dissertacao renato dos santos

FACULDADE DE TECNOLOGIA SENAI CIMATEC

PROGRAMA DE POS-GRADUAO EM GESTO E

TECNOLOGIA INDUSTRIAL

RENATO DOS SANTOS

SUBSTITUIO DA BORRACHA TERMOFIXA EPDM POR

ELASTMEROS TERMOPL`STICOS EM SISTEMAS DE

VEDAO AUTOMOTIVOS

Salvador

2011

RENATO DOS SANTOS


ELASTMEROS TERMOPL`STICOS EM SISTEMAS DE

VEDAO AUTOMOTIVOS

Dissertao de mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Gesto e Tecnologia Industrial, Faculdade Tecnologia SENAI CIMATEC como requisito parcial para a obteno do ttulo de Mestre em Gesto e Tecnologia Industrial.

Orientador: Prof Dr. Wagner Maurcio Pachekoski

Co-orientadora: Prof Dr Carla Dalmolin

Salvador

2011

S237s

Santos, Renato dos.

Substituio da borracha termofixa EPDM por elast meros termoplsticos

em sistemas de vedao automotivos. / Renato dos Sa ntos. 2011.

88f.; il.; color.

Orientador: Prof Dr. Wagner Maurcio Pachekoski.

Dissertao - Faculdade de Tecnologia Senai-CIMATEC , Mestrado

Profissional em Gesto e Tecnologia Industrial, 201 1.

1. Termoplstico. 2. Vedao automotiva. 3. Polmeros termofixo. 4. EPDM.

I. Faculdade de Tecnologia Senai-CIMATEC. II. Pachekoski, Wagner Maurcio.

RENATO DOS SANTOS


ELASTMEROS TERMOPL`STICOS EM SISTEMAS DE VEDAO

AUTOMOTIVOS

Dissertao apresentada como requisito parcial para a obte no do ttulo de

Mestre em Gesto e Tecnologia Industrial, Faculdade de Tecnologia SENAI

CIMATEC.

Aprovada em 28 de outubro de 2011.

Banca Examinadora

Prof. Dr. Wagner Maurcio Pachekoski

Doutor em Cincia e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de So

Carlos, So Carlos, Brasil

Faculdade Tecnologia SENAI CIMATEC

Prof. Dr. Carla Dalmolin

Doutora em Qumica pela Universidade Federal de So Ca rlos, So Carlos, Brasil

Faculdade Tecnologia SENAI CIMATEC

Prof. Dr . Francisco Rosrio

Doutor em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de So Carlos, Brasil

Faculdade de Tecnologia de So Paulo - Zona Leste

Dedico este trabalho aos

meus pais Jarbas e Etelvina (in memorian), aos meus irmos Rubens, Ricardo e

Roberto (in memorian), a minha esposa Dalila e aos meus filhos Arthur, Camila e

July.

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Wagner Maurcio Pachekoski, meu orientador.

Cooper Standard Automotive pelo apoio financeiro e tcnico.

FCC Fornecedora de Componentes Qumicos e Couro Ltda pelo apoio tcnico e

materiais cedidos aos experimentos.

Ao SENAI CIMATEC, pelas condies de realizao deste tra balho. A Prof. Dr.

Carla Dalmolin, pela co-orientao, pacincia e rigor nas correes.

Aos estagirios Marcelo e Taiana, pela motivao, persistncia e colaborao.

Aos colegas de trabalho, Angela, Jean-Marc, Roberto e Regina pelo suporte tcnico.

A todos que de alguma forma contriburam para que este objetivo fosse atingido.

RESUMO

Atualmente os sistemas de vedao automotiva no Brasil so baseados em

perfis extrudados de borracha EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer). Estes

produtos possuem algumas oportunidades como: I possibili dade de reduo do

peso com eliminao da fita metlica utilizada para garantir a rigidez da estrutura do

perfil; II possibilidade de reduo da rea da seo do perfil e conseqentemente a

reduo do peso do sistema de vedao; III a dificuld ade de reutilizao do refugo

do EPDM no mesmo processo produtivo. Este trabalho analisou alguns polmeros

elastmeros termoplstico (TPE, TPV, TPO e TPU), avaliando as caractersticas e

processabilidade de fabricao de perfis de vedao em esca la de produo para o

uso na indstria automotiva. Os quatro termoplsticos foram extrudados e o TPE e

TPV foram qualificados como materiais adequados para est funo. Foram

realizados ensaios mecnicos e qumicos para a avaliao deste s materiais, que

confirmaram a aptido dos dois TPs para esta funo.

