99224749 plasticos-de-engenharia-helio-wiebeck-julio-harada

Hlio Wiebeck

Jlio Harada

,

PLASTICOS DE

ENGENHARIA

TECNOLOGIA E APLICAES

Para no perderem mercado, as empresas buscam aumentar sua produtividade com qualidade, ao mesmo tempo em que procuram racionalizar os custos. E um dos caminhos para se atingir essas metas est na substituio de peas metlicas por outras, construdas com plsticos de engenharia. Justamente por isso que os plsticos de engenharia vm ganhando cada vez espao.

Conhecer esse material de primormal importncia para os tcnicos, engenheiros, supervisores, gerentes de empresas transformao de plsticos, assistentes tcnicos, pessoas relacionadas com vendas e ainda os compradores, pois a cada dia ser mais comum a de escolher um ou outro desses materiais.

Este livro dirigido tambm para alunos de escolas tcnicas do plstico, para graduandos ou ps-graduandos em faculdades e universidades que possuem CUTSOS na rea da tecnologia dos plsticos em seu currculo.

Aqui os plsticos de engenharia so apresentados de forma tal que o profissional possa fazer uma anlise inicial de escolha e seleo criteriosa do material a ser empregado ou ofertado.

.,

Hlio Wiebeck

Jlio Harada

Plsticos

de

Engenharia

.GPraa Mau, 01 - Bairro Mau CEP 09580-500 - So Caetano - SP Tel. : 4232-1447 - Fax: 4232-1443

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I Copyright" 2005 by Artliber Editora Ltda.

Capa: Carlos Roberto do Si::'a

Ilustrao de capa: Daniel Fernandes 80rre.'(\'

Composio eletrr-':ca: Ediarte Comunicao

Reviso: Rosa Simansky

T.05627 Produo: Espao Editorial

Dados Internacionais de Catalogao na Publicao (CIP) (Cmara Brasileira do Livro, SP. Brasi"

Wiebeck, Hlio Plsticos de engenharia I Hlio Wiebeck. Jlio Harada. - So Paulo: Artliber Editora. 2005.

Bibliografia. l. Engenharia qumica 2. Plsticos

3. Polmeros e polimerizao I. Harada, Jlio. 11. Ttulo.

05-1388 CDD-688.42

ndices para catlogo sistemtico: I . Plsticos de engenharia: Engenharia qumica 688.42

Obra selecionada - convnio Artliber-ABPol ASPal Associao Brasileira de Polmeros

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2005

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Dedicatrias

Dedico este trabalho minha esposa Fatima Regina e aos meus filhos Hugo Hajime e Mayumi Marcela.

Jlio Harada

Dedico esta obra minha esposa Elenir, aos meus filhos Andr Lus e Lus Fernando e a todos aqueles que de umafonna ou outra contribuiram

para que na minha existncia terrena eu tivesse essa oportunidade. Hlio Wiebeck

SUMRIO

Prefcio .... ... ... ....... .. ...... ..... .. .. .............. ............... ........ ...... .. ... ....... .. ....... 15

Apresentao ....... .... ........ ... .... ....... ........ ...... .......... .... ......... .... ............. . 17

1 - Plsticos de engenharia .......... .. ...... ..... ........ .... ............ .. .......... ...... . 19

1.1 - Introduo .... . .......... .................. ..... .... .. ................... ........................ 19

2 - Polietileno de ultra-alto peso molecular - PEUAPM.. ...... ............ 37

2.1 - Introduo....................................................................................... 37

2.2 - Caractersticas.... ...... .... .... ........ . .. .. .......... .. ........ .......... .. ... ...... .. .. 38

2.3 - Propriedades .............................. .. .. .... ...... .. .. .. ...... ... ................... 39

2.3.1 - Propriedades qumicas .................. .... ...... ...................... ..... 44

2.4 - Aplicaes ............................................................................ ..... 46

2.5 - Mtodos de transformao do PEUAPM ................ ........ ........ .. 49

2.5 .1 - Moldagem por compresso ................................................ 49

2.5.2 - Extruso Ram .... .... ........ .... ...... ...... .... ...... .... ..... .. .. ...... ........ 49

3 - Estirnicos ..... .... ........................................... ... .... .. ......... . .... .......... .. 51

3.1 - Copolmeros de estireno............................ .... .. .. ...... .. .. .. .... ........ 51

3.2 - Obteno dos monmeros .... ...... ............................................... 51

3.2.1 - Acrilonitrila ........................................................................... 51

3.2.2 - Butadieno ..................................................... ........................... 52

3.2.2.1 - Caractersticas do butadieno .... .... .... ........ ...... .. .. .. ........... 53

3.2.3 - Estireno ........................................................ .. .... .. .............. .... . 53

3.2.3.1 - Caractersticas do estireno ............ ........ .... ...... ...... ...... .... 54

3.2.4 - Resina de SAN (Estireno Acrilonitrila) .............. .. .................. 54

6 Plsticos de engenharia

3,2.4,1 - Polimerizao" "',' "","',",,"'"'''''''''' """"""",,,,,,,,,,.,,,,,, 54

3 .2.4.2 - Propriedades"" """"'" ""., " .. "",',','" "".,,,,,,, " .. ".,.",.,."., 55

3.2,4.3 - Processamento ".. , .... "".. " .. """"",,,,, .... ,,,,,,,,.,,,,

3.2.4.4 - Aplicaes "" .. , .... "" .... "" ... ".",,,.,, ... ,,,, .. ,,, .. ,,,,. ",' .. ", ..

3.2.5 - Resina de ABS. ""....... "".... "."".""... """ ... ""....... ",

3,2.5.1 - Preparao das resinas de ABS ... " ..... " .... ,,,,, .... ,,.,,,, .... "

3,2.5,2 - Propriedades das resinas de ABS " .." ... " ..... " ...... " .." ... ", 57

3.2,5.3 - Processamento " .................................. " ... ,.."."..... "..... 59

3,2.5.4 - Expanso do ABS .................... " .. ,,,.,, ... ,,,,,............ 60

3,2.5.5 - ABS reforado .. " ... """", ... ", .. " .. """" .. "",,, .. ,,,, 60

3.2,5.6" Aplicaes " .. "".... """"... "."" ... ".. "'"",,,.,,,,.,,,, 61

3.2.5.7 Grades especiais de ABS .. ", ........ " .......... , ........... "...... 62

4 "Poliacetal ............... " ............ " ................ , .." .. .. 67

4,\ - Introduo,,, ....... , ........ , .................. ,, .. , ..... ,, .. ,,. " ........ "........... 67

4,2 - Histrico , .. " ................ , " .... " ............ ,,,,,,,,, .. , .. ,, .. ,,, .. ,, .. ,,,,.,,.,, ... ,,. 68

4,3 - Obteno do rnonmero .'" ."""" ... "",.""."""" .."""."".""""""". 68

4.4 - Produo do polmero " .. " ... "."." ..... " "" ... " .... " .......... " .... " 68

4.4, I - Homopolmero "" .... " ... " .. ,,, .. ,,..... " .. " ................ "....... 68

4.4,2 - Copolmero ,,, ..... ', .. ,, .... , .. ,.,, .. ,, .. , .. """,,,,,,,, ....... ,,.,, ...... ,,.,,,,.. 70

4.5 - Estrutura molecular ." .. , " .... " ... "".. " ,,,,, ... ,, .. ,,, .... ,,.,,,, .. ",, .... ,, .. ,,,,, 70

4.6" Tipos comerciais "... " .... " ......... "".. " ... """, ............. " ...... " ... " 71

4.6.1 - Homopo!meros " ......... "" .. "",,,,,,,,,, ... ,, .. ,,,,,,,, .... ",, ........... ,,... 72

4.6.2" Copolmeros ........................... , ... ""." .."""."............. ,,,,,,, 72

4.7 - Propriedades dos poliacetais " ... ""."".""""".." ..""..",,...... 72

4.7.1 ' Propriedades mecnicas" "." .... " ..""."" .."" ......... " .... , ... " 73

4,7.2 Propriedades trmicas .. " .... " .... "."...."" .... " ... " ..". 75

4,7.3 Propriedades eltricas " ... "" ..... " ... ".".......... " ... "" ....... ""....... 76

4.7.4 - Propriedades quncas ... , ..... " .... , .. "" ................................... .. ", 76

5 ' Poliamida 6 e Poliamida 6.6 ..... " ............... "."......... "."... " .... " ... ".. 81

5,1 - Jntroduo ......... " ....... "."......... " .......... " .... " ... " .......... " ........ " .... ".. 8J

- Histrico ...................... ,., ..................... , .......... " .......... , ......... " ..... ,.. 82

, Vantagens c desvantagens das PA ......................................... "....... 83

5.4 - Tipos de poliamida ........ " ................................. " .................. "........ 83

5.5 Polmerizao das poliamidas 6 e 6.6 ............. " ...... "." ........ ""...... 84

5.6 Relao estrutura e propriedades ............... " ......... " ... " ............... ". 85

5.7 Propriedades caractersticas ........ " ............ " .... " ........ " .... " ......... ".. 87

5,8 - Caracterstica tm1ica das poliamidas .... "." ... " ....... "" .... " ... "" .. ".. 88

5,9 - Caractersticas eltricas " .... ""." .... " .......................... " .. , ..... "" ... ".. 89

Sumrio 7

5.10 Resistnca qumca das poliamidas 6 e 6.6 ................................. 89

5.11 Compostos e compsitos com nilon ........................................... 90

5.12 Aditivos ........................................................................................ 90

5.12.1 - Termoestabihzantes/antoxdantes ........................................ 90

5.1 - Antiultravioleta .................... ............................................... 90

5.1 - Antchama............................................................................. 90

5.1 - Antiestticos ............ ....................................... ........... ..... ..... 91

5.1 - Agentes nuc1eantes ............................................................ 91

5.12.6 - Lubrificantes.................................... ................................ 91

5.12.7 - Desmoldantes ..... " ............ " ................................................ . 92

5.12.8 - Modificadores de impacto ................................................... .

5.13 - Copolmeros 6.6/6: 6/6.6 ............................................................. .

5.13.1 - Caractersticas de processamento ........................................ .

