. Em outras palavras: esses materiais apresentam alta permeabilidade a gases , que varia conforme o tipo de plástico. A principal conseqüência deste fato é a limitação dos plásticos como material de embalagem, que fica patente no prazo de validade mais curto de bebidas acondicionadas em garrafas de PET. Por exemplo, o caso da cerveja é o mais crítico. Essa permeabilidade, contudo, pode ser muito interessante, como no caso de membranas poliméricas para remoção de sal da água do mar.

PROPRIEDADES MECÂNICAS INTERESSANTES Alta flexibilidade, variável ao longo de faixa bastante ampla, conforme o tipo de polímero e os aditivos usados na sua formulação; Alta resistência ao impacto. Tal propriedade, associada à transparência, permite substituição do vidro em várias aplicações. Quais seriam? lentes de óculos (em acrílico ou policarbonato), faróis de automóveis (policarbonato), janelas de trens de subúrbio, constantemente quebradas por vândalos (policarbonato); contudo, a resistência à abrasão e a solventes não é tão boa quanto à do vidro. Lentes de acrílico riscam facilmente e são facilmente danificadas se entrarem em contato com solventes como, por exemplo, acetona! _________________



22

Baixas Temperaturas de Processamento - Conformação de peças requer

aquecimento entre Tamb e 250oC. Alguns plásticos especiais requerem até 400 oC. Disso decorre baixo consumo de energia para conformação e requer equipamentos mais simples e não tão caros quanto para metais ou cerâmica. Ajuste Fino de Propriedades através de Aditivação - Cargas inorgânicas minerais inertes (ex. CaCO3) permitem reduzir custo da peça sem afetar propriedades. Exemplo: piso de vinil/cadeiras de jardim (PP), que contém até 60% de cargas. Uso de fibras (vidro, carbono, boro) ou algumas cargas minerais (talco, mica, caolim) aumentam a resistência mecânica; As cargas fibrosas podem assumir forma de fibras curtas ou longas, redes, tecidos. Negro de fumo em pneus (borracha) e filmes para agricultura (PE) aumenta resistência mecânica e a resistência ao ataque por ozônio e raios UV. Aditivos conhecidos como plastificantes podem alterar completamente as características de plásticos como o PVC e borrachas, tornando-os mais flexíveis e tenazes. A fabricação de espumas é feita através da adição de agentes expansores, que se transformam em gás no momento da transformação do polímero, quando ele se encontra no estado fundido.

REFERÊNCIAS Os plásticos. Disponível em . Acesso em 20/05/08. Curso básico de plásticos. Disponível em . Acesso em 10 junho 09. MANO, Eloísa B. Introdução a Polímeros. 1ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1985. MICHAELI, W et al. Tecnologia dos Plásticos. 1ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1995.

_________________



23

CAPÍTULO 3 POLÍMEROS E A INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA

INTRODUÇÃO A substituição pela indústria automobilística de materiais tradicionais por plástico se deu de forma gradativa ao longo de vários anos, mas apenas décadas de 1980 e 1990 é que o ritmo dessa substituição se acelerou. Razões diversas, tanto econômicas, quanto tecnológicas, influenciaram o andamento dessa mudança. As crises do petróleo de 1973 e de 1979 trouxeram a conscientização para o problema da escassez de combustível e para a vulnerabilidade do uso indiscriminado de recursos naturais de fontes não-renováveis. Essas crises podem ser consideradas como o momento decisivo da tomada de posição quanto à construção de carros mais eficientes, seguros, confortáveis e que consumissem menos combustível. Pode-se dizer, porém, que somente após a superação de limitações tecnológicas, com o desenvolvimento de polímeros de alto desempenho, é que os plásticos passaram a fazer parte essencial dos automóveis. Hoje, considerando-se o volume dos materiais, são usados mais plásticos do que aço na construção de um veículo, devido ao grande número de aplicações que os polímeros encontraram nesse produto. A média de 30 quilos de polímeros empregada por veículo, na década de 70, passou a representar cerca de 180 quilos no final da década de 1990. A indústria automobilística e os polímeros

Os plásticos têm demonstrado um alto índice de confiabilidade e muitas vantagens sobre os materiais tradicionais que vieram a substituir, tais como o aço, o alumínio e o vidro, por exemplo. Além de permitir maior flexibilidade de projeto e economia na produção, sua baixa densidade é essencial para a redução do consumo de combustíveis, uma vez que a substituição de materiais diversos por cerca de 100 quilos de plástico, em um carro pesando 1 tonelada, trará uma economia de combustível de 7,5%. Aproximadamente, para 100 quilos de peças plásticas utilizadas em um veículo, 200 a 300 quilos de outros materiais deixam de ser consumido, o que se reflete em seu peso final. Assim, um automóvel, com uma vida útil de 150 mil _________________



24

quilômetros, poderá economizar 750 litros de combustível devido a utilização dos plásticos. Dados norte-americanos informam que, como são produzidos naquele país 15 milhões de carros/ano, quase 20 milhões de litros de gasolina são economizados e 4,7 milhões de toneladas de dióxido de carbono deixam de entrar na atmosfera devido ao uso de peças plásticas. No que se refere especificamente a itens de segurança, os polímeros possibilitam a fabricação de pára-choques com propriedades de absorção de impacto, air-bags , proteções contra impacto lateral (que não lascam ou fraturam) e cintos de segurança, diminuindo de forma marcante os casos fatais em acidentes. A Tabela 1 apresenta uma relação das principais vantagens e desvantagens identificadas no que se refere ao uso do plástico como parte integrante do automóvel. Observa-se que a relação proposta não esgota o assunto, que é muito mais amplo e complexo. De uma forma geral, pode-se depreender que a principal vantagem advinda do uso de plásticos se refere à economia, tanto de combustível quanto de investimentos em produção.