Palavras-chave : vedao automotiva, polmero termofixo, EPDM, termop lsticos

ABSTRACT

Currently the automotive sealing systems in Brazil are based on extruded

EPDM rubber (Ethylene Propylene Diene Monomer). These products have some

opportunities such as: I - the possibility of reducing weight by eliminating the metal

strip used to ensure the profile structures stiffness; II - the possibility of reducing the

area of the profile section and consequently reducing the weight of the sealing

system; III - the difficulty of reusing EPDM scrap in the same production process.

This paper analyzed some thermoplastic elastomer polymers (TPE, TPV, TPO and

TPU), analyzing the characteristics and manufacturing processes in production scale

of the sealing profile for the use in the automotive industry. The four thermoplastic

polymer were extruded and both TPE and TPV materials were classified as suitable

for this function. Mechanical and chemicals assays were performed the evaluation of

these materials, which confirmed the suitability of two TPs for this function.

Keywords: Automotive Sealing System, Thermoset Polymer, EPDM, Thermoplastic

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Vantagens X Desvantagens na utilizao de Polmeros 24

Tabela 1.1 Polmeros, Propriedades e Peas, Hemais (2003) 25

Tabela 1.2 Elastmeros Termoplsticos e suas fases 26

Tabela 1.3 Propriedades TPE-O e TPV, com 1% e 2% de enxofre 33

Tabela 1.4 Caractersticas dos materiais 37

Tabela 1.5 Temperaturas dos perfis na extruso 47

Tabela 1.6 Condies de injeo dos corpos de prova (TPE e TPV) 50

Tabela 1.7 Temperatura de extruso, TPO 51

Tabela 1.8 Rugosidade comparativa do TPs 57

Tabela 1.9 Resultado dos ensaios de trao/deforma o 62

Tabela 2 Medio das durezas dos TPs (escala Sh ore A) 64

LISTAS DE FIGURAS

Figura 1 Percentual de polmeros na composio d e veculos automotivos 23

Figura 1.1 Cadeia Polimrica TPE 31

Figura 1.2 Processos: Borrachas Termofixa X Borrachas Termoplsticas 31

Figura 1.3 Cadeia dos Elastmeros Termoplsticos base poliuretano 34

Figura 1.4 Perfil de Extruso para TPV 49

Figura 1.5 Perfil de extruso para TPU 49

Figura 1.6 Perfil de extruso para TPE 50

Figura 1.7 Perfil de extruso para TPO 50

Figura 1.8 Corpos de prova em envelhecimento 53

Figura 1.9 Extruso de TPE 57

Figura 2 Extruso TPU 58

Figura 2.1 Extruso TPV 59

Figura 2.2 Extruso TPO 59

Figura 2.3 Resultado dos ensaios de extruso 60

Figura 2.4 Corpos de prova (TPE e TPV) 61

Figura 2.5 Grfico comparativo das propriedades de trao do EPDM e TPV 65

Figura 2.6 Corpos de prova aps 500 horas de ensaio s a 80C 66

Figura 2.7 Grfico do ensaio do envelhecimento aps 500 horas a 80 C 66

Figura 2.8 Dureza Shore A EPDM, TPE e TPV 67

Figura 2.9 Medidor de altura 68

Figura 3 Grfico ensaio UV 69

Figura 3.1 Corpos de prova EPDM, TPE e TPV 70

Figura 3.2 Grfico ensaio nevoa salina 71

Figura 3.3 Anlise do fluxo de caixa 71

Figura 3.4 Formao de preo 72

Figura 3.5 Anlise da concorrncia para TPs 74

Figura 3.6 Anlise de riscos 75

LISTAS DE SIGLAS

ASTM American Society for Testing and Materials

BV Borracha vulcanizada

CIMATEC Centro Integrado de Manufatura e Tecnologia

CO2 Dixido de carbono

DCPD Diciclopentadieno

DP Grau de Polimerizao

ENB Etilidene norborneno

EPDM Etileno Propileno Dieno Monmero

EPM Etileno Propileno Monmero

EPR Borracha Etileno Propileno

EVA Etil vinil acetato

FIEB Federao das Indstrias do Estado da Bahia

HD Hexadieno

HDPE Polietileno de alta densidade

MPa Mega Pascal

MWD Distribuio do peso molecular

P Presso

PA Poliamida

PAN Poliacrilonitrila

PBT Poli teleftalato de butileno

PBT-HI Poli teleftalato de butileno de alto impacto

PC Policarbonato

PE Polietileno

PET Poli tereftalato de etileno

POM Poli xido de metileno

PP Polipropileno

PPS Poli sulfeto de fenileno

PTFE Polietrafluoroetileno

PU Poliuretano

PVC Poli cloreto de vinila

PS Poliestireno

SAE Society of Automobile Engineers

SBS Poliestireno Butadieno

SIS Poliestireno Isopreno

SEBS Poliestireno etileno-butileno

VOC Compostos Orgnicos Volteis

T Temperatura

Tg Temperatura de transio vtrea

Tm Temperatura de fuso

TPE Elastmero Termoplstico

TPO Elastmero Termoplsticos base Olefnica

TPU Elastmero Termoplstico base Uretano

TPV Elastmero Termoplstico base Uretano

EPDM Ultra alta freqncia

Sumrio

1 INTRODUO .................................................................................. 15

1.1 Justificativa ..................................................................................... 16

1.2 Objetivos ........................................................................................ 18

1.3 Motivao ..................................... .................................................. 19

1.4 Hipteses ..................................... .................................................. 19

1.5 Metodologia .................................................................................... 20

2 REVISO DA LITERATURA ............................................................. 21

2.1 Polmeros ....................................................................................... 21

2.2 Polmeros na Indstria Automotiva ................................................. 23

2.3 Etileno Propileno Dieno Monmero (EPDM) ...... ............................ 27

2.4 Elastmeros Termoplsticos........................................................... 29