5. - Campo de aplicao das polanlidas ..................................... 94

6 - Poliamidas aromticas ............................................................... 95

6.1 Histrico ... .................. .................................................................. 95

- Nomenclatura ........................................................................... 97

6.3 Estrutura ......................................................................................... 97

6.4 Propriedades ................................................................... ............... 99

6.5 Principais polaramidas no mercado .............. ""....... ..................... 99

J - Nomex ................................................................... ".............. 99

- Conex ..................................................................................... 100

6.5.3 - Tcchnora ................................................................ ................ 101

6.5.4 - Kevlar .................................................................................... 102

6.6 Aplcaes ........................ " ......... "...................................... 104

6.6.1- Artefatos de poliamidas aromticas ............................. 106

7 Policarbonato ................................. " ................................. " ..... ,....... 109

7.1 - Introduo .................................... " ........................................... " .... 109

- Histrico ......................................................................................... 109

- Obteno ......................................................................................... 110

1- Produo do monmero .......................................................... 110

7.3.1.1-Fosgnio ....................................... " ................................. 110

7.3.1.2 - Bisfenol A ou BPA ......................................................... 111

7.3.2 - Produo do polmero ................................................. ".......... 111

7.3.2.1- Intercmbio de esteres ..................................................... 111

7.3.2.2 - Processo de fosgenizao ................................................ 112

7.4 - Relao entre estrutura e propriedades ............... ...... ................ ...... 114

7.4.1 - Propriedades ................................................................. 115


7.4.2 - Propriedades qumicas ......................................................... 116

7.43 Propriedades mecnicas ................................... ....................... J18

7.4.4 - Propriedades pticas ........................................................... 118

7.5 - Processamento do policarbonato ............................ ..................... 119

7.5. I - Pr-tratamento ......................... .......................................... 119

7.5.2 - Processos de transfonnao ................................................. I19

1 - Moldagem por injeo ................................................... 120

7.5.2.2 - Moldagem por tenTloformagem ........................ ............. 121

7.5.2.3 - Rxtruso ............................................................. 121

7.5.3 - Reciclagem .......... ................ .................................. 121

7.6 - Aplicaes ..................................................................................... 121

8 - Polisteres e copolisteres especiais ............................................ ..

8.1 - Introduo............ ........... ........ ............................... .................... ..... 123

8.2 - Histrico .... ............................................. ...... ....................... ......... 124

8.3 - Processo de obteno ...... ...... ..... ............... ........ .................... ........ 125

8.4 Rstrutura molecular....... ............................ ............................. 126

8.5 Principais caractersticas e propriedades do ........................ 126

8.6 Processamento do PET ............................. ..................................... 127

8.6.1 - Secagem ....... "",,, ..... ,,, .. ,, .... , .... ,., ...... ,,, ............ " ..... " ... ,....... 127

8.6.2 - Desumidificao ................... .... ..... ..... ..... ......... ............... 127

8.7 - Processos de moldagem do PET .............. ................................ ..... 127

8.7.1- Moldagem por injeo ............................................................ .

8.7.2 - Moldagem por injeo e sopro ................................... 128

8.7.3 - Moldagem por extruso ................................. c. .................... 129

8.7.4 - Moldagem por extruso e sopro ...... ........................ .. ........... 129

8.7.5 - Fablicao de fibras ........... ............................ ............ 129

8.8 - Propriedades ............................... ...................................... 179

8.9 - Massa molar .................................. ............................................. 130

8,10 - Cristalinidade ..... ........................ ........................... ....................... 131

8.11 - Morfologia x caractersticas .................................................... :.... 131

8. 12 - Propriedades mecnicas ..................... ...... .................................... 1

8.13 Propriedades de barreiras ..................................c ........................ ..

8.14 Leveza .................. Icc ............................. c ........................................

8.15 - Transparncia e brilho ...........................c...................................... 132

8.16 - Resistncia qumica .......... .......................................................... 133

8.17 Higroscopicidade ........................................................................ 133

8.18 - Processos de degradao ............................................................. 1

Sumrio 9

8.18.1 - Hdrlise ""."".. "."."" ...... "......".".".. "" .... "..." 133

8.18.2 - Trmica".. " .. "".......... " ........ " ......................... " .... " .............. 134

8.19 - Recclabildade .......... " ... " ............ " ........ " .................................... 134

8.20 - Aplcaes ... " ... " ......... " ......... " ......... " ......... " ......... " .." ..... "........ 134

8.21 - Recclagem ......"."."...... " ..""." ... " .... " ... " ... "" ...... "" .. "" ..... "...... 136

8.22 - PETG Poli (tereftalato de etileno glicol) ............. "..................... 136

8.22.1 - Propriedades ........ " ...... " ... " ........ "........................................ 136

8.22.2 - Processamento ...... " ..... " ... " ... " ... "" .." ... "" ......."" ....... "....... 137

8.23 - PBT - Poli(teretIalato de butileno)." ......." ................... " 137

8.23.1 - Propriedades .. ""."..""...."" .. " ... " ..........................." ....... ".. 138

8.23.2 - Aplicaes ."....".""...... ""."... " .." .." ..... ",, .................... "... 139

8.24 - peT (Poli(l,4-ciclohexilenodimetileno tereftalato) .""" .... ""..... 140

8.24.1 - Propriedades ..... " ..............."" ........ " ... "" .......................... "" 142

8.24.2 - Processamento .." .................... " ........ ""................................ 142

8.24.3 - Aplicaes ....... " .......... " .... " ......... " .......................... " ..... "... 142

8.25 - Lep - Polmeros lquidos cristalinos ............... " ... " .......... "."....... 143

8,25,1 - Obteno ..... "".""""".""." ... "".".. " ............. " ... " .... " ... ,....... 144

8.25.2 - Propriedades"".... "" ........."" ... " ....... " ......... " .......... ".... 145

8.25,3 - Aplicaes " .." ..... " .." .......... " ..""""......... " ... " .......... " .. , ...... "... 146

9 PPS Polissulfeto de fenileno ".." .." .......... " .............. ",,, ..... ,, .... ",,. 147

9.1 - Histrico ... " ...""".. " ..""....... " .... " ....... " .... "."" ....... """.. " ..""... ,,. 147

9.2 - Principais caractersticas """.""" ... " ..... " .. "".. ""."" .. " ... "" ... " ... ,,. 147

9.3 - Tipos de resina """.".""""".""""".""""""""."""""""."" .. ""... " 148

9.4 - Sntese .""""".""."""""""".""""".""."""""."" .. "".""." """ .. ", 148

9.5 - Cristalinidade ..... "."." ...... " .." ... ". "" .... " ...."." .. """' .. ,.,.""" ..... ",,, 149

9,6 - Temperatura de transio vtrea/razo de Poisson "" ... " .. "" .. "".", 149

9,7 - Propriedades trmicas e fsicas """"" .." .."." .... "."" ..""."" .... ".",, 149

9.8 - Propriedades mecnicas "" ....... """" ..... " ... """.. " ................. " ....... ]50

9.9 - Absoro de gua pela resina de PPS ................................... .......... [51

9.10 - Mdulo Creep (Resilincia) ....................................................... ..

9.11 - Resistncia qumica ...................................................................... ] 51

9.12 - Processamento ........................................................ ...... ........... ..... 153

9.13 - Aplicaes tpicas ............................................................. ".......... 154

9.13.1 - Aplicaes automotivas ........................................................ 154

9.13.2 - Eletrodomsticos .................................................................. 154

9.133 - Eletroeletrnicos ................................................................... 155

9.13.4 - Outras aplicaes industriais .................................... ".......... 156


10 Poli (xido de fenileno) .................................................................. 157

10.1 - Blendas de PPO modificado ......................................................... 158

J0.1.1 - PPOs estirnicos .............................................................. 159

10,1.2 - PPOs/polialldas ............................................................. 161

11 B!endas polmricas ....................................................................... 163

11.1 - Miscibilidade ...... .... ....... ..... ....... ........ ...... ...... ..... ...... ...... ..... ........ 164

11.2 - Compatibilizao de blendas imiscveis ...................................... 164

11.3 - "\1todos experimentais para avaliar a miscibildade e COI11

patibilizao de blendas .... ............ ................................ .... ........ 165

11 1 - Ensaios mecnicos. ....... ..... ..... ....................... ..... ...... ........... ...... 165

1J.3.2 - Microscopia eletrnica ............ ............................................. 166

11.3.3 - Anlise trmica ................................................................ 167

11.3.4 - Outras tcnicas ......... ............ ......... . ................................. 168

11.4 - Mtodos estatsticos para avaliar a miscibilidade e compatibilizao de bIcndas ....... ...... ...... ..... ........... ........... ................ 168

12 Compostos - plsticos carregados .............................................. 169

12.1 Plsticos carregados: compostos.. .. ...................................... 169

J2. 1.1 - Carbonato de clcio................... ................. .......... ..... .............. 169

12.1 .1.1 - Aplicaes ....................... ......................................... 172

1 - Negro-de-fumo: introduo ....... ... ....................................... 173

12.1.2.1 - Composio do negro-de-fumo .................................... 174

1 1.2.2 - Processos de fabricao dos diferentes tipos de

negros-de-fumo ....................................................... 174

12.1.2.3 - Propriedades dos ncgros-de-fumo ................................ 1

12.1.204 - Classificao dos negros-de-fumo ......................0......... 176

12.1.2.5 - Influncia dos negros-de-full1o nas propriedades

dos compostos de borracha ........... 0...... 0 .... 0 ............. . 12.1.3 - Sulfato de bfuio ..........................o................... o..................... 178

12.1.4 - Feldspato> ......0............ 0 .... .,0 ....................... 0.......................... 178

12.1.4.1 - Introduo ......... 0................... 0..................................... 178

1201.4.2 - Propriedades fsicas ...................0............ 0 ......... 0........... 179

12.1.4.3 - Propriedades eltricas 0....................... 0 .................... 0..... 179

12.1.4.4 - Propriedades trmicas ...................0.... 0......... 0 .......... 0 ..... 179

12.1.45 - Propriedades pticas .............. .,..................................... 179

1.4.6 - Aplicaes .... 180o ..................................... o ...... o ............... o ...

12.15 - Alumina tri-hidratada ou trhdrxido de alumnio .......0...... 180

12.1.5.1 - Introduo ...... 180o ..............................................................