_________________



25

Por outro lado, existe a possibilidade de sofisticação do design , o uso de formas e soluções menos tradicionais e o aumento de segurança. Quanto às desvantagens apontadas, elas se referem a itens que são comuns a maioria dos materiais plásticos. Entretanto, de acordo com a especificação necessária do material a ser utilizado, pode existir um tipo de polímero especialmente produzido para atender às exigências de uso, superando uma desvantagem encontrada em um plástico comum. Por exemplo, a mistura de poli(óxido de metileno) e poliamida, disponível no mercado sob o nome de Noryl (marca registrada da GE), é um material com características especiais para receber pintura, além de ter excelente resistência ao impacto e altíssima estabilidade dimensional. Ainda, o poli(sulfeto de fenileno) é um material com alta resistência à chama, o que o torna ideal para aplicações que exijam esse tipo de propriedade. Foram produzidos no mundo, em 2000, cerca de 59 milhões de veículos. No Brasil, a produção em 2000 foi de 1,7 milhões de veículos e o faturamento dessa indústria, no valor de US$ 20 milhões, representou 10,2% do PIB industrial brasileiro daquele ano, o que demonstra sua importância no cenário do país. Com base nesses números, partindo-se do princípio que um automóvel médio pesa em torno de 1 tonelada, e que cada veículo usa cerca de 100 quilos de plástico, isto é, aproximadamente 10% de seu peso, pode-se estimar que em 2000 a indústria automobilística mundial consumiu em torno de 6 milhões de toneladas de plástico. No Brasil, esse cálculo leva a um montante em torno de 170 mil toneladas de plástico. A Tabela abaixo, elaborada a partir da contribuição de diversos autores, apresenta os principais polímeros utilizados na indústria automobilística, as propriedades que os fazem ser especiais para a finalidade, as peças produzidas, bem como seus fornecedores no Brasil.

Polímeros Polietileno de alta densidade (HDPE) (Fabricante no Brasil: Braskem; Ipiranga; Politeno; Solvay) Polipropileno

Propriedades Resistência a calor Resistência a solventes Baixa permeabilidade Boa processabilidade Baixo custo

Bombona de reserva; Caixa do triângulo de emergência; Proteção anti-cascalho; Reservatório de água do pára-brisa; Sistema de distribuição de combustível; Tanque de combustível;

Alta resistência química e

Bandeja traseira (sobre o porta-malas); Caixa

_________________


Peças Produzidas


(PP) e suas composições

a solventes Boa estabilidade dimensional (Fabricante no Flexibilidade Brasil: Durabilidade Borealis/Braskem Baixos custos ; Branco/Dow; Excelente balanço Braskem; impacto/rigidez Ipiranga; Boa resistência às Polibrasil) intempéries Boa resistência a riscos

Poli(óxido de metileno) (POM) e seus copolímeros

Excelente estabilidade dimensional; Baixa absorção de água Resistência à fricção Alta resistência à fadiga

(Não fabricado no Brasil)

_________________


26

da bateria; Caixa de calefação; Caixa de ferramentas; Caixa de primeiros socorros; Caixa do cinto de segurança; Caixa do retrovisor interno; Caixa elétrica central; Calotas; Carpetes; Cobertura da bateria (proteção da parte superior, prevenção contra curto-circuito); Cobertura do volante; Cobertura dos amortecedores; Conduto de aspiração de ar; Condutos de ar; Condutos de ar; Conjunto de regulagem dos bancos; Console; Corpo do filtro de ar; Depósito de expansão da água de refrigeração do motor; Depósito do fluido de freio; Empunhadura do freio de mão; Estribo de acesso das portas; Frisos laterais; Grades de circulação de ar; Inserto (alma) do encosto de cabeça; Inserto (alma) do quebra-sol; Inserto do descansa braço; Painéis das portas; Painel de instrumentos; Pára-choques; Porta-cassetes; Porta-luvas; Proteção da borda dos páralamas; Proteção da correia dentada; Proteção do ventilador do radiador; Revestimento da coluna de direção; Revestimento das colunas; Revestimento do marco da porta; Revestimento do porta-malas; Revestimento do teto (interno); Revestimento dos bancos; Revestimento interior dos páralamas; Revestimento interior traseiro; Revestimento lateral do teto (interno); Spoiler traseiro (porta-malas); Spoiler traseiro (teto); Tampas da bateria; Ventilador Movimentação dos vidros das portas; Manivela de movimentação dos vidros das portas; Guia dos vidros das portas; Engrenagens do moto redutor do sistema de movimentação dos vidros das portas; Limpadores de pára-brisa; Engrenagens do moto redutor do sistema de acionamento do limpador; Cintos de segurança; Ancoragem do cinto de segurança na coluna do veículo; Dispositivo de retração; Espelhos retrovisores; Coxim e elementos deslizantes; Carcaça e engrenagens do moto redutor do sistema de movimentação do espelho; Suporte do espelho retrovisor; Fechaduras; Carcaça do mecanismo de fechamento; Corpo


27

de fechamento da tampa do porta malas; Engrenagens do sistema de fechamento centralizado; Circuito de combustível; Bóia do carburador; Carcaça do filtro de combustível; Componentes da bomba de combustível; Gargalo de alimentação do combustível; Tampa do gargalo de alimentação de combustível; Válvula anti-retorno de combustível Exterior Alavanca da abertura das portas; Grampos para instalação dos frisos laterais; Guias de movimentação do teto solar; Parte dos párachoques Interior Alavanca de rebatimento do encosto dos bancos dianteiros (veículos de 2 portas); Alavanca de abertura da tampa do porta malas; Alavancas de comando dos limpadores de pára-brisa e das setas; Guia de deslocamento dos bancos; Manivela de regulagem de posição do encosto dos bancos; Suporte do quebra-sol Suporte do encosto de cabeça; Tampa dos alto-falantes; Sistemas de frenagem, transmissão, amortecimento e direção; Elemento de regulagem dos faróis; Elementos deslizantes da coluna de direção; Engrenagens do sistema de embreagem; Suporte da alavanca das marchas; Terminais do chicote de cabos; Válvula do servo-freio; Sistema de calefação; Alavancas de regulagem; Engrenagens dos comandos do sistema de calefação Outros Manivela de movimentação do teto solar; Partes do macaco para elevação do veículo; Pistão do sistema de transmissão hidráulica; Rotor da bomba d’água; Terminal do cabo de embreagem Polímeros fluorados Politetrafluoroeti-

Alta resistência térmica Resistência a óleo Resistência a agentes

_________________


Bomba de combustível elétrica; Elemento deslizante do amortecedor; Elemento deslizante do freio; Guia do pistão


leno (PTFE) e suas composições

28

químicos

do amortecedor; Indicador de desgaste de freio

Boa resistência mecânica Boa resistência térmica Boa estabilidade dimensional Baixa absorção de água Isolamento elétrico

Ancoragem dos retrovisores laterais; Caixa de conectores do sistema elétrico; Calota; Carcaça da bomba do circuito de água para o pára-brisa; Carcaça do moto redutor do sistema de movimentação dos vidros; Carcaça do motoredutor dos limpadores de pára-brisa; Carcaça do sistema de ignição (distribuidor); Carcaça dos faróis; Cinzeiros; Comando do sistema de movimentação dos vidros; Conectores; Elementos de regulagem dos faróis; Estojo de fusível; Grades; Palhetas dos limpadores de pára-brisa; Páralama; Pistão do servofreio; Porta-escovas de motores elétricos; Relés; Suporte do regulador dos retrovisores laterais; Tampa do air-bag Conectores; Porta-escovas de motores elétricos; Suporte da bobina