2.4.1 Elastmero termoplstico poliuretano (TPU) ............................... 34

2.4.2 Propriedades mecnicas ...................... ....................................... 35

2.4.3 Elastmero termoplsticos vulcanizado (TPV) ............................. 36

2.4.4 Elastmeros termoplsticos olefnicos (TPO) .............................. 37

2.4.4.1 Distribuio das fases no composto TPO .... ............................. 38

2.4.4.2 Condies de processamento do TPO ......... ............................ 38

2.4.4.3 Caractersticas do TPO ............................................................ 39

2.4.4.4 Aspectos e aplicaes do TPO .............. ................................... 40

2.5 Processamento de Termoplsticos ................................................. 41

2.5.1 Extruso de termoplsticos .......................................................... 41

2.5.2 Injeo de termoplstico .............................................................. 44

3 MATERIAIS E MTODOS ............................. ................................... 47

3.1 Materiais ......................................................................................... 47

3.2 Mtodos .......................................................................................... 48

3.2.1 Secagem ..................................................................................... 48

3.2.2 Extruso .................................... .................................................. 49

3.2.3 Resfriamento ............................................................................... 50

3.2.4 Tracionamento ............................................................................. 51

3.2.5 Corte em linha ............................................................................. 51

3.2.6 Obteno dos corpos de prova ................ .................................... 51

3.2.6.1 Injeo ................................... ................................................... 51

3.2.6.2 Estampagem ............................................................................ 52

3.2.7 Ensaio de trao ............................ .............................................. 52

3.2.8 Ensaio de dureza ......................................................................... 52

3.2.9 Dimensionamento ........................................................................ 53

3.2.10 Envelhecimento trmico ................... ....................................... 53

3.2.11 Exposio umidade ...................... ....................................... 54

3.2.12 Rugosidade ............................... ............................................. 54

3.2.13 Resistncia a UVA e UVB ....................................................... 55

4 RESULTADOS E DISCUSSO ........................................................ 56

4.1 Processo de Extruso .......................... ........................................... 56

4.2 Injeo ....................................... ..................................................... 61

4.3 Ensaios de Rugosidade Superficial ................................................ 61

4.4 Ensaios Mecnicos ............................. ............................................ 62

4.5 Ensaios de Tenso / Deformao ................ ................................... 63

4.6 Ensaio de Envelhecimento Trmico................................................ 65

4.7 Ensaio de Dureza ........................................................................... 67

4.8 Dimensionamento ........................................................................... 68

4.9 Ensaio de Estabilidade a Ultravioleta .............................................. 69

4.10 Ensaio de Estabilidade em Nvoa Salina ..................................... 69

4.11 Anlise de Viabilidade Financeira ................................................. 71

4.11.1 Anlise de viabilidade de mercado ............................................ 72

4.11.2 Impactos indiretos ...................................................................... 73

4.11.3 Anlise de viabilidade tcnica .................................................... 73

4.11.4 Anlise de viabilidade econmica .............................................. 74

4.11.5 Anlise da concorrncia e riscos ............................................... 74

5 CONSIDERAES FINAIS .............................................................. 76

5.1 Contribuies.................................. ................................................ 76

5.2 Atividades Futuras de Pesquisa ..................................................... 77

6 REFERNCIAS ................................................................................. 78

APNDICES ........................................................................................ 81

ANEXOS .............................................................................................. 96

1 INTRODUO

Os polmeros representam a imensa contribuio da Qumica para o

desenvolvimento industrial do sculo XX. Em torno de 1920, Staudinger apresentou

trabalho em que considerava, embora sem provas, que a borracha natural e outros

produtos de sntese, de estrutura qumica at ento desconhecida, eram na verdade

materiais consistindo de molculas de cadeias longas, e no agregados coloidais de

pequenas molculas, como se pensava naquela poca.