12.1.5.2 - Propriedades fsicas ...................................................... 181

12.1.5.3 - Propriedades tmlicas ..... ...................... ........................ 181

12.1.5.4 - Retardantes de chama 0............................................ 0..... ] 81

Sumrio 11

12.1.5.5 - Aplicaes ..................................................................... 182

12.1.6 - Slica natural ................................ ,........................................ 182

12.1 .6.1 - Introduo ............. ................. ................................ 182

12.1.6.2 - Usos e aplicaes ....................................................... 183

12.1.7 - Caulirn .................................................................... 184

1.7.1 - Introduo .......................................................................... 184

12.1.72 - Caractersticas .................................................................... 185

12.1 Aplicaes ................. ... ..... .......................... ...... ................ 186

12.1.7.3.1 - Reforo para borracha ....................................... ............ 186

12.1.7.3.2 - Caulim para plsticos e tintas plsticas .......................... 188

12.1.8 - Talco ..................................................................................... 189

12.1.8.1 - Introduo .................................................................... ,... 189

12.1.8.2 - Usos e aplicaes ............................................................... 190

12.1.8.3 Aplicaes plsticas ........................................................... 191

12.1.9 - Agalmatolito ................................................................. 192

12.1.9.1 - Geologia e ocorrncias ..................................................... 192

1.9.2 - Aspectos gerais ........................................................... 192

.9.3 - Beneficiamento do agalmatolito ....................................... 192

12.1.9.4 - Propriedades .................. ................. ............................. 193

12.1.9.5 Aplcaes ......................................................................... 193

12.1.9.6 - Informaes fsicas e qumicas .......................................... 194

12.1.10 - Slica sinttica ........................................................ ........... 194

12.1.10.1 - Introduo ....................................................................... 194

12.1.10.2 - Aplicao ........................................................ ................. 195

13 - Compsitos ou plsticos reforados ........ ...... ............. ...... ...... ...... 197

13.1 - Introduo ................................................................... ,................ 197

13.2 - Fibras ...... ,.,................................................................................... 198

1 - Mauiz ......................................................................................... 199

13.4 - Matria-prima ................. ............................................................. 201

13.4.1 Fibras de vidro ...................................................................... 202

13.4.1.1 Tipos de fibra vidro .................................... .............. 203

13.4.1.2 Agentes de acoplamento e protetores ........................... 204

13.4.1.3 - Consideraes de projeto .............................................. 205

13.4.1.4 - Matrizes termorrigidas .................................................. 206

1.5 - Matrizes termoplsticas ................................................ 207

13.4.2 - Fibras de carbono e grafite ................................................... 208

13.4.2.1 Processo fibra de carbono poIacriJonitrla ................... 210

13 .4.2.2 - Establizao . ........................ ........... ..... ............ ....... ..... 211

13.4.2.3 - Carbonizao ................................................................ 212

13.4.2.4 - TrataIllento de superfcie "",. .. "", .............. ".,."" .... "..... 213

13.4.2.5 - CaIbrao ..................................................................... 214

12 Plsticos de engen haria

13.4_2.6 - Processo de fibra de carbono baseado em piche... 214

13.42.7 - Usos .............................................................................. 216

J 3.43 - Fibras de aramida ..._, ............. _........ , .. _........ " ............... ,._, 216

13.4.4 - Fibras de polietileno .... _" .. ", .." .." .... , .. __ .... _..... , ____ .. _., .. "._.. 7

13.4.4.1 - Propriedades ,.......... ............. __ .............. " .. _" .. __ ...... ", 2J7

13.4.4,2 Aplicaes ........................................"""...... " ... ", .. "" ... 217

13.5 - Comparao entre as propriedades mecnicas das fibras .. ___ .. , .... ' 218

13_6 - Processos de conformao ... _.......... _" .. ,,,,, ____ .. ,,,,_ .. _.... _.,,,,_,,,. 219

13.6,1 - Moldagem por contato .. _,_" .. '_ ..",_" .. _"_. ____ "._"",,,_,_,,_,,_ ... __ ,,. 221

13,6.2 - Moldagem por presso ....... ""._ .. , ............ , ........... _" .. "", .. "

13.6.3 - Moldagem por compresso ......... " ... ""._._" ... "" .........."." 224

13_6.4 - Moldagem por transferncia ,_ .."""_" ___ ,.._... """ ... _",,,, .. ,, ____ .. 225

13.6.5 - Bobinagem" .. "."." .... ",_ " ....... "", "" .. "" .. "." _." ""_" .. ",,, .. ,,.. 225

13,6,6 - Pultmso ..... ,,,_ ..... ,, .. ,,,, .. ,,' ... ,, ... ,,.... ""_ .. ,,, ... ,, .. _... _..... _,, 226

14 - Fluoroplsticos _"._""... _" _.. """.". ___ ....... " "".. _____ " _""".,,,,,., ... _". 229

14.1 - Introduo"""" ..... ""."_".,, """."".".... _"." ""."" .. """",,,,,,,,_,,,,,, 229

14.2 Politetrafluoretleno ",,,, ...... ,,,, __ ._, ..... """" .."" ."" .. _" ... " .. ',,, __ ",,". 230

14,2.1- Estrutura do PTFE "" .. " __ .. " .."" ... "_ ....... " .... _""""" ... ",,._,, 231

14_2.2 - Propriedades do PTFE .... """ __ "... ""_ .... ,_"" .. _"" __ "._",,,,._,,,

14.2.2.1 - Propriedades mecnicas "_" ... ". __ " ........"_" ..",, ........... ,,. 232

14.2.2.2 Propriedades qumicas ... " .... , .. " .. _..... " ....._.............."", 233

14.2,2.3 Propriedades eltricas .. ____ ... ___ .... __ ............_...___ .... " .. _,_,_. 233

14.2.3 - Compostos e cornpsitos de PTFE ... ",. .. , .... ,. .... " ....... ., ... " ... 234

143 - CopoImero de propileno-etileno fluorado FEP ...... ",,,_ .. ,,.,,,, .. _ 235

143.1 Propriedades ___ " ... _._, __ ., ... ___ " ___ ,, .... _..... "",_._.. _._"", __ " ..... , ..... .

14.3.1,1 - Transies e relaxamentos ..... ". ___ .." .. "_,_"." ___ ",, ....... _,, 237

14.3_1.2 - Estabilidade trmica ... _..."" __ "_ ............. _............ " .... ,, 237

14.3_1.3 Efeitos de radiao " ____ ........""..._"""." ... _" .. " .. ",,_,, ..... 237

14.3_ 1.4 - Propriedades mecnicas .. "" ___ ..". ___ .__ ", __ "." .." ....... ,, ... 238

14.3, J.5 - Propriedades eltricas .. "" .. "" ....... " ....... " .... _" ... """ .. 238

14.3.1.6 - Propriedades qumicas ... "."._ ...""_" ____ """. __ ".",_",,.,, .. 238

14.3_1.7 - Propriedades pticas """ __ ",, __ ._,_ .. ,, .. " __ """ _" .. __ "."". 239

14.3.2 - Fabricao, .. ,.. " .. " ......... _.. _...... , .. ,_." ..... " ... _... ,, .. , ...... ,,_ ...... ,,_. 239

14.4 - Perfluoroalcxi (PFA) " .. ".",_.. _.... ".._. __ "." .. """ ...... " .."_" .. ,, ..._ 240

14.5 - Policlorollif1oretileno - PCTFE """._""."""."" ... " .. ", .. _"."._, .. ,,_ 242

14,6 - Copolmero de etilcno-clorotrtloretileno - ECTFE " __ .", ___ .",,_,, 242

14.7 - Copolrnero de elileno-tetrafloretileno - ETFE ....... " ... "._"".,,... 244

14.8 Poli (flnoreto de vinilideno) (PVDF) "".." ..... " ... " ..... " ... "". __ " .... 246

14.9 Poli(fluoreto de vinHa) - (PVF) "" ........ _"_, ___ ... _."_._",, ...... ,, .... ,, ___ . 247

14.10 - Concluses gerais " ........... "...... 249

Sumrio 13

15 - Silicones .......................................................................................... 2S 1

15.1 - Introduo................................................... .................................. 251

15.2 - Nomenclatura ............................................................................... 253

15.3 - Produo dos silicones ..... .... ... ... ... .................................. ............ 253

15.4 - A natureza e propriedades das bonachas de silicone ................... 257

15.5 - Tipos de silicone ........................................................................... 259

15.6 - Vulcanizao de borrachas de silicone ......................................... 261

15.7 - Aplicaes .................................................................................... 261

15.8 - Fluidos (leos) de silicone ............................................................ 262

15.9 - Pastas e graxas de silicone ........................................................... 263

15.10 - Gis, gomas e bOlTachas de silicone ........................................... 263

15.11 - Resinas de silicone ..................................................................... 263

16 - Polmeros de alto desempenho - (pI, PPA, PK, PSU, l'EK, PU

SPS, PAR) ...................................................................................... 265

16.1 - Plsticos de alto desempenho: evoluo histrica.. ...... ... ... .......... 265

16.2 - Poliimidas .... ........... ... ..... ...... ...... ...... ..... ................. ...... ........ ........ 265

16.2.1 - Abreviao ..................................................................... 266

16.2.2 - Cadeia da poliimida ......... ..................................... 266

16.2.3 - Caractersticas do polmero ....... ................. ................. 266

16.2.4 - Propriedades gerais. .... ........ ...... ...... ..................................... 266

16.2.5 - Aplicaes .............. ................ . ................................... 267

16.3 - Poliftalamida ........................................ . .............................. 267

16.3.1 - Abreviao ............................................................................ 267

16.3.2 - Obteno da poliftalamida .................................................... 267

16.3.3 - Caractersticas do polmero .................................................. 268

16.3.4 - Propriedades gerais ............................................................. 268

16.3.5 - Aplicaes ............................................................................ 269

16.4 - Policetonas ............ ... ..... ......... ..... ...... .................................. ...... ... 269

16.4. I - Abreviao ..... .............. ... ............................ ................. ...... ... 269

16.4.2 - Cadeia do PK - polir cetona) ................................ ........ ...... ... 269

16.4.3 - Caractersticas do polmero ....... ... .............. ................. ...... ... 270

16.4.4 - Propriedades gerais ... ...... ..... ...... .................................. ......... 270

16.4.5 - Aplicaes ............................................................................ 271

16.5 - Polisulfona .......................................................... ....................... ... 272

16.5.1 - Abreviao: PSU (po1ysu1fhone) .......................................... 272

16.5.2 - Caracterstica do polmero ... ............ ...... ..... .................... ... ... 272

16.5.3 - Propriedades gerais ............................................................... 273

16.5.4 - Aplicaes ............................................................................ 273

16.7 - Poliuretano ................................................................................... 274

16.7.1 - Abreviao: PU .................................................................... 274

16.7.2 - Cadeia do poliuretano ........................................................... 275


16.7.3 - Caractersticas do polmero ......................................... 275

16.7.4 - Propriedades gerais .............................................................. 275

16.7.5 - Aplicaes ............................................................................ 276

16.7.6 - Tipos ..................................................................................... 280

16.8 Poli estireno e poli estireno sindotlco ........................................ 280

16.8.1 - Abreviao ............................................................................ 281

16.8.2 - Cadeia do PS ......................................................................... 281

16.8.3 - Aplicaes ............................................................................ 281

16.8.4 - Poliestireno sindiottico - SPS ............................................. 282

16.8.5 - Caractersticas ....................................................................... 282

16.85.1 - trmica ...................................................... 282

16.85.2 Resistncia qumica ...................................................... 283

16.8.5.3 - Rigidez .............................................................. ........... 283

16.85.4 - Propriedade auto-extingvel ........................................ 283

16.8.5.5 - Resistncia mecnica ........................ ............................ 283

16.9 - Poliarilatos .................................................................................... 283