(Fabricante no Brasil: Du Pont (*)

Poli(teleftalato de butileno) (PBT) Poli(teleftalato de butileno) de alto impacto (PBT-HI) (Fabricante no Brasil: GE (*) Rhodia )

Polímeros de Líquido cristalino (LCP) (Não Fabricado no Brasil) Poli(sulfeto de fenileno) (PPS) (Não Fabricado no Brasil)

Policarbonato (PC) (Fabricante no

Resistência ao calor Auto-retardante de chama Baixa absorção de água Alta resistência mecânica Excelente resistência química Fácil processabilidade Elevada rigidez Excelentes propriedades mecânicas Transparência a microondas Excelentes propriedades elétricas Fácil processabilidade Auto-retardamento de chama Semelhança a vidro Alta resistência ao impacto Boa estabilidade

_________________


Carcaça dos faróis; Paletas da bomba de vácuo; Suporte da bobina; Suporte do portaescovas do motor de refrigeração; Válvulas do filtro de ar

Faróis; Lanternas; Painel de instrumento


Brasil: GE (*) e Policarbonato )

Poliuretano (PU) (Fabricante no Brasil: Basf, Bayer, Resana ) Poliamida (PA) (Fabricante no Brasil: Mazzaferro, Rhodia )

Poli(metacrilato de metila) (PMMA) (Fabricante no Brasil: Metacryl ) Copoli(estirenobu tadienoacrilonitril a) (ABS)

dimensional Boas propriedades elétricas Boa resistência às intempéries Resistência à chama Capacidade de refletir a luz Estabilidade a radiações de ultravioleta Excepcional resistência a abrasão Absorvedor de energia Isolamento acústico Fácil processabilidade Boa processabilidade Resistência à tensão Resistência a alta temperatura Excelente estabilidade dimensional Semelhança ao vidro Boa resistência química Alta resistência às intempéries Transparência

Resistência à corrosão Alta resistência química Ótima processabilidade Resistência ao impacto Resistência a baixas (Fabricante no temperaturas Brasil: GE (*), Grande estabilidade dimensional Bayer ) Copoli(estirenoac Resistência à intempéries rilonitrila) Ótima processabilidade (SAN) Resistência ao impacto Resistência a baixas (Fabricante no temperaturas Brasil: Bayer ) Poli(cloreto de Alta resistência à chama vinila) (PVC) Semelhança a couro Flexibilidade de (Fabricante no processamento Brasil: Braskem, _________________


Pára-choque; Estofamento dos bancos; Coxins; Tapes Suporte do motor; Enchimento do pára-choque;

Dutos de captação de ar; Engrenagens; Conectores de sistema de injeção; Sistema de freio de estacionamento; Escaninho do airbag Fibras óticas; Lanternas; Protetor de chuva nas janelas

Grades; Calotas; Painel de instrumentos; Carcaça de lanterna

Grades de ventilação

Filtros de ar e de óleo; Revestimento de bancos; Painéis e interiores; Revestimento de fios e cabos elétricos

29


30

Solvay )

Poli(óxido de metileno)/ poliamida (Noryl GTX) (Fabricante no Brasil: GE (*))

Poli(tereftalato de butileno)/ Policarbonato (Xenoy) (Fabricante no Brasil: GE (*))

Poli(tereftalato de etileno) (PET) (Fabricante no Brasil:

Boa resistência a impacto Alta resistência a solventes Boa resistência a alta temperatura Baixa absorção de umidade Fácil colagem e pintura Ótima processabilidade Excepcional brilho Excelente resistência mecânica Excelente resistência química Alta resistência às intempéries Resistência a altas temperaturas Retenção de cor Resistência a ultravioleta Alta resistência mecânica Alta resistência térmica Alta resistência química Transparência Alta impermeabilidade Fácil processabilidade

Pára-lama

Painel de instrumento Pára-choque Painel lateral externo Ponteira de pára-choque Spoilers

Carcaça de bombas; Carburador; Limpador de parabrisa; Componenteselétricos

Braskem, Fibra Nordeste, Rhodia )

Automóveis, polímeros e inovação tecnológica

Em nível internacional, o relacionamento entre as indústrias de polímeros e de veículos tem sido intenso e bastante profícuo. Conforme observado anteriormente, a presença de peças plásticas nos automóveis foi fundamental para se conseguir melhores padrões de segurança, economia de combustível e flexibilidade de manufatura. Ao longo dos anos, os consumidores se tornaram mais exigentes em relação aos produtos que adquirem. Eles querem carros que tenham alta performance, porém não consideram menos importantes itens como confiabilidade, segurança, conforto, economia, estilo, preço competitivo e, cada vez mais, respeito ao meio ambiente. Somente os materiais plásticos podem responder aos desafios advindos dessas demandas conflitantes. Ainda, a crescente personalização que o consumidor espera _________________



31

dos veículos, fazendo com que aumentem os chamados produtos tailor-made , faz prever que a diversidade se tornará, em pouco tempo, a regra em vez de exceção – e somente a versatilidade e fornecedores dos polímeros e composições, a partir de matéria-prima importadas a flexibilidade dos plásticos permitirão que se fabriquem diferentes carros, baseados no mesmo chassi. Prevê-se, portanto, que essas duas indústrias não deverão dissociar seus rumos por muitos e muitos anos de modo a, cada vez mais, cumprir o desafio de fabricar veículos seguros, econômicos e confortáveis, dentro de avançados padrões tecnológicos. No que se refere ao Brasil, pode-se afirmar que a indústria automobilística foi uma das grandes catalisadoras da introdução de inovações tecnológicas na indústria de polímeros. Isto se tornou mais real a partir da fabricação no país dos “carros mundiais”, quando as subsidiárias nacionais das montadoras passaram a exigir produtos que tivessem os mesmos padrões aprovados pelas suas matrizes, em seus países de origem. A indústria automobilística encontra no Brasil um grande fabricante de polímeros para usos gerais e para alguns usos especiais e que está preparado, por esforço próprio, para atender, através de fornecimento tailor-made , às crescentes exigências das montadoras. Essa autonomia tecnológica também faz com que o país seja um importante fabricante de compostos poliméricos, especialmente desenvolvidos para suprir as necessidades dessas montadoras. Além disso, a indústria de polímeros no Brasil é, de longe, a mais importante da América do Sul, sendo, por isso, um destacado fornecedor para montadoras de automóveis em outros países latinos, especialmente a Argentina. Entretanto, conforme já mencionado, peças plásticas, que demandem situações extremas de uso, são confeccionadas no país a partir de matéria-prima importada. Essas peças utilizam polímeros que representam o que existe de mais avançado tecnologicamente na área. Por um lado, sabe-se que as quantidades demandadas por esses materiais no país são pequenas, não justificando a produção dos mesmos em escalas mínimas que seriam, na melhor das hipóteses, anti-econômicos. Por outro lado, existe todo um processo de não globalização tecnológica na área de polímeros, centralizando em poucos fornecedores mundiais.