Somente em 1928 foi definitivamente reconhecido pelos cientistas que os

polmeros eram substncias de elevado peso molecular. A inexistncia de mtodos

adequados para a avaliao do tamanho e da estrutura qu mica no permitiam que

molculas de dimenses muito grandes fossem isoladas e definidas cientificamente

com preciso. Por esta razo, em literatura antiga, enc ontra-se a expresso high

polymer para chamar a ateno sobre o fato de que o composto considerado tinha,

realmente, peso molecular muito elevado. Atualmente, no mais necessria essa

qualificao.

Desde a II guerra mundial tem havido uma grande expanso das indstrias de

polmeros e produtos plsticos, adotando-se novos usos e tecnologias para estes

materiais. Rapidamente os polmeros substituram os materiais tradicionais como

metais, vidro e a madeira nos mais diversos campos de aplicao, incluindo as

indstrias automobilsticas, eletroeletrnica e da construo civil e em produtos com

aplicaes especiais e militares. O espetacular crescimento do mercado de

plsticos, no incio dos anos 1970, foi resultado no apenas da descoberta de novos

plsticos, mas tambm da refinao e da segmentao do s materiais estabelecida.

Desta maneira, os plsticos deixaram de ser considerados como apenas material de

substituio, para fornecer novos benefcios de custo. A vi so de consenso dos

benefcios do plstico pode ser verificada, por exemplo, em suas vantagens para a

indstria automotiva: economia, reduo de peso, potencial estilo, design funcional,

efeitos novos, manuteno reduzida e resistncia corros o.

16

Entre os principais polmeros utilizados na indstria automotiva esto os

elastmeros, definidos como polmeros que apresentam alta deformao sob

esforos relativamente baixos e voltam rapidamente ao esta do inicial quando cessa

o esforo deformante. Em automveis, elastmeros so a mplamente usados nos

compartimentos do motor debaixo do cap, com as borracha s naturais, ou como

mangueiras e vedaes de carroaria com as borrachas sint ticas.

Entre os compostos elastomricos de maior importncia na indstria

automotiva encontra-se a Borracha de Etileno-Propileno-Dieno (EPDM), dominante

no segmento de vedaes de carroaria e mangueiras de r adiadores, devido a

facilidade de extruso para perfis de vedao alm da exce lente resistncia

absoro de gua, combinada com boas propriedades mecni cas e custo

relativamente baixo. Porm, a conformao de perfis de EDPM demanda um alto

tempo de cura e altos gastos energticos devido a necessidade de cura. O produto

final conformado ainda um elastmero termofixo, onde seus resduos no podem

ser reaproveitados e as peas descartadas no podem ser reci cladas por tcnicas

convencionais.

Desta maneira, pretende-se, neste trabalho, estudar opes de elastmeros

termoplsticos para a substituio do EPDM no setor automotivo. As substituies

sero focadas em vedaes de vidros mveis (melhorando ou m antendo o

desempenho do sistema de vedao) e visando uma melhoria de processo

(eliminando o tempo de cura). Ganhos ambientais sero a inda conseqentes desta

substituio, oriundos da economia energtica gerada e d a possibilidade de

reciclagem dos resduos de processo e futuras peas descartada s.

1.1 Justificativa

Como justificativas tcnicas que corroboram para este trabalho destacam-se:

A necessidade de reduo de peso dos sistemas de vedao f abricados

em EPDM e, conseqentemente, dos veculos automotivos dota dos

destes sistemas;

A necessidade da eliminao da estrutura metlica necessria para

17

garantir a rigidez estrutural do perfil de EPDM, justificada pelo potencial

de corroso veicular que as mesmas apresentam;

A restrio durante o processamento do EPDM, que no p ermite

acoplamento de funes devido temperatura elevada nec essria para

a vulcanizao dos perfis;

A dificuldade de obter cores diferentes do preto, devido a formulao do

EPDM, que utiliza o negro de fumo como carga;

O tempo de elevado de processamento para a vulcaniza o do EPDM;

A necessidade de elevado espao fsico para a vulcaniza o do EPDM

em linhas de fornos/tneis;

O elevado consumo de energia para o processamento (vulcanizao) do

EPDM;

A impossibilidade de reutilizao do refugo do EPDM n o mesmo

processo produtivo;

A alta emisso de gases (VOC) para atmosfera, durante o

processamento do EPDM.