16.9.1 - Abreviao: PAR .................................................................. 283

16.9.3 - Propriedades ......................................................................... 283

16.9.4 - Aplicaes ............................................................................ 284

17 Seleo de materiais ............ ...... ................................... ..... ............ 285

Referncias bibliogrficas .................................................................. . 291

Anexos ................................................................................................. 297

Plsticos Basf e suas aplicaes ............................................................. 298

Plsticos Braskem e suas aplcaes....................................................... 302

Plsticos Dupont e suas aplicaes ......................................................... 311

Plsticos Eastman e suas aplicaes ....................H....................H... H...... 315

Plsticos GE e suas aplicaes ................ ............................... ................ 317

H ........... H....Plsticos Ipiranga e suas aplicaes .................................... 318

,a,'CUA" Lanxess e suas aplicaes ................................................... ..... 323

Plsticos Lati e suas .............................................................. 324

Plsticos Petroqumica Triunfo e suas aplicaes ..................HH........... 325

Plsticos Petroqumica Unio e suas aplicaes H......................H........... 331

Plsticos Polibrasil e suas aplicaes ................................H................. 332

Plsticos Poli carbonatos do Brasil e suas aplicaes ....H....H................. 335

Plsticos Radici e suas aplicaes .......................................................... 337

Plsticos Rhodia e suas aplicaes ......................................................... 338

Plsticos Solvay e suas aplicaes................................. ........... .............. 340

Plsticos Tcona e suas aplicaes ............................... ........................... 345

Colaboradores ......................................................................................... 350

PREFCIO

Plsticos de Engenharia um livro essencial para os profissionais das Cincias dos Polmeros que buscam maior aprofundamento nos conceitos tcnicos e mercadolgicos da fascinante rea dos Plsticos e Especialidades nlcas.

Reconhecidos por sua longa e diversificada vivncia na pesquisa e desenvolvimento tecnologia de negcios no mercado de Plsticos de Engenharia, os autores combinaram as experincias em suas disciplinas para compor uma obra singular, que apresenta, ao longo dos seus captulos, um balano sempre dosado de elementos tcnicos com dados de mercado_ Esse ponto, raramente atingido em obras com temas siml,u-es, tanto no Brasil quanto no exterior, diferenciam o trabalho ao fixar o interesse do leitor nas intrincadas estruturas moleculares das resinas de engenharia, sem abrir mo do prazer da letura, ao apresentar exemplos prticos de utilizao, tangveis no dia-a-dia do consumidoL

A Associao Brasileira de Polmeros ABPol sente-se honrada em poder patrocinar e prmover este livro por sua inequvoca contribuio aos estudos dos polmeros e pejo papel que certamente desempenhar nos programas de capacitao de recurlios humanos da indstria, pesquisa, e ensino dos plsticos do Brasil,

Domingos Jafelice Presidente

Associao Brasileira de Polmeros - ABPol

APRESENTAO

Este livro baseou-se em uma apostila milzada como guia para os cursos abertos de formao e atualizao de esmdantes da de plsticos, Entre eles esto tcnicos, engenheiros, supervisores, gerentes de empresas de transfonnao de plsticos, e estudantes dc cursos de graduao e ps-graduao em engenharia de materiais plsticos, A apostila foi utilizada para um melhor entendimento da aplicabilidade dos materiais polimricos considerados de engenharia c tambm como complemento de fonte de consulta de infonnao tcnica,

Com o passar dos anos, surgiram alguns livros que preencheram uma parte da lacuna existente nessa rea, minimizando a dificuldade de obteno de infonnaes tcnicas em portugus. Resolvemos ento ampliar a modesta apostla e transform-Ia neste livro, que, bem sabemos, no supre a necessidade existente de literatura especializada sobre o tema. Tampouco temos a pretenso de esgotar o assunto, pois, afinal, tambm somos aprendizes no assunto.

Convidamos os alunos de ps-graduao de Engenharia de Materiais da de polmeros do Deprutamento de Engenharia Metalrgica e de Materiais

da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para colaborar com este projeto, mnpliando-o com novas pesquisas bibliogrficas e acrescentando a vivncia profissional de todos os envolvidos neste campo.

Para a ilustrao de conceitos foram utilizadas figuras e grficos extrados de catlogos de fabricantes dos respectivos plsticos de engenharia e, muitas vezes, so utilizados os nomes comerciais destes, pois conforme nossaexperincia difcil desvincular o nome comercial do nome tcnico correspondente.


o leitor notar que alguns assuntos no foram abordados pois, em muitos casos, dependem da aplicao tinal da pea ou do processo de transfonnao no qual ser utilizado, como, por exemplo, se uma pea tcnica injetada, soprada, termoformada para indstria eletroeletrnica, automobilstica, nutica, aeroespacial, etc. ou uma embalagem plstica flexvel para alimentos, com a necessidade especfica de barreira, estrutura fsica de stand up (ficar de p). Infelizmente, no temos todo o conhecimento disponvel, pois o desenvolvimento das matrias-primas e suas tcnicas de transformao so muito velozes, dificultando o acompanhamento em fano de nosso pouco tempo disponveL

Agradecemos a todos que direta ou indiretamente colaboraram e colaboram com este trabalho, e, em especial, s empresas produtoras das matriasprimas aqui citadas, aos nossos alunos do curso ps-graduao PolUSP, mencionados nominalmente; a ABPol - Associao Brasileira de Polmeros, por esta parceria, c us empresas onde trabalhamos (Poli-USP e Basf S.A.). Agradecemos, em especial, aos engenheiros que colaboraram tensan1ente nesta obra com seus trabalhos esclitos: Edson R. Simielli, Fernando M, Felcetti, Ana Maria Liguor, Joo Carlos Pial.zi, Renato Del Coco Jnior, Prsio de Souza Santos e Srgio de Carvalho Arajo e as empresas: Basf, Tcona/Hoescht, BraskemIPolalden, Dupont, Aoki. Bekutl1, Polcarbonatos do Brasil, Eastman, GE Plastics e Solvay, pela cesso da utilizao das fotos para ilustrao desta obra.

Em carter super especial, agradecemos ao engenheiro Paulo Aparecido dos Santos, que, inicialmente, produziu o primeiro material em forn1a de apostila, mestranda Kta Schoeps de Oliveira, que auxiliou na produo da segunda apostila, ao Daniel Femandes Borrelly e Aline Alves Rodrigues, doutorandos do Departamento de Engenharia Metahrgica e de Materiais da Escola Politcnica da Universidade de So Paulo, que tiveram um enonne trabalho agrupando os captulos, melhorando a apresentao e cOITigindo os eITos enconuados.

Aos alunos que ajudaram na elaborao dos captulos, agradecemos nominalmente 110 final do livro.

Hlio Wiebeck Jlio Harada

So Paulo, setembro de 2004

1 CAPTULO

PLSTICOS DE ENGENHARIA

1.1 - Introduo Os plsticos so, geralmente, divididos em duas categorias quanto a sua

escala de fabricao e/ou de acordo com o desempenho de suas propriedades. Quanto escala, encontramos os tennoplsticos commodites, representando o maior volume de produo, compreendidos por: polietileno, polipropileno, poli (cloreto de vinla), policstreno e, atualmente, o PET grau ganafa. Esses materiais, em funo de sua aplicao, podem levar denominaes de plsticos dc uso comum, uso geral, ou, ainda, de massa.

Os plsticos de uso geral podem ser termoplsticos ou termorngidos. Os termoplsticos de uso geral so: polietleno (PE), polpropileno (PP), poliestireno (PS), poliestireno de alto impacto (PSAI), copolmero (estirenoacrilonitlila) (SAN), copolimero (etileno-acetato de vnilal (EVA), poli(cloreto de vinl2) (PVC), poli(acetato de vnila) (PVAc), poli (cloreto de vinildeno) (PVDC) e pol(metacrilato de metila) (PMMA).

Os termorngdos de uso geral so as resinas: epxi (ER), fenojforrnaldedo (PR), uria-formaldedo CUR), melamina-folnlaldedo (MR) e poliuretano (PU), este ltimo podendo ser de caracterstica tennoplstica. Os polmeros de engenharia tambm podem ser denominados de uso gera! e de uso especial, sendo que o de uso especial pode ainda ser denominado de superplstico ou plstico de altssimo desempenho.

Os plsticos de engenharia apresentam: Mdulo de elasticidade elevado, mesmo a temperaturas relativamen

te elevada.


Boa resistncia ao impacto. Boa resistncia trao. Boa resistncia flexo. Estabilidade dimensional a alta temperatura. Resistncia degradao trmica e oxidao. Resistncia a reagentes e a solventes. Transparncia radiao eletromagntica.

Geralmente os plsticos de engenharia possuem: Temperatura de di storo trrrtica acima de 100C (0,46 MPa) Mdulo de elasticidade acima de 20 000 Kgf/cm' Resistncia de tenso trao acima de 500 Kgflcm'

Alguns autores definem os plsticos de engenharia como sendo materiais estveis, por determinados perodos, em aplicaes onde podem sofrer esforos mecnicos, trrrticos, eltricos, qumicos ou ambientais. Em geral, so mais caros que os plsticos commodities, em funo de terem sua obteno e fonnao mais elaborada.

Os plsticos de engenharia de uso geral so: polietileno de altssimo peso molecular (PEUAPM), poli(xido de metileno) (POM), poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(tereftalato de butileno) (PBT), policarbonato (PC), poliamida alifatica (nilon) (PA), poli( xido de fenileno) (PPO) e poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF).

Os plsticos de engenharia de uso especial, superplsticos, de altssimo desempenho, so: poli(tetrafluoro-etileno) (PTFE), comumente conhecido como tefIon; polarilatos (PAR); polmeros cristais -lquidos (LCP); poli-imidas (PI); poli(amidaimida )(PA!) ; poli(ter-imida) (PEI); poli(eter-cetona) (PEK); poli(eter-eter-cetona) (PEEK); poli(sulfeto de fenileno) (PPS); polisulfona (PSU); polifenilsulfona (PPSU); poliftalamida (PPA); polietersulfona (PES).

Essas divises podem apresentar alguma variao qnanto ao fato de um material estar alocado a um ou a outro grupo, dependendo do pesquisador.

Como uma relao de alto desempenho em favor da propriedade mecnica, resistncia trao na ruptura, podemos ter um material de engenharia com uma resistncia superior cinco vezes ou mais em relao a um detenninado plstico de uso comum.

Alguns pesquisadores consideram que, para um plstico pertencer ao grupo dos de engenharia, alm de uma alta resistncia mecnica, ele tambm deve


ter uma temperatura de deflexo tnnica de no mnimo 100C (0,46 MPa), (HDT). Esta a temperatura na qual um corpo de prova na founa de barra sofre uma deflexo de 0,25 mm, estando biapoiado entre dois suportes separados de 100 mm, sujeitos a tenses de 0,46 MPa ou 1,82 MPa (ASTM- D648).