_________________



32

É de se esperar que haja grande dificuldade para que empresas nacionais consigam licenciar o que existe de mais atual em matéria de tecnologia em polímeros, caso desejem produzir no país esses materiais mais sofisticados. A realidade nacional mostra a existência de empresas produtoras de polímeros excessivamente comprometidas com P&D de curto prazo, tentando adaptar seus produtos às condições do país e diferenciá-los para ganhar nichos de mercado, nos quais conseguem se fazer competitivas face às multinacionais de grande porte e nisso elas se destacam com grande sucesso. Essas empresas, contudo, negligenciam os desenvolvimentos de longo prazo, que trazem consigo um alto grau de incerteza e de imprevisibilidade, mas que poderiam garantir altos ganhos (tanto financeiro, quanto de competitividade) no futuro.

REFERÊNCIA Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 13, nº 2, p. 107-114, 2003

_________________



33

CAPÍTULO 4 RECICLAGEM DE POLÍMEROS INTRODUÇÃO Desde o advento da descoberta dos polímeros até os dias atuais, este material tem sido descartado no meio ambiente, pelo mundo, de maneira indiscriminada e rápida. Tanto que o aumento da presença deste material em lixões, aterros sanitários e no meio ambiente em geral não foi por acaso. Em países da América do Norte e europeus, principalmente estes últimos, há uma crescente preocupação com a presença desses materiais poluidores que demoram muitos anos para se degradarem mesmo estando em aterros. Alguns países já utilizam os plásticos descartados como energia na reciclagem energética, mas, o método de reciclagem mais usado ainda é a reciclagem mecânica. Já em países em desenvolvimento como o Brasil, a utilização de materiais descartados ainda não é uma constante. Porém, quem trabalha com reciclagem ainda peca por ignorar processos de identificação dos materiais plásticos, este que é de suma importância no caso de se trabalhar com plásticos pós-consumo. Esta que pode ser desde uma identificação bem simples como a identificação por simbologias até as mais sofisticadas como espectroscopia por Infravermelho. Em vista disso tudo é importante o conhecimento dos processos de reciclagem a fim de verificar a importância da identificação dos materiais plásticos, mesmo a mais simples, para as empresas que trabalham com descartados e que são de suma importância para o meio ambiente e para a sociedade. É importante ressaltar que estes materiais, na sua maioria commodities, são os plásticos mais difundidos entre os transformadores desta matéria-prima, mas que não possuem as mesmas características dos materiais de engenharia. São também mais baratos e geralmente aplicados em produtos de grande demanda como é caso dos polietilenos, polipropileno, muito utilizados em embalagens.

_________________



34

AS FONTES DE SOLUÇÃO PARA EVITAR POLUIÇÃO Um dos caminhos para minimizar os problemas ambientais relacionados ao uso de plásticos é o uso de plásticos rapidamente degradáveis, que podem ser derivados de vegetais ou produtos petroquímicos modificados (de cadeia mais curta); outro é a reciclagem mecânica, que converte o material descartado em grânulos reutilizáveis; outro é a reciclagem química, que usa o material descartado como matéria-prima para plásticos novos; finalmente, há a alternativa da incineração sob condições controladas que, quando inclui o aproveitamento de energia gerada, pode ser chamado de reciclagem energética. Resumidamente podem-se considerar as seguintes fontes de solução para evitar a poluição por lixo sólido: Manejo de aterros sanitários Incineração Legislação e educação do povo Reciclagem de plásticos; Plásticos degradáveis; Não descartar os sacos de plástico do supermercado após uma só utilização. Reutilizar estes o maior número de vezes possível. Quando não for possível reutilizar os sacos, deposite-os nos locais apropriados para que possam ser reciclados; Preferir produtos que possibilitam a utilização de recargas: a utilização de recargas poupa matérias-primas e diminui os resíduos produzidos. Esta última década foi importante para a conscientização das pessoas sobre os danos que o uso indiscriminado dos recursos pode causar ao meio ambiente, levando o consumidor a assumir uma atitude mais crítica em relação às suas opções de consumo. Características de produtos, que até há pouco tempo não eram consideradas essenciais no processo de escolha, passaram a representar um peso na percepção das pessoas no ato da compra, favorecendo produtos com características de preservação ambiental, isto é, biodegradáveis, não-tóxicos, feitos com matérias-primas recicladas, entre outros.

_________________



35

Tratar o lixo sólido, ao qual os resíduos poliméricos pertencem, significa reduzir os seus impactos negativos no meio ambiente e também induzir a população a perceber e questionar a maneira mais correta de usufruir do meio no qual todos vivemos.

COLETA SELETIVA DO LIXO A maioria dos materiais plásticos são recicláveis. A reciclagem dos plásticos é uma solução viável, não só sob o ponto de vista econômico, mas também como forma de preservação do meio ambiente. A reciclagem de embalagens usadas permite produzir materiais de qualidade, novos objetos ou mesmo novas embalagens, num ciclo praticamente interminável, com ou sem adição de matéria-prima virgem. A reciclagem dos plásticos pode fazer-se partindo duma coleta seletiva do lixo, separando e identificando os diferentes materiais plásticos descartados. Esta separação é possível a partir de uma das propriedades físicas do plástico: a densidade. A diferença de densidade entre os diferentes polímeros é importante na separação mecânica dos plásticos.

CLASSIFICAÇÃO DO DESCARTE DE POLÍMEROS A classificação dos descartes poliméricos, principalmente os plásticos, pode ser da seguinte forma: Pós-industriais: Os quais provêm principalmente de refugos de processos de produção e transformação, aparas, rebarbas etc. Pós-consumo: São os descartados pelos consumidores, sendo a maioria proveniente de embalagens.

SIMBOLOGIA PARA PLÁSTICOS (ABNT) Antes de qualquer análise química ou física do polímero para a sua identificação, as diversas resinas podem ser facilmente reconhecidas através de um código utilizado em todo o mundo. O mesmo foi criado com o intuito de possibilitar a identificação imediata de uma resina reciclável, quando já conformada por processo anterior. _________________



36

Consistindo em sinais de representação, este código traz um número convencionado para cada polímero reciclável e/ou o nome do polímero utilizado, ou de preponderância, no caso de uma mistura de polímeros. Estes sinais são impressos no rótulo do produto ou estampados na própria peça. No Brasil, o código de identificação foi alocado pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, na norma NBR-13230 – Simbologias Indicadas na Reciclabilidade e Identificação de Plásticos, de acordo com o sistema apresentado na figura abaixo, onde também são indicados alguns dos usos mais comuns de cada resina.