Financeiramente a contribuio deste trabalho justi ficada pelo comparativo

entre os custos de matria prima: EPDM e os Termoplsticos utilizados para os

sistemas de vedao de vidros mveis e os respectivos processos produtivos de

extruso de elastmeros. Assim estima-se que o custo dos pro cessos reduzir,

obtendo produtos com desempenhos similares de cada funo , respeitando os

mesmos padres de qualidade, o produto final em materi al termoplstico dever ter

um custo reduzido em aproximadamente 15% em Canaletas, 12% em Pestanas

Externa e 10% para as Pestanas Interna quando comparados com a soluo em

EPDM. A estimava que o custo dos processos ser reduzido, obtendo produtos com

desempenhos similares para as mesmas funes, graas a melho ria do processo e

da reutilizao de material.

Os ganhos ambientais baseiam-se na possibilidade de reciclagem do

termoplstico, reduo dos resduos slidos e emisso de ga ses poluentes durante

o processamento, comparados soluo atual em EPDM, visand o o

desenvolvimento sustentvel.

18

A impossibilidade de reutilizao do EPDM no processo pro dutivo primrio

aliado emisso de gases para atmosfera, durante o pr ocessamento, e seu

descarte para a atmosfera aliceram as justificativas ambi entais.

Ainda, pode-se justificar a importncia social deste trab alho atravs da

possibilidade de reciclagem do termoplstico e as redues dos impactos

ambientais, comparados soluo atual em EPDM. Isto rep resenta um ganho direto

para a comunidade, minimizando a gerao de resduos sl idos e a emisso de

gases nocivos, representando um grande ganho para o desenvolvimento sustentvel

da sociedade.

1.2 Objetivos

Geral

O objetivo geral deste trabalho estudar a viabilidade de substituio de

borracha termofixa de etileno-propileno-dieno (EPDM) por elastmeros

termoplsticos em vedaes automotivas para vidros mveis.

Especficos

1. Com base nas caractersticas do EPDM, propor borrachas termoplsticas que

possam apresentar um bom desempenho no sistema de vedao para vidros

mveis de carroarias automotivas.

2. Avaliar a processabilidade dos materiais propostos.

3. Avaliar as propriedades e caractersticas funcionais (mecnicas, trmicas,

qumicas e de estanqueidade) destes termoplsticos que possam possibilitar seu

uso em sistemas de vedao de vidros automotivos.

19

1.3 Motivao

A principal motivao aportar o conhecimento acadmico para aplicaes

industriais tradicionalmente empricas. Os processos de fabricao de perfilados em

EPDM, para vedao automotiva so baseados nas experinci as no documentadas

de profissionais do segmento de autopeas. Desta forma a quebra deste paradigma

o propulsor deste trabalho, aliada a perspectiva de uma parceria inovadora na

regio metropolitana de Salvador, unindo esforos ent re a academia e indstria.

1.4 Hipteses

As pesquisas aos trabalhos similares identificadas internacionalmente, indica

uma tendncia do mercado automotivo europeu, norte americano e asitico de

utilizao dos termoplsticos em substituio aos materiais m etlicos e termofixos,

objetivando a reduo de peso, custo total do produt o e os impactos ambientais na

fabricao dos produtos atuais.

Isto nos leva a questionar quais materiais termoplsticos podem substituir o

termofixo EPDM (Etileno Propileno Dieno Monmero), n a funo vedao

automotiva para portas e vidros mveis em carroarias auto motivas no Brasil.

As hipteses de materiais preliminares, ainda no aplica dos no Brasil nesta

funo, foram os elastmeros termoplsticos abaixo, que j esto disponveis no

mercado local:

- TPE (termoplstico polipropileno e poliestireno etileno-butileno)

- TPV (termoplstico polipropileno com EPDM)

- TPO (termoplstico polipropileno com olefnicas)

- TPU (termoplstico polipropileno e uretano)

20

1.5 Metodologia

A dissertao est dividida em cinco captulos: introdu o, reviso da

bibliografia, materiais e mtodos, discusses dos resultados e concluso.

O primeiro captulo introduz o estudo da situao atual do mercado automotivo,

na rea de vedao de carroarias, elucida a motivao e as hipteses identificadas

para melhorar a condio atual.