Vale salientar que um plstico do grupo de uso geral pode ter sua caracterstica melhorada e passar para o de engenharia. As modificaes de propriedades podem acontecer com incorporaes de fi bras, cargas vegetais ou inorgnicas. Uma outra maneira de modificar as propriedades a cura ou reticulao do plstico em questo, que pode ser melhorado em algumas propriedades mecnicas, alm da propriedade tunica.

possvel tambm introduzir no mercado um plstico da famlia dos de uso geral, mas com uma inovao qumica de estrutura, a qual possibilita que o novo tipo de material tenha uma propriedade de alto ou altssimo desempenho mecnico e/ou trmico. Algumas bJendas polimricas podem ter uma facilidade de confounao , alm de um alto desempenho, e podem ser consideradas corno plsticos de engenharia.

Os captulos a seguir ajudam a ter urna melhor compreenso das propriedades inerentes a estes grupos de materiais plsticos. A Tabela I, por exemplo, apresenta um resumo cronolgico da evoluo dos materiais polimricos ao longo do tempo:

Tabela 1.1 - Evoluo histrica dos plsticos de engenharia

Os chineses descobrem o verniz, extrado de uma rvore (Rhus 1000 vernicflua), que passa a ser usado na founa de revestimentos ima.c. peuneveis e durveis. Ele seria utilizado em mveis domsticos

at a dcada de 1950.

Descoberta do mbar, urna resina termoplstica proveniente de rvores fossilizadas. encontrado, principalmente, na costa do

79 a.c. Mar Bltico. E peunite a fabricao de pequenas peas atravs de moldagem por compresso. Plnio, o Velho (2379 a.c.) cita esse material em sua obra Histria Natural.

Descoberta do chifre como material conformvel. Ele se comporta como uma chapa de material teunoplstico, podendo ser cortado e

O moldado aps ter sido aquecido em gua quente. Lminas desse material podem ser sobrepostas de fOlma a se produzir peas com maior espessura. Antigamente, botes de roupa e outros produtos


o

400

800

1550

1596

1650

1770

1820

1835

eram feitos com chifre modo aglomerado com um lgante (como, por exemplo, sangue) atravs de moldagem por compresso. Moldagem e corte de cascas de tartaruga, de forma similar ao chifre. At algumas dcadas atrs eram comuns os culos feitos com esse material.

Surgimento da gutta-percha, uma resina natural presente na casca de rvores da Malsia.

Primeira meno borracha natural feita por Valdes aps uma expedio Amrica Central. Os nativos usavam esse material como artigos esportivos e impermeveis h milhares de anos. John Huyglen von Linschoeten relata usos da goma laca aps uma visita ndia. John Tradescant introduz o uso da gutta-percha no Ocidente aps suas viagens para coleta de plantas no Oriente. Esse material foi usado para fabricar desde mangueiras de jardim at mveis, tendo sido substitudo como revestimento de cabos submatinos na dcada de 1940. Priestley atribui o nome de rubber borracha, uma vez que ela consegue remover marcas em um papel (em ingls, to rub significa raspar, rasurar). Tbomas Hancock (Ing laterra) descobre que a borracha, vigorosamente plastificada capaz de fluir.

Regnault relata a produo, at ento indita, de cloreto de vinila, monmero do PVc. Descoberta do nitrato de celulose. Regnault descobre o PVC na 1838 Frana, mas como uma curiosidade de laboratrio. Charles Goodyear (EUA) descobre a vulcanizao, processo que consiste na adio de enxofre borracha natural, tornando-a mais forte e resilente. Isso viabilizou seu uso como importante material 1839 de engenharia.

Descoberta, em laboratrio, do poliestireno. Contudo no havia condies plenas para sua fabricao na poca.

Alexander Parkes (Inglaterra) desenvolve a Parkesina, uma resina 1840 moldvel base de nitrato de celulose, material extremamente

inflamvel.


1.845 Robert Wlliam Thompson inventa o de borracha. Nelson Goodyear patenteia e comerCaliza a ebollte, material produzido pela vulcanizao da borracha usando excesso de enxofre. uma resina dura, escura e brilhante utilizada por mais I de 100 anos na fabricao de bolas de boliche e placas para LISO i1851 dentrio, neste caso com cor rosada, O surgimento deste material I um marco fundamental na histria dos polmeros, pois foi o I primeiro material termofixo usado comercialmente e tambm, envolveu a de um natural.

Urna mistura de goma-laca com serragem patenteada como I material para moldagem por Samuel Peck (EUA), para uso em i estruturas e maletas.

Os qumicos Friedrich Kekul c Archibald Couper demonstram 1858 que as molculas orgncas so constitudas de tomos carbono,!

combinados quimieamente em diferentes formatos, ,L. __,__+ __,, __ , _.~_-j

1859 Butlerov descreve os polmeros base de folmaldedo.

'''''~_+-i:>C:;;c;.()bc:r:tll..do acetato de celulose. _""_,~" .". __.. __ ., ___.__ , Wesley Hyatt, dos EUA, vence uma competio para fabricar bola dc bilhar melhor. Ele usou um novo material chamado!

celulide, uma verso comercial do nitrato de celulose ou I ntIOcelulose com adio de cnfora para reduo de fragilidade. .

__1 __ _

Os irmos Hyatt patenteiam o uso do nitrato de celulose e cnfora, 1870

obtendo-se um material semelhante ao chifre, o celulide.

Adolph Bayer, da Alemanha, registra reaes entre H"LIU'l>1872

aldedos, gerando substncias resinosas.

Sementes seringueiras do Brasil so contrabandeadas por Sir Henry Wickham e mandadas posteriormente Asia, onde constituram a base da indstria mundia 1de borracha.

--1--Uma gravadora bcrlincllse comeou a usar goma-laca para a fabricao de discos fonogrficos, devido capacidade desse

1880 material em reproduzir detalhes finos de formato. De fato, a gomalaca foi usada at 1952 na fabricao de discos fonogrficos, qmmdlo foi substituda PVC Bernigaud produz fihras a partir da celulose, que posteriormente 1884

receberiam o nome de rayon.

i

Goodwin inventa o filme fotogrfico de celulide e seu processo de fabricao.

na Frana, regenera celulose via nitrato.

1897

Arthur Smith, da Inglaterra, patenteia resinas de fenol-formaldedo, substituem a ebonite como isolador eltrico.

-~~... _--~... _--~... _

Descoberta do slicone Frederic


Stern & Topham desenvolvem mtodo para se produzir seda a chamada viscose.

Leo Baekeland, dos EUA, consegue a primeira de suas 1 patentes relativas a resinas de fcnol-forrnaldedo, Charles Frederick Cross inventa o celofane, mistura de acetato de : celulose e viscose

Leo Baekcland, dos EUA, pateuteia a B aquel ta, a primeira resina termofixa a substituir mateliais tradicionais como madeira, marfim e ehonite. Baquelita se tornou sinnimo deste materiaL Hermann Staudinger inicia o deseuvolvimento da borracha sinttica (isopreno) Hugh Moore funda a Dixie Cup Co" fabricante de copos: descartveis, especialmente para atender a uma lei promulgada no I estlldo de Kansas (EUA), que proibia o uso de xcaras comunitlirias

trens. Seu objetivo era restringir a disseminao de doenas I a tuberculose, .

1887

1892

1894

George Eastman Kodak patenteia a mquina para produzir fotogrfico contnuo.

HUlell" "ntese do celofane, um filme transparente produzido a partir da regenerao da viscose, ou seja, celulose dissolvida, Contudo, somente na dcada de 1910 ele atingiria maturidade

Cross e Bevans introduzem o acetato de celulose aps deseuvolverem pesquisas sobre steres de celulose para se enlcOIltIlr alternativas no-intlamveis ao nitrato de celulose

Adolph Spittclcr, da Bavria (Alemanha), descobre (provavelmente acidente) e patenteia resinas a base de casefna. Este material .

a partir de leite batido e coalhado, curado por imerso em : Seu nome comercial era

Pl sticos de engenharia 25

1910 Iniciada a produo de meias para mulheres na Alemanha. Construda a primeira fbrica de rayon nos EUA. 1911 Brandenberger, na Sua, inicia a produo comercial do celofane

1912

Ostromislensky, na Rssia, patenteia um processo de polimerizao do cloreto de vinila, obtendo-se PVC. Contudo, a decomposio do polmero durante o processo, inviabiliza seu desenvolvimento comercial. Fritz KJatte patenteia um mtodo para a produo de seu monmero, cloreto de vinila; ele logra polimeriz-lo em PVC, mas essa resina ainda teria de esperar at a dcada de 1930 para ser produzida em escala comercial. A La Cellophane S.A. a primeira empresa a produzir comercialmente celofane na Frana.

1914 Incio do uso de solues de acetato de celulose como verniz para avies e de madeira compensada para fuselagens.

1916 F.H. Banbury, dos EUA, patenteia o famoso misturador que leva seu nome.

1918 Hans J ohn prepara resinas atravs da reao de uria com formaldedo. 1919 Introduo comercial do acetato de celulose.

1920

A dcada de 1920 marca o incio de uma "era de ouro" nas descobertas sobre sntese de polmeros. quando Hermann Staudinger, da Alemanha, se envolve na pesquisa fundamental sobre os mecanismos de polimerizao de molculas orgnicas.

1921 O rayon comea a ser produzido comercialmente. 1922 Hermann Slaudinger, da Alemanha, sintetiza a borracha. 1924 Fibras de acetato de celulose.

1926

Hermann Stauclinger inicia o trabalho que provar que os polmeros so constitudos de molculas em forma de longas cadeias, formadas por molculas menores , a partir de polimerizao. Anteriormente se acreditava que os plsticos eram compostos de anis de molculas ligados. Kurt Meyer & Herman Mark usam raios X para examinar a estrutura interna da celulose e outros polfmeros, fornecendo evidncia suficiente da estrutura multiunitria de algumas molculas A primeira injetora comercial foi patenteada na Alemanha, mas a produo em escala industrial s se tornou possvel em 1937.


A descoberta de plastificantes adequados para o acetato de celulose viabiliza esse material como alternativa para o celulide, que bem mais inflamvel.

1927

Aparece o PVc. W. Semon, da BF Goodrich (EUA), descobre como plastificar facilmente o PVc. Otto Rohm, na Alemanha, desenvolve o poli(metacrilato de metila) e inicia sua produo, em escala limitada, em Darmstadt.

1928

Ziegler inicia seus trabalhos sobre qumica organometlica e lana os fundamentos para a catlise na polimerizao do polietileno e polipropileno.

Incio da produo de PVC nos EUA.