Esta identificação é representada por um triângulo e um número correspondente. Os plásticos são representados por um triângulo eqüilátero, composto por três setas e o numero de identificação ao centro. O sistema de símbolos foi desenvolvido para auxiliar na identificação e separação manual de plásticos, já que não existe até o momento nenhum sistema automático de separação com esta finalidade. Se eventualmente, um destes símbolos não estiver presente no artefato a ser reciclado, há vários outros métodos simples para a sua identificação (densidade, teste da chama, temperatura de fusão e solubilidade).

PRINCIPAIS PLÁSTICOS RECICLÁVEIS

Transparente e inquebrável o PET é uma material extremamente leve. Usado principalmente na fabricação de embalagens de bebidas carbonatadas (refrigerantes), além da Indústria alimentícia. Está presente também nos setores hospitalar, cosméticos, têxteis etc. _________________



37

Material leve, inquebrável, rígido e com excelente resistência química. Muito usado em embalagens de produtos para uso domiciliar tais como: Detergentes, amaciantes, sacos e sacolas de supermercado, potes, utilidades domesticas, etc. Seu uso em outros setores também é muito grande tais como: Embalagens de óleo, bombonas para produtos químicos, tambores de tinta, peças técnicas etc.

Material transparente, leve, resistente a temperatura, inquebrável. Normalmente usado em embalagens para água mineral, óleos comestíveis etc. Além da indústria alimentícia é muito encontrado nos setores farmacêuticos em bolsas de soro, sangue, material hospitalar, etc. Uma forte presença também no setor de construção civil, principalmente em tubos e esquadrias.

Material flexível, leve, transparente e impermeável. Pelas suas qualidades é muito usado em embalagens flexíveis tais como: Sacolas e saquinhos para supermercados, leites e iogurtes, sacaria industrial, sacos de lixo, mudas de plantas, embalagens têxteis etc.

Material rígido, brilhante com capacidade de conservar o aroma e resistente às mudanças de temperatura. Normalmente é encontrado em pecas técnicas, caixarias em geral, utilidades domésticas, fios e cabos etc. Potes e embalagens mais resistentes

_________________



38

Material impermeável, leve, transparente, rígido e brilhante. Usado em potes para iogurtes, sorvetes, doces, pratos, tampas, aparelhos de barbear descartáveis, revestimento interno de geladeiras etc.

Neste grupo estão classificados os outros tipos de plásticos. Entre eles: ABS/SAN, EVA, PA etc. Normalmente são encontrados em peças técnicas e de engenharia, solados de calçados, material esportivo, corpos de computadores e telefones, CD'S etc.

PROCESSO DE RECICLAGEM DE POLÍMEROS Os diferentes polímeros (plásticos) para serem reciclados devem ser amolecidos a altas temperaturas, separadamente. A separação é, portanto, a primeira etapa do processo de reciclagem, tendo em conta diferentes propriedades físicas dos polímeros: densidade, condutividade térmica, temperatura de amolecimento etc. A densidade é um dos métodos mais simples e prático de separação e identificação dos diferentes polímeros. A tabela seguinte apresenta densidades de alguns dos plásticos mais vulgarmente utilizados: POL MEROS Densidade (g/cm3) Poli(tereftalato de etileno) – PET 1,29 – 1,40 Poli(etileno) de alta densidade – 0,952 – 0,965 PEAD Poli(cloreto de vinila) – PVC 1,30 – 1,58 (rígido) Poli(cloreto de vinila) – PVC 1,16 – 1,35 (flexível) Poli(etileno) de baixa densidade - 0,017 – 0,940 PEBD Polipropileno - PP 0,900 – 0,910 Poliestireno- PS (sólido) 1,04 – 1,05 Poliestireno – PS (espuma) Menor que 1,00 Densidade de alguns polímeros (g/cm 3) _________________



39

Podemos considerar quatro processos diferentes de reciclagem de plásticos: Reciclagem Primária Esta reciclagem não é mais do que o aproveitamento das aparas, das rebarbas e das peças defeituosas dentro da linha de montagem das próprias indústrias. Reciclagem Secundária É a reciclagem de parte dos produtos rejeitados existentes no lixo. Esta reciclagem é feita nas Unidades de Reciclagem. Mesmo no caso da coleta seletiva aonde o plástico vem relativamente limpo, o produto reciclado terá sempre uma qualidade técnica inferior ao material virgem, devido à presença de diversos tipos de plásticos existentes nesses refugos. O produto assim reciclado deverá ser utilizado apenas em situações em que tais alterações sejam perfeitamente aceitáveis. Atualmente já existem tecnologias disponíveis que possibilitam o uso simultâneo de diferentes resíduos plásticos, sem que haja incompatibilidade entre eles e a conseqüente perda de resistência e qualidade. A chamada “madeira plástica”, feita com

a mistura de vários polímeros reciclados, é um exemplo. Assim que são coletados, os plásticos passam pelas seguintes etapas: inspeção para eliminar elementos contaminantes e tipos inadequados de plástico; trituração e lavagem; separação com base na densidade; secagem; fundição; drenagem através de telas finas para remover mais elementos contaminantes; resfriamento e trituração em grânulos; revenda às empresas de plástico. 















Reciclagem Terciária É a transformação dos resíduos polímeros em monômeros e em outros produtos químicos através da decomposição química ou térmica. Após esta operação, o produto poderá ser novamente polimerizado, gerando novas resinas plásticas. _________________



40

É importante referir que os materiais obtidos por este processo necessitam de um tratamento dispendioso na purificação final, sendo só indicado para produtos de elevado valor econômico. Reciclagem Quaternária Neste caso o objetivo é a queima do plástico em incineradoras especiais gerando calor que pode ser transformado em energia térmica ou elétrica, em virtude do elevado valor calorífico dos plásticos. Existe, no entanto, um grande inconveniente neste processo, pois a queima do plástico gera gases de grande toxidade, contaminando de forma violenta o meio ambiente, o que exige que as incineradoras estejam dotadas de filtros especiais, de elevados custos.