O segundo captulo revisa a bibliografia dos polmeros estudados, suas

aplicaes na indstria automotiva e o elastmero mais utilizado atualmente para

vedaes de carroarias automotivas no mercado brasileiro.

O terceiro captulo apresenta os materiais e mtodos utilizados para a

realizao deste estudo.

O quarto captulo relata os resultados e discute de forma levar o leitor para a

tica do pesquisador.

O quinto e ltimo captulo apresenta as concluses da pesquisa, consideraes

finais e oportunidades para novos estudos a serem desenvolvidos nesta rea.

21

2 REVISO DA LITERATURA

Analisando os trabalhos disponveis na literatura Ala m (2005), Zhou (2007),

Yue (2007), Nadgi (1993), entre outros observa-se q ue poucos autores, discutem a

melhoria contnua incremental, visando solues mais am igveis ao meio ambiente

para produtos ou sistemas de vedao automotivos fabricados em EPDM e os

potenciais ganhos obtidos com a utilizao de materiais te rmoplsticos.

2.1 Polmeros

A palavra polmero deriva das palavras de origem grega poli (muitos) e mero (unidade de repetio). Assim, um polmero uma m acromolcula composta por muitas (dezenas de milhares) unidades de repetio denominadas meros, ligados por ligao covalente e com massa molecular maior que 10.000 g/mol. A matria-prima para a produo de um polmero o monmero, isto , uma molcula com uma (mono) unidade de repetio. Dependendo do tipo de monmero (estrutura qumica), do nmero mdio de meros por cadeia e do tipo de ligao covalente, po demos dividir os polmeros em trs grandes classes Plsticos, Borrachas e Fibras (CANEVAROLO, 2002).

Ainda segundo o autor, os polmeros podem ser classificados, quanto ao

comportamento mecnico, em:

Plsticos so materiais polimricos slidos na temperatura ambie nte. Podem

ser classificados segundo propriedades trmicas em termoplsticos e termorrgidos.

Termoplsticos: so polmeros que, sob efeito de temperatura e presso ,

amolecem e fluem, podendo der moldados nestas condie s. Retirada a solicitao

(T e P), se solidificam adquirindo a forma do molde. Novas aplicaes de

temperatura e presso reiniciam o processo, portanto s o reciclveis. So solveis e

possuem cadeia linear ou ramificada. Como exemplo pode-se citar o polietileno

(PE), polipropileno (PP), poli cloreto de vinila (PVC) entre outros.

Termorrgidos tambm conhecidos por termofixos, termoendurecido, polmero

de rede ou em retculo, so polmeros que, quando suj eito a aplicao de

22

temperatura e presso, amolecem e fluem adquirindo a forma do molde reage

quimicamente formando ligaes cruzadas entre as cadeias e se solidificam.

Subseqentes aplicaes de temperatura e presso no t m mais influncia,

tornando-os materiais insolveis, infusveis e no reciclveis. Assim, os

termorrgidos so moldados quando ainda na forma de p r-polmero (antes da cura,

sem ligaes cruzadas). So exemplos de termofixos a baquel ite (resina de fenol-

formaldedo) e o epxi (araldite).

Elastmeros so polmeros que, na temperatura ambiente, podem d eformar-

se no mnimo duas vezes o seu comprimento inicial, retornando ao comprimento

original rapidamente aps retirado o esforo. Para ap resentar essas caractersticas,

os elastmeros normalmente possuem cadeias flexveis amarrad as umas as outras,

com uma baixa densidade de ligao cruzada. Isto define as seguintes propriedades

bsicas: aceita grandes deformaes, mantendo boa resistncia mecnica e mdulo

de elasticidade quando deformado e aps retirado o esfo ro, a recuperao total da

deformao. Como principal exemplo, tem-se a BV (borrach a vulcanizada), termo

genrico utilizado para qualquer elastmero ou mistura de elastmeros aps a

formao das ligaes cruzadas (vulcanizao).

Fibras so termoplsticos orientados (com um sentido longitudinal do eixo

principal da fibra), satisfazendo a condio geomtrica de L/D > = 100. A orientao

das cadeias e dos cristais, feitas de modo forado durante a fiao, aumenta a

resistncia mecnica desta classe de materiais, tornando-os possveis de serem

usados na forma de fios finos, Com exemplos, tem-se as fibras de poliacrilonitrila

(PAN), Nylons (PA), Polister (PET).

A estrutura do estado slido em polmeros consiste no mod o como as cadeias

moleculares esto empacotadas, formando a massa slida. Est e pode ser

desordenado, formando a fase amorfa, ou ordenado, regular e repetitivo, definindo a

fase cristalina. Assim a cristalinidade em polmeros consiste no alinhamento de

segmentos de cadeias em um arranjo tridimensional perfeito.