1929

A Dunlop Rubber Co., da Inglaterra, produz, pela primeira vez, a espuma de borracha. Surge a borracha sinttica de poli sulfeto (Thyokol) e resinas base de uria-formaldedo.

1930

A BASFIIG Farben (Alemanha) desenvolve o poliesti reno. A Dow Chemical Co. (EUA) iniciou o desenvolvimento dessa resina nesse mesmo ano, mas a produo comercial s se iniciou em 1937. W.L. Semon, da BF Goodrich (EUA) modificou o PVC, de forma a melhorar sua transformao e aumentar seu potencial comercial.

J.A.Hansbeke desenvolve o neopreno, outro tipo de borracha sinttica.

1931

A Imperial Chemical Industries - ICI (Inglaterra) desenvolve o polietileno, quase por acidente, quando E.W. Fawcett e R.O. Gibson observam uma pequena quantidade de uma cera produzida aps experimentos com etileno.

A empresa Forrnica patenteia o material homnimo (ncleo de papel fenlico revestido superficialmente de uria-formaldedo) , iniciando um negcio de enonne sucesso. Incio da prod uo do PVC na Alemanha.

1932 Aperfeioamentos em compostos de uria-tiouria-folmaldedo na British Cyanides Co. gera a produo de resinas de uriaformaldedo.

Plsticos de engenharia 27

1932

Desenvolvimento da Buna N (aclilonitrila-butadieno) e Buna S (estireno-butadieno) na Alemanha. Incio da produo comercial de neopreno nos EU A, pela DuPont. Descoberta do processo de polimerizao sob alta presso do polietileno.

1933 Pesquisadores da TCI (R. HiII e J.W.c. Crawford) iniciam o desenvolvimento do poli(metacrilato de metla) - PMMA, que seria mais tarde comercializado com os nomes comerciais de lucite, plexiglas, acrlico, etc.

Produo dos plimeiros artigos de poliestireno moldados por injeo. -

1934 Wallace Hume Carothers, da DuPont (EUA) desenvolve o nilon, originalmente na fonua de fibra.

1935 Carothers e DuPont patenteiam o nilon. A Henkel patenteia a produo de resinas baseadas em mclamna. A empresa rCI patenteia a polimerizao do polietileno a partir do etileno.

1936 Uso do PVA, poli (acetato de vinila), e do poli(vinilbntiral) em vidros laminados de segurana. Iniciada a produo em larga escala de poliestireno na Alemanha. Wallace Carothers se suicida antes que o nilon apresentado ao pblico, o que ocorreria entre 1938 e 1939, com a marca comercal de Exton. Q irnico que Carothers se matou se achar um fracasso.

1937 Qtto Bayer comea o desenvolvimento dos poJiuretanos na IG Farbeu. A Alemanha comea a produo comercial de borrachas


1939

A ICI, da Inglatena, patenteia o processo de clorao do polietileno. A mesma empresa inicia a produo comercial de polietleno de baixa densidade. Iniciada a produo de resinas de melamina-formaldedo e poli (cloreto de vinilideno). Iniciada a produo industrial de PVC nos EUA. Mangueiras para gasolina feitas com neoprene, fornecido pela DuPont, tomam-se comuns nos EUA.

1940

Resinas de acrlico (PMMA) comeam a ser largamente usadas em janelas de avies. Produo de borracha butJ1ica nos EUA. Incio da produo de PVC na Inglaterra.

1941

A IG Farben (Alemanha) comea a produo de poliuretanos. A Kinetic Chemical Ltd. patenteia o teflon. l.R. Whinfield e l.T. Dickson (Calco Printers Association) conseguem produzir fi bras de PET - pol(tereftalato de etileno), sendo lanado com o nome comercial de Terylene.

1942

Alemanha: desenvolvimento de silcones e resinas a base de fluorcarbono. EUA: borrachas de estreno-butadieno (SBR). Incio da produo industrial de silicone. A BeclOn Dickinson Co. desenvolve a primeira embalagem blisTer tennoformada.

1943

Construda a primeira planta em escala piloto para a fabricao de teflon (PTFE). A produo comercial s teria incio em 1950. Comeam os estudos sobre o uso de fibras de vidro como agentes de reforo para resinas plsticas. Primeiros usos industriais do poliuretano. Introduo do poliisopreno nos EUA.

1946

Os organos is e plastissis so introduzidos no mercado amencano.

A Wachusett Tools & Dies Co., dos EUA, inova usando ligas de cobre-berlio na cavidade de moldes para resinas plsticas. A Chrysler usa, pela primeira vez, lentes de acnlico nas lanternas traseiras de seus veculos.


1946

Earl S. Tupper comea a produzir copos de polietileno, dando incio famosa Tupperware Co.

Valdes Kohinoor Inc., dos EUA, inicia a produo de zippers de nilon.

1947 Surgimento das resinas epxi.

OD Black & D Mackey, da RCA, criam o primeiro circuito impresso. 1948 Surgimento dos polmeros ABS e fibras de acrlico.

1949 Brasil: Fundada a primeira fbrica de poliestireno, a Bakol S.A., em So Paulo.

Iniciada a produo comercial do poliestireno de alto impacto. Surgimento das fibras de polister.

1950 Incio da produo de PTFE (Teflon) em larga escala pela DuPont. A mesma firma introduz o polietileno cIorossulfonado e fibras de acnlico no mercado americano. A Kautex Werke lana o primeiro equipamento comercial para moldagem por sopro, com pr-forma extrudada continuamente e extremidade aberta.

Desenvolvimento do processo para produo de espuma de poliestireno, material mais conhecido pelo nome comercial de lSOpOr.

1951 L. Meyer & A. Hwell requerem a primeira patente para o processo de pultruso. William H. Willert, dos EUA, inventou a injetora com plastificao atravs de rosca; a patente foi requerida em 1956 mas a indstria s a aceitou a partir de 1962, deflagrando uma revoluo na moldagem por injeo.

1952 Iniciada a produo de discos LP (long-play) e compactos feitos de PVC, substituindo as resinas fenlicas e a base de goma laca que eram usadas at ento.

A DuPont inicia a comercializao de filmes de PET orientados.

1953

Iniciada a produo do PEAD - polietileno de alta densidade, sob a marca comercial Polithene, da DuPont. Karl Ziegler (Alemanha) desenvolve catalisadores de ons metlicos para promover a polimerizao regular do polietileno.

30 Plsticos de engenhari a

Giulio Natta (Itlia) desenvolve catalisadores de ons metlicos para a produo de polmeros isotticos, tais como o polipropileno. Ambos receberam o Prmio Nobel de 1963 pelo feito.

1953

Hermann Staudinger recebe o Prmio Nobel de Qumica pelo seu estudo sobre os polmeros. Desenvolvimento do policarbonato por H;e.rmann Schnell . A GM, em associao com a Monison Molded Fiberglass Products Co., produz experimentalmente 300 automveis Corvette com carroceria totalmente feita em polister termofixo reforado com fibra de vidro. Desenvolvimento de espumas de poliuretano nos EUA.

1954 A A TI aprova o uso de cabos revestidos de PE no primeiro cabo telefnico submarino entre os EUA e a Europa. A Mobay (que mais tarde receberia o nome de Miles Inc.) introduz o poliuretano nos EUA.

1955

Produo comercial de PEAD atravs dos processos Phillips (catalisadores de xido de metal) e Ziegler (catalisadores de alquil alumnio). Consegue-se a polimerizao do poliisopreno, a poro sinttica da borracha natural, pelo processo de Ziegler-Natta; a primeira aplicao comercial surgiu em 1959. Brasil: entra em operao a Eletrocloro (atual Solvay), em Rio Grande da Sena SP, produzindo PVc.

1956 Surgimento dos poliacetais (polioximetileno). Iniciada a apli cao em larga escala de resina epxi reforada com fibra de vidro na fabricao de circuitos impressos.

1957 Produo comercial de polipropi leno pela Montecatini, sob a marca Moplen, usando os catalisadores de Ziegler-Natta, que permitem maior controle sobre a estrutura do polmero.

1958

Pesquisas sobre policarbonatos produzidos a partir do bis-fenol A, na Alemanha, (Bayer), e EUA, (General Electric Co.), levam produo comercial dessa resina. Brasil: entra em operao a Union Carbide, em Cubato SP, produzindo poli etileno de baixa densidade.


1958 Surgimento da primeira embalagem comercial de PEAD moldada por sopro noS EUA.

1959 Iniciada a produo de acetais (POM) pela DuPont (EUA), sob a marca comercial Delrin. Incio da produo de fibras de carbono pela Union Carbide.

1960 Surgimento da borracha de etileno-propileno e das fibras spandex.

1961 Construdo o primeiro vago-tanque ferrovirio com plstico reforado nos EUA.

1962

As poliimidas so introduzidas comercialmente pela DuPont (EUA). A Phillips lana o copolmero em bloco de estireno-butadieno. A DuPont lana a poliimida, resina termoplstica que suporta at 400C. A Pennwalt Co. lana o polivinilideno. A ShelI Chemical lana um amplo programa promovendo o uso de PEAD na fabricao de garrafas para acondicionamento de leite.

1963

Ziegler e N alta recebem o Prmio Nobel de Qumica pelos seus estudos sobre catalisadores para a sntese de polmeros. FH Lambert desenvolve um processo para a moldagem de poli estireno expandido, material mais conhecido pela marca comercial Isopor (R).

1964

A G.E. lana o poli( xido de fenileno). (PPO) Os projetistas britnicos Gibbs & Cox iniciam um estudo de viabilidade de um navio caa-minas com 92 metros de comprimento feito de diversos polmeros de alto desempenho, o qual se tornou realidade posteriormente Entrada em operao comercial da primeira mquina para a produo de garrafas sopradas de PEAD para acondicionamento de leite.

1965

A DuPont (EU A) inicia a produo comercial das polissulfonas. A General Electric (EUA) e a Aku (Holanda) introduzem o PPO. Surgem os polisteres aromticos e os ionmeros. Surgem os copolmeros em bloco de estireno-butadieno, dando origem aos elastmeros termoplsticos.

1966


11965 I ~~~~ef;~im~~;do Ke~;~;:fibr~d~-~t~ resis~~cia, p~~StePh~nie11

, A Owens-Corning Fibcrglass inicia a construo de tanques I

subterrneos de gasolina feitos de plstico reforado, ...~... _ .. ----j~

A Shell Chemcal lana o Kraton, um elastmero termoplstico I estirnko usado em adesivos sensveis presso em componentes

i de sapatos, ~' I Introduo de fibras pticas feitas de polmero.