PRODUTOS COM PLÁSTICO RECICLADO Quem apostar no mercado de reciclagem de plástico não precisa somente vender a matéria-prima reciclada para outras indústrias, pode também pode produzir seus próprios produtos. Veja abaixo uma lista do que pode ser produzido: Armários, mesas e cadeiras; vassouras, baldes, cabides, escovas e cerdas; garrafas e frascos (exceto para contato direto com alimentos e fármacos), sacolas e outros tipos de filmes; bonecas, carrinhos e outros brinquedos; bijuterias e objetos decorativos; telhas e painéis de fachada para construção civil; e “Madeira de plástico”. A reciclagem do plástico é extremamente eficiente - 100% do material são reaproveitados. Alguns críticos, contudo, afirmam que o processo de reciclagem afeta a qualidade do plástico. Realidade ou mito, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) não permite o emprego de plástico reciclado em embalagens de alimentos. Finalizando, podemos reforçar que... Além do sistema mecânico, a reciclagem pode ser química e energética. A reciclagem química reprocessa os materiais, por intervenção química (hidrogenação, gaseificação, quimólise e pirólise), transformando-os novamente em matéria-prima para indústrias. Já a reciclagem energética (ou recuperação energética) trata-se da recuperação dos plásticos através de processos térmicos. É uma espécie de incineração, com a diferença de que a energia gerada pela queima do plástico é reaproveitada. _________________



41

Para se ter uma idéia, 1 kg de plástico reciclado por recuperação energética gera energia equivalente à queima de 1 kg de óleo combustível. No Japão e nos EUA, por exemplo, já existem centenas de usinas térmicas em atividade, movidas a plástico. Por ser mais leve que os demais materiais, o plástico tem contribuído para reduzir a quantidade de lixo. Sem o plástico, o peso dos resíduos sólidos urbanos seria quatro vezes maior e o volume aumentaria duas vezes. Com o uso de plástico reciclado é possível economizar, até 50% de energia, no processo industrial. A reciclagem do plástico permite a poupança de matérias-primas não renováveis (petróleo)

REFERÊNCIAS Como funciona a reciclagem dos plásticos. Disponível em . Acesso em 20/05/08. FREUDENRICH, C. Como funciona o plástico. Disponível em . Acesso em 20/05/08. Identificação de plásticos. Disponível em . Acesso em 10/06/09. MANO, Eloísa B. Introdução a Polímeros. 1ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1985. Manual do Plástico. Disponível em . Acesso em 20/05/08. MICHAELI, W et al. Tecnologia dos Plásticos. 1ª ed. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 1995. Os plásticos. Disponível em . Acesso em 20/05/08. PIVA, Ana Magda; WIEBECK, Hélio. Reciclagem do Plástico. São Paulo: Artliber Editora, 2004. Polímeros e reciclagem. Disponível em . Acesso em 10/07/09. Simbologia para identificação de materiais. Disponível em Acesso em 10/06/09. _________________



42

CAPÍTULO 5 PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÕES DE POLÍMEROS

INTRODUÇÃO O processo de fabricação dos polímeros basicamente é focado no processo de Polimerização (processo de conversão de um monômero ou de uma mistura de monômeros em um polímero). Para fabricar os polímeros e seus compósitos, os químicos devem fazer o seguinte em escala industrial: Preparar as matérias-primas e os monômeros. Realizar reações de polimerização. Processar os polímeros em resinas de polímeros finais. Fabricar produtos com acabamento. Primeiro, eles começam com as diversas matérias-primas que formam os monômeros. Etileno e propileno, por exemplo, vêm do petróleo bruto, que contém os hidrocarbonetos que formam os monômeros. As matérias-primas de hidrocarboneto são obtidas com o processo de "craqueamento" utilizado no refinamento de petróleo e de gás natural. Assim que vários hidrocarbonetos são obtidos pelo craqueamento, são processados quimicamente para formar os monômeros de hidrocarboneto e outros monômeros de carbono (tais como estireno, cloreto de vinila, acrilonitrila) utilizados nos polímeros. Em seguida, os monômeros realizam reações de polimerização. As reações produzem resinas de polímero, que são coletadas para um novo processo. O processo pode incluir a adição de plastificantes, tintas e substâncias químicas resistentes ao fogo. As resinas de polímeros finais estão geralmente em forma de grânulos ou pellets. Por fim, as resinas de polímero são processadas em produtos plásticos finais. Geralmente, são aquecidos, moldados e deixados esfriando. 







PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS COMPÓSITOS 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 e viscoelasticidade. _________________



43

Nos materiais termofixos, que não polimerizam completamente antes do processamento na forma final, utiliza-se um processo em que ocorre uma reação 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 ação de um catalisador. Para conferir determinadas propriedades aos plásticos incorporam-se aditivos, tais como: Plastificantes – aumentam a processabilidade do plástico e garantem uma maior conformação e menor fragilidade do produto acabado. Estabilizadores – evitam a degradação dos plásticos por agentes físicos e químicos (calor, radiação UV,…)

Agentes anti-estáticos e anti-choque Corantes e pigmentos Retardantes de chama, entre outros. Os materiais poliméricos são também utilizados como ingrediente principal, noutros materiais: Tintas e vernizes, Adesivos, Compósitos de matriz polimérica etc. Produtos de plástico Os granulados e pellets de plástico podem ser transformados em produtos de várias formas tais como: folha fina, varão, chapas, revestimentos isolantes em fios elétricos, tubos, peças acabadas etc. A técnica usada para o processamento de um polímero depende basicamente: (1) de o material ser termoplástico ou termofixo. (2) da temperatura na qual ele amolece, no caso de material termoplástico. (3) da estabilidade química (resistência à degradação oxidativa e à diminuição da massa molar das moléculas) do material a ser processado. (4) da geometria e do tamanho do produto final. Os materiais poliméricos normalmente são processados em temperaturas elevadas (acima de 100oC) e geralmente com a aplicação de pressão. Os termoplásticos amorfos são processados acima da temperatura de transição vítrea e os semicristalinos acima da temperatura de fusão. Em ambos os casos a _________________



44

aplicação de pressão deve ser mantida durante o resfriamento da peça para que a mesma retenha sua forma. Os termoplásticos podem ser reciclados. Processamento de polímeros termofixos O processamento dos polímeros termofixos é geralmente feito em duas etapas: (1) Preparação de um polímero linear líquido de baixa massa molar (algumas vezes chamado pré-polímero) (2) Processamento do “pré-polímero” para obter uma peça dura e rígida (curada), geralmente em um molde que tem a forma da peça acabada. A etapa de “cura” pode ser realizada através de aquecimento ou pela adição de

catalisadores, em geral com a aplicação de pressão. Durante a “cura” ocorrem mudanças químicas e estruturais em escala molecular,

com formação de ligações cruzadas ou reticuladas. Os polímeros termofixos são dificilmente recicláveis, não são fusíveis, podem ser usados em temperaturas maiores do que as temperaturas de utilização dos termoplásticos, e são quimicamente mais inertes.