23

A maioria das propriedades fsicas, mecnicas e ter modinmicas dos polmeros semicristalinos depende muito do grau de cristalinidade e da morfologia das regies cristalinas. Quanto maior a cristalinidade, mais elevadas so as propriedades de densidade, rigidez, estabilidade dimensional, resistncia qumica, resistncia abraso, temperatura de fuso (Tm), temperatura vtrea (Tg), temperatura de utilizao, etc (CANEVAROLO, 2002).

2.2 Polmeros na Indstria Automotiva

Desde 1845 quando os irmos Michelin patentearam o prim eiro pneu, os

polmeros/elastmeros comeam a fazer parte da indstria automotiva. Segundo

Maine (1997), at a dcada de 1950, o ao compunha a maioria das peas na

fabricao de um automvel, chegando a ocupar 80 % do p eso total de um carro. A

mdia de 30 kg de polmeros empregada por veculo na dcada de 1970 passou a

representar cerca de 180 kg no final da dcada de 1990 (APC, 1990).

A soma dos plsticos e elastmeros, conforme a Figura 1 demonstra que

aproximadamente 16% do peso mdio de um veculo composto por polmeros,

conforme a Tabela 1, reservatrios de fluidos, condutos de ar, calotas, lanternas,

dentre outros so produzidos com este famlia de materia l.

Figura 1: Percentual de polmeros na composio de veculos automotivos.

Fonte Automotive News, com base na FIAT Automveis, 2010.

!

24

Ao longo dos anos, a busca por reduzir o peso dos veculos, minimizar os

custos de produo e o anular impacto destes processos de tra nsformao no meio

ambiente pode-se observar a evoluo na utilizao dos po lmeros, dentre outros

materiais que oferecem estas vantagens, Figura 1.

Tabela 1: Evoluo dos materiais na in dstria automotiva Fonte Automotive News maio 2011, com base no Plastics Europe 2010

A Tabela 1 mostra exemplos de como os plsticos tm demonstrado um alto

ndice de confiabilidade e muitas vantagens sobre os materiais tradicionais que

vieram a substituir, tais como o ao, o alumnio e o vidro . Alm de permitir maior

flexibilidade de projeto e economia na produo, sua b aixa densidade essencial

para a reduo do consumo de combustveis. Aproximadamen te, para 100 kg de

peas plsticas utilizadas em um veculo, 200 a 300 kg de outros materiais deixam

de ser consumido, o que se reflete em seu peso final. Assim, um automvel, com

uma vida til de 150 mil quilmetros, poder economizar 750 litros de combustvel

devido utilizao dos plsticos (APME, 1999).

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25

Tabela 1.1 Vantagens X Desvantagens da utilizao dos Plsticos x Metais

Segundo Maxwell (1994), o crescimento dos plsticos na composio dos

carros alavancou aps a Segunda Guerra Mundial com a de scoberta de novos

materiais e com os benefcios oferecidos pelos plsticos, como melhores formas e

aspecto, reduo de peso, resistncia corroso, entre outr os. Alm dos benefcios

citados por Maxwell, a Indstria automotiva moderna busca tambm a

sustentabilidade e o desenvolvimento durvel para o meio ambiente, protegendo

assim as prximas geraes. A Tabela 1.1 mostra, resumidamen te, as principais

caractersticas na utilizao dos polmeros segundo a propost a por Hemais (2003) e

apresentam alguns polmeros utilizados na indstria automobilstica, com as

propriedades que so vantagens competitivas neste segment o.

VANTAGENS DESVANTAGENS

Reduo do peso Deteriorao por ao trmica e amb iental

Reduo da emisso de CO2 Inflamabilidade

Reduo de custo Baixa resistncia ao impacto

Reduo do tempo de produo Deformao permanente

Menores investimentos em manufatura Dificuldade de adeso de pelcula de tinta

Aumento da resistncia corroso Facilidade de manchas permanentes

Possibilidade de designs mais modernos Baixa estabilidade dimensional

Formatos mais complexos

Excelente processabilidade

Veculo mais silencioso

Melhor uso do espao

Aumento de segurana

26

Polmeros Propri edades Peas Polietileno de alta densidade (HDPE)

Resistncia ao calor Resistncia a solventes Baixa permeabilidade Boa processabilidade Baixo custo

Bombona de reserva Caixa de tringulo de emergncia Reservatrio de gua do pra-brisa Tanque de combustvel

Polipropileno (PP) e suas composies

Alta resistncia qumica solventes Boa estabilidade dimensional Flexibilidade Durabilidade Baixos custos Excelente balano impacto/rigidez Boa resistncia s intempries Boa resistncia a riscos

Bandeja traseira Caixa de bateria Caixa de ferramentas Calotas Condutos de ar Depsito de fludo de freio Frisos laterais Protees (correias, ventilador e etc.)