_.. ~-+- .. ...,......- ..._-~.... ... - ..._.- ..._. Criada, no Brasil, a Petroquisa, subsidiria Petrobrs dedicada ,

1967 I ' , ' ' -G:P0:i;:~:;:~e desenvoi~e seu processo d~ poljmeriza~ sob I baixa pressao, denominado Unipol, tomando possvel a sntese de polmeros otimizados, como o poletileno linear de baixa densidade" PELBD, 1968 Lanada a primeira garrafa de PVC para bebidas alcolicas nos EUA. Contudo, ela logo removida do mereado por !lo ter sido aprovada pelo governo, Isso no ocorreu na Europa, onde o PVC foi muito popular na fabricao de garrafas para gua e vinho .

. Outros desenvolvimentos no perodo: adesivos de cianoacriJato, 1960-, I~ d '1 d "1 . d1970 I copo lmeros e etl eno"acetato e Vlm a, 1Ollomeros, tanques e

combustvel feitos de PEAD. . ----~ ,,- ...._ ... ----~. ...~-.... .

A Coca-Cola inicia testes de mercado usando garrafas de plstico ~ transparentes, Tratava-se da primeira garrafa plstica do mundo para acondicionar bebidas carbonatadas, feita de metacrilonitrila/ estireno - AR Este, sem dvida, um marco histrico dos importantes na histria do plstico, quando se considera o enonne impacto que a gaTI'afa de plstico teve no mercado de refrigerantes, substituindo totalmente as garrafas de vidro no final da dcada de 1970, nos EUA, e, no final da dcada de 1990, no BrasiL A garrafa de A:"


1970 A Hoechst lana o poli(tereftalato de butileno) - PBT na Alemanha. As primeiras garrafas plsticas para leos comestveis nos EUA so feitas de PVc.

1972

Comea a funcionar, em Mau (SP), a Petroquimica Unio, que viabilizou a produo de resinas plsticas em grande escala no Brasil, com a criao da Poliolefinas (atual Poli etileno Unio, produtora de PEBD), Polibrasil (PP), Proquigel (PS), Eletrocloro, atual Brasken, produtora de PVC, etc. A I.C. I. lana a poli(tersulfona) na Inglaterra. A Toyo Seikan, no Japo, desenvolve uma garrafa multicamada feita de poJipropileno e poli (lcool etilenovinil ) para aplicaes envolvendo produtos alimentcios.

1973 A produo mundial de plsticos supera a de ao, tomando como base o volume de material fabricado.

1974

Ocorre o primeiro grande choque do petrleo aps conflitos no Oriente Mdio, afetando profundamente a indstria dos plsticos. O preo do barril de leo cru subiu 300%, forando um aumento de 200% no preo do etileno, o principal insumo da indstria petroqumica, e uma elevao de 50 a 100% no preo de polmeros sintetizados por via petroqumica. Cresce o interesse pela reciclagem de plsticos. At ento, a reciclagem era paga pelos proprietrios da sucata plstica. Depois de 1974, esse insumo passa a ser comprado pelos interessados.

1975 A Union Carbide comea a produo comercial de polietileno linear de baixa densidade - PELBD, nos EUA, usando seu processo Unipo!.

1976

A DuPont lana o Zytel ST (PA 6,6). As patentes sobre os catalisadores de Ziegler-Nana para a produo de PP, que eram propriedades da Montedison, esto para vencer, motivando a construo de inmeras plantas na Europa para a produo dessa resina. Tal massificao fez com que o PP fos se apelidado de "o novo ao doce" nos anos seguintes. So lanados no mercado utenslios de plstico para uso em fomos de microondas. As primeiras garrafas de PET para refrigerantes so produzidas em escala comercial pela Amoco para a Pepsi-Cola.


1977 A ICI sint:"ettli-z:za


A crescente popularizao dos fornos de microondas promove o desenvolvimento das primeiras embalagens prprias para cozimento nesse tipo fomo, r----+~-,--,

Pela primeira vez usado um tanque de combustvel feito de I plstico num automvel americano, utilizando PEAD sulfonado ! para aumentar as propriedades de barreira da resina, tipo de

era usado na e em veculos militares americanos, ' Entra(ia em operao do Plo Petroqurnico de Triunfo (RS) que,

CentraI de Matrias-primas (COPESUL), viabilizou novas. empresas produtoras de plsticos: Poliolefinas (atual Petroquimica, ' 1985 produtora de PEBD e EVA), PPH (atual Ipiranga, produtora de I PP), Ipiranga Petroqumica (PEAD) e Petroqumica Triunfo: (PEBD),

1987 Systems (EUA) introduz a estereolitografia, desenvolvimentos no perodo: polissiJanos, polmeros

cn "ta I lquido, fibras com alto mdulo, polfmeros condutores, poli(metlpenteno), conformao por I pultruso, substituio dos agentes de expanso a base de f[uorocarhollo.

a era dos plsticos biodegradvcis: a Warner dc,;envo'lveo Novou, resina a base de amido; a ICIlana o HI()PCiL Eastman ChemiaJ Co, e a Goddyear conseguem recidar com

sUI:e,;so galTafas de PET ps,consumo, transformando o polmero monmero puro,

1995 Lanadas as primeiras resinas polimerizadas usando-se os catalsadores de metaloceno, Ocorre, no Brasil, a privatizao do setor petroqumico,

-----

I 2000

Novas tendncias na evoluo dos polmeros. O desenvolvimento de resinas a partir do zero se toma bem mais raro, A nfase atual est na formulao de polmeros j existentes de forma a se obter materiais com propriedades o!nzadas. A preocupao com a reciclagem dos polmeros toma,se assunto de mxima importncia, uma vez que seu desenvolvimento e uso: sero inviveis caso esse problema no seja adequadamente resolvido, Comea a reciclagem em larga escala de garrafas de polister.

2 CAPTULO

POllHILENO DE ULTRA-ALTO PESO MOLECULARPEUAPM

2.1 - Introduo o polietilono , provavelmente, o polmero de maioT utilizao e o mais

Ht"UW"'w,,, encontrvel na vida diria, , sem dvida, o plstico mais popular em todo o mundo. est presente nas sacolas e sacos plsticos. nos frascos de xampu e de iogunes e, inclusive, nos coletes prova de balas, um material to verstil, mas com uma estrutura muito simples, talvez a mais simples de todos os polmeros comerciais, Uma molcula de polietileno nada mais que uma cadeia longa de tomos de carbono. e os tomos de hidrognio unidos a cada tomo de carbono. A Figura 2,1 a seguir mostra a sua composio: somente cadeia de tomos de carbono e hidrognio.

H H H H H H H H H H I I I I

AMAAAAAC-C-C-C-C-C-C-C-C--C-C--4\AAAAAAA I I I I I I J I I I I

H H H H H H H H H H H

Figura 2, I - Cadeia molecular do poli etileno

s vezes, alguns dos carbonos, em lugar de ter hidrognios unidos a eles, contam com cadeias de polietleno associadas, Isto se chama polietileno ramificado (baixa densidade, LDPE/PEBD), Figura Quando no ramificao, se chama polietleno linear (alta densidade, HDPE/PEAD), Figura 2.2,


2.2 - A molcula de poletileno linear oU HDPE. esquemtico

Figura 2.3 - A molcula de poliel!leno ramificado ou LDPE, esquemtico

O polietileno linear produzido normalmente em m3SSa.S molares numa faixa de 200 000 a 500 000 g/mol, podendo ser maior. O polietilcno com massas molares de a seis milhes denomina-se poletleno de nltra-alto peso molecular, ou PEUAPM, e pode ser utilizado para a confeco de fibras to resistentes que substituem o kevlar para nso em coletes prova de balas. As grandes chapas podem ser utilizadas no lugar de gelo em pistas de patinao.

H H HHHHHHHHH I I I I I I I I I I I

Mo C=C IVII\M-C-C-C-C-C-C-C-C-C-MA/V'. \ I I I I I I I I I I H H HHHHHHHHH

Figura 2.4 - Esquemtico do monmero de etileuo e do poletileno

O polietileno um polmero vinDico, obtido a partir do monmero etileno, Figura 2.4, O poletileno ramit1cado feito por meio de uma polimerizao vinlica por radicais livres. E o polietlleno linear sintetizado a partir de um procedimento mais complicado, chamado polimerizao ZiegJer-Natta. O PEUAPM fabricado empreg,mdo a polimerizao catalisada porrnetalocenos.

Entre outros polmeros usados como flbras incluem: Polipropileuo, Polisteres, Nilon, Kevlar e Nornex, Polacrilontrlo, Celulose, Poliuretanos.

2.2 - Caractersticas O polietiJeuo de ultrarnassa molar, quando transformado em peas pls

ticas, apresenta um conjunto prprio de caractersticas, que [) faz superior aos outros tennoplsticos em termos de resistncia abraso, Figura 2.5, resstn

Polietileno de ultra-alto peso molecul ar - PEUAPM 39

cia fratura por impacto, Figura 2.6, resistncia ao tensofissuramento, inrcia qumica, baixssimo coeficiente de atrito, autolubrificao, absoro de rudos e no absoro de gua.

25

20

ndice de

15Abraso 10

5

O

6 7 8

.

11.

~ 11 I ~ ~ 2 3 4 5

MateriaiS30 1 e Lato 2 S Ao carbono 3 O Laminado 4 [D Poliacetal 5 c Poliuretano 6 1:3 Nilon 6.6 7 O Nilon 6 8 D UHMWPE

Figura 2.5 - Comparao do ndice de abraso para diferentes materiais

200 Materiais

150 1 EI UHMWPE 2 c Nilon 6.6 Resistncia 3 (li Policarbonalo ao Impacto 100 4 11 Poliacetal

50 5 fl ABS

O

i "

II.'

2 3

~ 4 5

Figura 2.6 - Comparao de resistncia ao impacto lzod para diferentes materiais (kg. em/em)

A massa molar extremamente alta do PEUAPM proporciona uma viscosidade to elevada no estado fundido que seu ndice de flui dez se aproxima de zero, sendo impossvel process-lo pelos mtodos convencionais de injeo, sopro ou extruso. Os mtodos empregados no processo de fabricao do PEUAPM so os de compresso por telIDoprensagem, ou extruso por pisto, atravs dos qu ais so obtidos chapas, blocos e taru gos semi-acabados para posterior acabamento por usinagem.

2.3 - Propriedades do PEUAPM Nas Tabelas 2. I e Tabela 2.2 esto apresentadas as propriedades do

PEUAPM.