_________________



45

Técnicas de processamento Há diversos processos envolvidos nesta etapa, dependendo do tipo de produto. Processos Contínuos: Extrusão de filmes, extrusão de fibras. Preenchimento de molde: Moldagem por injeção, moldagem por compressão. Moldagem de pré-forma: Sopro, Conformação térmica. Moldagem gradual: Revestimento, Moldagem por rotação. Extrusão: os grânulos são aquecidos e misturados mecanicamente em uma longa câmara, forçados através de uma pequena abertura e resfriados com ar ou água. Este método é utilizado para fazer filmes plásticos, tubos, placas etc. Moldagem por injeção: os grânulos de resina são aquecidos e misturados mecanicamente em uma longa câmara, forçados sob bastante pressão para dentro de um molde que já esfriou. Este processo é utilizado para recipientes como embalagens de manteiga e iogurte. Moldagem por sopro: esta técnica é utilizada juntamente à moldagem por extrusão ou injeção. Os grânulos de resina são aquecidos e comprimidos em um tubo líquido, parecido com creme dental. A resina entra no molde frio e o ar comprimido é soprado para dentro do tubo da resina. O ar expande a resina contra as paredes do molde. Este método é utilizado para fazer garrafas plásticas. Moldagem por rotação: os grânulos de resina são aquecidos e resfriados em um molde que pode ser girado em três dimensões. A rotação distribui o plástico igualmente ao longo das paredes do molde. Esta técnica é utilizada para fazer objetos plásticos grandes e ocos (brinquedos, móveis, equipamentos esportivos, fossas, latas de lixo e caiaques). Principais processos: extrusão, moldagem por injeção, moldagem por sopro, moldagem por termoformação, moldagem por compressão, moldagem por transferência. Processamento de plásticos: Extrusão Processo Idêntico ao dos metais, mas efetuado com temperaturas mais baixas. Os produtos obtidos pelo processo de extrusão incluem tubos, varões, filmes e folhas, entre outras formas. _________________



46

A máquina de extrusão serve também para produzir misturas de materiais plásticos, para produção de formas primárias, tais como pellets, e na recuperação de desperdícios de materiais termoplásticos. Pode ser aplicado a termoplásticos e termofixos. 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.

Processamento de plásticos: Moldagem por injeção O processo de moldagem por injeção consiste essencialmente no amolecimento do material num cilindro aquecido e sua conseqüente injeção em alta pressão para o interior de um molde relativamente frio, onde endurece e toma a forma final. O artigo moldado é então expelido do molde por meio dos pinos ejetores, ar comprimido, prato de arranque ou outros equipamentos auxiliares. Comparando-se com a extrusão, a moldagem por injeção apresenta-se como um processo cíclico. Um ciclo completo consiste das operações seguintes: 1- Dosagem do material plástico granulado no cilindro de injeção. 2- Fusão do material até a consistência de injeção. 3- Injeção do material plástico fundido no molde fechado. 4- Resfriamento do material plástico até a solidificação. 5- Extração do produto com o molde aberto. _________________



47

O equipamento é constituído por dois componentes principais: Unidade de injeção – funde e “entrega” o polímero fundido (funciona como uma extrusora). Unidade de fixação – abre e fecha o molde em cada ciclo de injeção. O cilindro de injeção deverá apresentar zonas de aquecimento cuidadosamente termoreguladas.

_________________



48

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

Processamento de plásticos: RIM (Reaction Injection Molding) Dois reagentes líquidos, extremamente reativos, são misturados e imediatamente injetados numa cavidade do molde, onde ocorrem as reações que levam a que a solidificação ocorra. Este processo foi desenvolvido com o poliuretano de forma a produzir peças grandes para automóveis. Os polímeros epoxídicos 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.

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 injeta-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.

_________________



49

Pode ser realizado: Numa só etapa – extrusão + moldagem por sopro, injeção + moldagem por sopro, ou alongamento + moldagem por sopro Em duas etapas - fabrico da pré-forma e moldagem por sopro Processamento de plásticos: Extrusão-Moldagem por sopro

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. Processamento de plásticos: Injeção-Moldagem por sopro

1) A pré-forma é obtida por moldagem por injeção à volta de um tubo de sopro. 2) O molde de injeção 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 _________________



50

Processamento de plásticos: Alongamento - Moldagem por 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.

_________________



51

Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação – molde negativo

Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação

_________________



52

Processamento de plásticos: Moldagem por termoenformação molde positivo

Processamento de plásticos: Moldagem por compressão Muitas resinas termofixas, como as resinas fenol-formaldeído, ureia-formaldeído, melamina-formaldeído, epoxies e fenólicas são enformadas por este processo. A resina termofixa, 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 amolece 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 termofixa, e finalmente a peça é injetada. O material em excesso é posteriormente cortado da peça. 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. 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. _________________



53

Processamento de plásticos: Moldagem por transferência A resina não é introduzida diretamente 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 de o material moldado ter tido tempo para que ocorra a cura, de modo a formar-se um material polimérico rígido, reticulado, a peça moldada é ejetada do molde. 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 injeção.

_________________



54

REFERÊNCIAS MATERIAIS POLIMÉRICOS. ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais. PMT 2100 Introdução à Ciência dos Materiais para Engenharia. 2º Semestre de 2005. Capítulos do Callister tratados nesta aula (Capítulo 15 completo. E Capítulo 16: seções 16-1 a 16-6; 16-11; 16-15).

_________________



55

CAPÍTULO 6 MOLDES PLÁSTICOS

INTRODUÇÃO Na seqüência de desenvolvimento de uma peça injetada, desde o primeiro rascunho até a extração na máquina, o molde de injeção é o último elo, porém não é o menos importante. A precisão e exatidão de medidas, a qualidade e acabamento superficial da peça são fatores amplamente dependentes do molde. O projeto e execução do molde exigem por isso grande cuidado do fabricante, como também do modelador da peça ser injetada e do operador. Quanto mais intensamente são consideradas as questões na construção do molde, desde sua primeira fase de desenvolvimento, tanto mais poderá essa execução ser colocada em concordância com a qualidade exigida para o produto final.

DEFINIÇÃO Molde de injeção é um ferramental completo que reproduz as formas. Suas cavidades possuem os formatos e as dimensões dos produtos desejados. A estrutura básica do molde de injeção é conseguida através de montagem de placas de aço em uma determinada ordem, após usinagem, de acordo com o projeto.