40 Pl sticos de engenharia

Tabela 2.1 - Propriedades do PEUAPM

Propriedades Mtodos Unidades Valores ASTM tpicos

Propriedades fsicas

Viscosidade intInseca D-4020 dVg >26 Massa molar mdia glmol >7,0 x lO'

Densidade (no moldado) D-792 g/cm' >0,93 Densidade aparente D-1895 g/cm' >0,4

Tamanho mdio de pancula d", ~m 151 - 230

Propriedades mecnicas Resistncia trao no escoamento D-638 MP, , 18

Resistncia trao na ruptura D-638 MPa 230

Alongamento final D-638 % >200

Resistncia ao impacto IZOD D-256 lIm no quebra

Dureza Shore D-2240 Shore D 62

Resistncia abraso D-l044 rngll 000 ciclos 23

Desgas te por abraso em lam a de areia ndice de abraso 25 (ao 1020 = 100)

Coeficiente de fri co D-1 894

Esttico ~e 0.3

Dinmico flk 0,2 Propriedades trmicas

Temperatura de fuso D-3418 ' C 133 Temperatura de amolecimento Vical D-1525 'C 128

Temperatura de deflexo tlmica D-648 ' C

0,45 MN/m' 79

1,81 MN/m' 48

Condutividade trmica a 23' C D-m WmK 0,4

Coeficiente de dilatao linear D-696 1O.4/,C 1,5

Calor especfico (23'C) D-1 50 caJ/g'C 0,48 Entalpia especfica de fuso - caJ/g 34

Propriedades eltricas

Resisti vidade yolumtrica D-257 Ohm-em >10"

41 Polietileno de ultra-alto peso molecular PEUAPM

VllQdosPropriedades

ResstiVldade

(C011e~ia: Braskem e Pohaldell Peuoqumka)

ASTM Unidades

D~257 Ohm-+---- >10"

D-149 kVlcm 900 ~+-~~~~.~~-,,~~~ D-150 D-150

D-570

Tabela 2.2- Gerais do PEUAPM

NonnaASTM Resistncia 0638

0/( j) 638 Resistncia Resistncia flexo Oureza Sllore Mdulo de tlexo

de D 638 Densidade D 638

------------- ~~~~~ ----T------~~.~~~~~~~~~ Resistncia ao calor contnllO C 119

41 -49 0648 68 82

Efeito dos raios so]areH nao recomendado Resistncia aos :icidos leves D543 excelente Resistncia aO$ cidos fortes D 543 Resistncia s bases fracas D Resistncia a bases fortes D 543

a solventes orgnicos D 543

PEUAPM

300 SOO

temperatura 80"C Obs.: Valores mdios. Fonte: Da.y Brasil

As aplicaes do PEUAPM vo desde o revestimento de caambas, tanques para banho de tratamento qnnico, partes expostas ao desgaste em COf


transportadoras peas de mquinas, Ele mantm estveis suas propriCalmes, mesmo em sujeitas a movimentos,

Quando suas caractersticas e seu desempenho so comparados aos de outros materiais plsticos, o PEUAPM apresenta as seguintes vaJltagells

Supetfcie de haixafrico: seu baixo coeficiente de frco se aproxima ao do teflon, com sua superfcie lisa e autolubrificada permite que partes lTI"!Vf',I.' como esteiras e correntes se movam facilmente evitando o desgaste prematuro, As sllpeJfcies recobertas de PEUAPM permitem o deslizamento suave e livre de contaminao de p ou aglomerados, Sna instalao mecnica, pois no h adesivos apropriados,

Resistncia ao desgaste: a estrutura molecular do PEUi\PM oferece superior resistncia ao desgaste por frico, Sua resistncia tambm maior do que o polietleno de alta densidade, e a outros materiais como nilon e ao poliacetal. alm de proteger estruturas de alto valor agregado contra o desgaste prematuro.

Resistncia ao impacto: o melhor substituto de mateJiais esto em contato com peas sujeitas a movimentos repentinos, golpes fortes, freqentes ou constantes, Os materiais tradicionais se atritam, se desgastam ou, simplesmente, apresentam fadiga, J o PEUAPM o nico plstico cuja rigidez aumenta medida que aumentam os esforos, Submetido ao teste ASTM D256 de resistncia ao impacto lzod, ele no quebra. nem mesmo fi temperatura de congelamento,

Resistncia corroso: resistente aos ataques qumicos severos e no absorve umidade, excelente para aplicaes em ambientes custicos, em presena de gua salgada, pea submetida a limpezas por vapor, etc, Mantm o equipamento em movimento sem bloqueios como, por exemplo, bordas de melais corrodos. ser aplicado em partes que trabalharo submersas em

,como nas plantas de tratamentos de nos processos qumicos, etc., bem como em temperaturas baixas, de -30C.

Contato com alimentos: ele obedece s regulamentaes estabelecidas pela FDA - rgo regulamentador das normas para alimentos e medicamentos

EUA - podendo ser usado em contato com produtos alimentcios e farmacuticos, to fcil de usnaJ' como a madeira, Quando aplicado em mquinas, por suas caractersticas de absoro impacto, consegue-se tcr um equipamento mais silencioso, ideal para fabricao de componentes de equipamentos eltricos ou eletromecnicos, seguro, no gera fascas, podendo ser aplicado em ambientes inflamveis, explosivos ou altamente combustveis,

Sumrio 43

Apresentao: oferecido em barras cilndricas slidas ou ocas (tubos ou bujes), em placas, lminas, soleira e em perfil

O PEUAPM tem caractersticas tcnicas tais que no permitem qualquer comparao com os polietilenos comuns. empregado em diversos setores das indstrias de celulose, papel, minerao, automobilstica, cinaerlteiras alimentkias, bebidas, fertilizantes, siderrgicas e outras.

Teste de areia: a excelente resistncia abraso do PEUAPM demonstrada pelo teste de areia, no qual amostras de materiais so mantidas a uma rotao constante de 1 725 rpm, imersas em uma de 50% de gua e 50% de areia, durante 7 horas. Os resultados esto na Tabela 2.3 - Teste de areia

Material Perda de peso relativo (Ao 1 018 = 100) UHMW 15 Nvlnjpc LM 22 Nilon T echnyl 31 Poliuretano 37 i F'rf'E 72 PEAD 86 Pnlv'pr 10()O 110

190 p, 190 Coleron 200

Teste de Taber: a resistncia abrasa0 do PEUAPM contlrmada pelos resultados do Teste de Taber, que indica a perda de em miligramas (mtodo padro Taber), como mostrado na Tabela 2.4 a Tabela 2.4 - Teste de Taber. resistncia abraso

Malerial Peso perdido (Mlgrama) UHMW Nada

r Poliuretano 3 PoHctileno de alta densidade 29 PTFE 42 Borracha natural 44 Kilon 66 49 Polietileno de baixa densidade 70


Material Peso perdido (M ilgrama) PV C de impacto normal 160 Borracha sinttica 205 ABS 275 Poliestireno 325

Figura 2.7 - Comparaes do ndice de abraso de diferentes materiais

278

(Cortesia: Braskem e Polialden Petroqumica)

2.3.1 - Propriedades qumicas o PEUAPM tem elevada resistncia qumica, como a maioria das

poliolefinas. A Tabela 2.5 a seguir mostra a mudana de peso e de aparncia. As peas do teste tm I x 25,4 x 50 mm, e foram imersas em reagentes, sob condies determinadas.

AO SAE 1020

AO INOX

, . TEFlO N

LJTEC.

NDICE DE ABRASO (IA) ALUMNIO

LATO

CELERON

pvc

COBRE

POLlACETAL

BRONZE

POUCARBONATO

PEAO

210 1

_181

_ '55

D '46

.''''

.10'" n D IOO

."C}

I"

Polietleno de ultra-alto peso molecular - PEUAPM 45

Tabela 2.5 .. Propriedades: resistncia qumica do PEUAPM A 22"C A 6O"C

Reagentes Mudanca de peso Mudana de pesoinorgnicos

% A. ..;., Dias .

AparnciaDias % .cido dorossulfntco 30

. Decomposto lO Decomposto : cido crmic'O (IN) j31~Oj4 Amarelo plido 10 - 0,16 Amarelo plido L~Ci~OCIOldriC~~i):i4 Pardo leve 10 +0,4 Pardo !

----~....

l!er~:,jdo de rudr - 0,01 ~o foi atacado !O + 0,04 No foi atacado ----~....

J.odo (em lcool) 30 + 1.78 Vennelho escuro ----~....

Acido ntrico. 50% 30 + 0,78 Atacado, 10 "4,44 Atacado, quebradlo i quebradio cido (osfnco. 85% 30 +0,07 No foi at~cadoTi''i . i No fOl atacado ,r:-c-: ........

IHidrxido de sdio 30 - 0,5 No fOI atacado Hipodorito de sdio 30 .. 0,04 No foi atacado 10 + O,2i No foi atacado1--'-.............. ..

:

'; '" , ~"CI O su DCO, umega d' em um diaem um la Acido sulfrico, 100% 5 Pouco atacado 10 + I Atacado, preto ~ ........

I cido sulfrico, 50% ","'; I'\o foi atacad_~_ 10 1,14 Pouco atacado Agua, ~ua~omar 03 ~ 0,13 ~o foi atacado 10 + 0,22 No fOI atacado Reagentes orgnicos Acido .ctico 30 ! + 0,87 Marrom, plido

8 ~1~~' plidoAcotona 30 + 0,24 I\iio foi atacado 4 i atacado Benzina 30 + 6.30 Pouco alcado 4 + 'atacado

...~.

Bissulfeto de carbono 30 + 16.2 !Atacado, inchado Tetracloreto de carbono 30 .,. 18,8 Atacado, inchado: 4 + 22,4 Alllcado, inchado

Ciclohoxanol I 30

,0,37 No foi atacado 8 + 1,81 Pouco atacado Ft3lato de t1ibuti!a 30 ,0,36 Pouco atacado 8 + 0,95 Pouco atacado Etanol 30 +0,03 No foi atacado 4 - 0,01 Pouco atacado Acetato de etila 30 + 1,34 Pouco atacado 4 + 1,86 Pouco atacado ter de ctila 30 .,. 3,9 Pouco atacado Dicloreto de etileno 30 I + 12,2 Pouco atacado Gasolina 30 + 4.81 Pouco atacado 4 ~:~:~:i:::~:OGordura 7 leo de linha\,a 30 - 0,7 No f01 atacado 8 0.23 No foi atacado leo de oliva 30 - 0,50 No 1'01 atacado 8 -0.12 IMo foi atacado ter de petrleo 30 .,. 5,74 No foi atacado

... ..

Tolueuo 30 +7 Um pouco inchado 8 + 10,9 IUm !Xluco inchado .. ..

L 30 + 15 Marrom iuchado 8 + 26,3 Inchado Xileuo 30 + 7,1 Um pouco inchado 8 + 15,5 Inchado

(Cortsia Braskem e Pohalden Petroqumica)


2.4 - Aplicaes Indstria de papel e celulose: nos transportadores de corrente emprega

dos para a movimentao de toras de madeira, as gu ias de UHMW tm uma durabilidade cinco vezes maior

99224749 plasticos-de-engenharia-helio-wiebeck-julio-harada

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