COMPOSIÇÃO Basicamente, o molde de injeção esta dividido em duas partes, que são o conjunto superior e o conjunto inferior. Esta divisão é feita baseada na linha de abertura do molde, que é a linha onde ocorre a separação do conjunto superior e do conjunto inferior possibilitando a retirada do produto. Abrindo-se o molde, teremos como conjunto superior a parte que contém a bucha de injeção e como conjunto inferior a parte que, geralmente leva o sistema de extração do produto, como mostramos na figura 02.19. Na construção de um molde é indispensável que suas placas, ao serem usinadas fiquem perfeitamente paralelas, assim como os pinos de guia devem estar em esquadro perfeito, para permitir um funcionamento suave, na abertura do molde.

_________________



Componentes Básicos de um Molde 01 - placa de fixação inferior 02 - coluna ou espaçadores 03 - buchas de guia 04 - colunas de guia 05 - pinos extratores 06 - extrator do canal 07 - placa porta extratores 08 - placa impulsora 09 - pino de retorno 10 - placa suporte 11 - postiços _________________


12 - bucha de injeção 13 - anel de centragem 14 - placa de fixação superior 15 - placa de montagem dos postiços 16 - tope 17 - placa divisória 18 - bico para refrigeração 19 - pino posicionador 20 - pino macho 21 - anel para vedação

56


57

Descrição específica dos elementos que compõem um molde Para um bom projeto, deve-se dimensionar e calcular estes elementos de forma tal que com o mínimo de material se possa obter a resistência mecânica desejada. 1. Placa de Fixação inferior ou placa base inferior Localizada no molde no lado do conjunto móvel, ou seja do lado da extração, esta placa tem como principal função a de fixar o conjunto móvel à placa da máquina injetora. No seu interior são feitos os alojamentos das cabeças dos parafusos para os topes e um furo central para passagem do varão extrator da máquina injetora. É confeccionada em aço de baixo teor de carbono. 2. Coluna ou Espaçadores A função dos espaçadores é de alojar o conjunto extrator, distanciando assim a placa suporte da placa de fixação inferior. Estes possuem furos para a passagem dos parafusos de fixação do conjunto móvel. São confeccionados normalmente de aço de baixo teor de carbono. 3. Buchas de guia Nos moldes, as buchas de guia cumprem uma função muito importante que é a de assegurar a centralização entre o conjunto fixo e o conjunto móvel, mantendo assim um bom alinhamento entre ambos. É aconselhável que todos os tipos de moldes tenham as buchas e colunas de guia, que devem possuir dimensões proporcionais ao tamanho do molde. Para os moldes redondos devem-se usar no mínimo três colunas. As suas disposições devem ser previstas, próximas a borda da placa, de forma tal que se distanciem o máximo possível uma da outra. As buchas de guia são confeccionadas com material de mesmas características e tratamento térmico que os utilizados para as colunas de guia. 4. Colunas de guia A sua forma é cilíndrica, e em uma de suas extremidades deverá conter uma cabeça para fixação, enquanto a outra extremidade é cônica com um raio para facilitar a sua introdução na bucha de guia. _________________



58

É aconselhável que as colunas de guia trabalhem com um ajuste deslizante a fim de proteger os machos mais compridos. As colunas de guia devem ter um comprimento de mais ou menos 5 a 10mm maior que o macho mais comprido, de maneira tal que esta chegue às buchas de guia antes que o macho comece a penetrar na matriz. Para a construção das guias é recomendado o uso de aços que possam ser endurecidos por um tratamento térmico de superfície sendo o mais recomendado o aço cromo-níquel para cementação. 5. Pinos extratores Na sua maioria possuem a forma cilíndrica, podendo variar conforme a necessidade e têm função especifica no molde de extrair o produto sem deformá-lo. Para a sua confecção, normalmente é usado aço CrNi temperado e revenido. 6. Pino extrator do canal O pino extrator do canal normalmente possui a forma cilíndrica, construído com aço CrNi temperado e revenido. Sua principal função é extrair o canal da bucha de injeção. 7. Placa porta – extratores ou contra placa extratora Sua principal função é de alojar as cabeças dos pinos extratores e de retorno, contém roscas para a sua fixação na placa extratora. Confeccionada em aço de baixo teor de carbono. 8. Placa impulsora ou extratora Sua principal função é transmitir o movimento recebido da barra extratora da máquina injetora para acionar os extratores para frente a fim de extrair o produto do molde. Nesta placa são feitos os alojamentos das cabeças parafusos que irão fixar o conjunto extrator, e dar apoio às dos pinos extratores. É confeccionada em aço de baixo teor de carbono. 9. Pinos de retorno Componente de forma cilíndrica que têm a função de retornar o conjunto extrator à sua posição de origem para que os pinos extratores fiquem paralelos à superfície da _________________



59

moldagem. Na sua confecção, o material mais empregado é o aço – CrNi, tendo um tratamento térmico, temperado e revenido. 10. Placa suporte Esta placa tem a função de suportar toda a pressão de injeção primária da máquina. Nesta são feitos furos para passagem dos pinos extratores e de retorno e a furação dos parafusos para a fixação do conjunto móvel. Como as outras placas já mencionadas esta também são confeccionadas com aço de baixo teor de carbono. 11. Postiços ou cavidades Postiços ou macho são elementos que dão a forma interna do produto, e são normalmente confeccionados de aço de boa qualidade. Apresentam as vantagens de poderem ser substituídos quando houver avaria nos mesmos sem que haja alterações nos demais componentes do molde. Os postiços nos moldes barateiam o seu custo, e podem receber usinagens e tratamentos térmicos individualmente sem deformar o molde. Cavidades ou fêmeas são elementos que dão a forma externa do produto de material plástico, são normalmente confeccionadas de aço de boa qualidade, e apresentam as mesmas características e vantagens dos postiços machos. 12. Bucha de injeção Este componente de forma cilíndrica tem em uma de suas extremidades um raio esférico ou cônico, cuja função é a de permitir um perfeito acoplamento do bico da máquina injetora com o molde, possibilitando através de um canal cônico a passagem do material plástico até os canais de alimentação das cavidades. O canal cônico da bucha de injeção deverá ser bem polido a fim de facilitar o fluxo do material e a extração do mesmo. A sua confecção normalmente é feita em aço cromo níquel temperado e cementado, e a sua fixação é feita através do anel de centragem. 13. Anel de centragem A função deste componente é a de centralizar o molde na máquina injetora, e fixar a bucha de injeção através de três parafusos do tipo allen. O anel de centragem deve ser construído em aço de baixo teor de carbono. _________________


TECNOLOGIA DOS PLÁSTICOS 2011

Recommend Documents