Polmeros fluorados Politetrafluoroetileno (PTFE) e suas composies

Alta resistncia trmica Resistncia a leos Resistncia a agentes qumicos

Bomba de combustvel eltrica Guia do pisto do amortecedor

Poli (teleftalato de butileno) (PBT) Poli (teleftalato de butileno de alto impacto) (PBT-HI)

Boa resistncia mecnica Boa resistncia trmica Boa estabilidade dimensional Baixa absoro de gua Isolamento eltrico

Calota Carcaa de bomba dgua Pra-lama Grades Pisto do servo-freio

Policarbonato (PC) Semelhante ao vidro Alta resistncia ao impacto Boa estabilidade dimensional Boas propriedades eltricas Boa resistncia s intempries Resistncia chama Capacidade de refletir a luz Estabilidade a radiaes de ultravioleta

Faris Lanternas Painel de instrumento Retrovisores

Poliuretano (PU) Excepcional resistncia a abraso Absorvedor de energia Isolamento acstico Fcil processabilidade

Pra-choque Estofado dos bancos Coxins Tapes Suporte do motor Enchimento do pra-choque

Poliamida (PA) Boa processabilidade Resistncia tenso Resistncia a alta temperatura Excelente estabilidade dimensional

Dutos de captao de ar Engrenagens Conectores de sistema de injeo Sistema de freio de estacionamento Escaninho do airbag

Etileno Propileno Dieno Monmero (EPDM)

Boa processabilidade Resistncia alta temperatura Boa resistncia s intempries Baixa absoro de gua

Vedaes de Carroarias Mangueiras Coxins

Tabela 1.2 Polmeros, propriedades e peas da ind stria automotiva

27

Nota-se que atualmente os sistemas de vedao automotiva s o produzidos

como o elastmero termorrgido EPDM. Entretanto, a bu sca constante por redues

de custo, e peso, alm dos ganhos ambientais, induz a inovao, com a utilizao

de polmeros termoplsticos nesta funo.

2.3 Etileno Propileno Dieno Monmero (EPDM)

O elastmero EPDM pertence ao grupo genrico das borrachas etileno-

propileno, que ainda engloba duas outras variedades: terpolmeros (polmero onde a

cadeia principal formada por trs meros diferentes) e os copolmeros (polmero

onde a cadeia principal formada por dois meros diferentes). Morton (1989), Nagdi

(1987) e Barlow (1988) afirmam que o rpido crescimento do consumo de borracha

de EPDM tem como principal causa as suas excelentes propriedades, tais como:

resistncia ao oznio, intemprie, oxidao, boa fl exibilidade a baixas

temperaturas (dependendo do teor em etileno), isolamento eltrico, fcil

processamento (mistura, extruso ou injeo), possibilida de de ser formulada com

grandes quantidades de cargas (negro de fumo ou cargas brancas).

Os copolmeros so geralmente referidos como borrachas E PM, nas quais as

letras E e P significam respectivamente, etileno e p ropileno, enquanto que a letra

M significa que a borracha tem uma cadeia saturada do tipo polimetileno (-(CH2) x-).

temperatura ambiente, o polietileno um polmero semicristalino. Mas se interferirmos na sua cristalizao, ou seja, se inc orporarmos na cadeia do polmero elementos que impeam a cristalizao, a t emperatura de transio vtrea (T g) pode ser reduzida para valores inferiores tempe ratura ambiente (Hofmann, 1989). Estes materiais possuem como caracterstica serem completamente amorfos e vulcanizveis para propores entre 45% a 60% de etileno. Se o contedo em etileno for da ordem de 70% a 80%, os polmeros contm longas seqncias de etileno particularmente cristalinas, e o seu comportamento em processamento difere muito do apresentado pelos polmeros amorfos (HOFMANN, 1989).

Devido sua elevada massa molar os EPMs s podem ser vulcan izados com

perxidos orgnicos (Morton, 1989) (Nagdi, 1987) (Barlo w, 1988) (Hofmann, 1989).

Uma vez que a vulcanizao da borracha de EPM com per xido apresenta

algumas desvantagens, foi desenvolvido um mecanismo de reao do etileno-

propileno com um dieno, possibilitando a vulcanizao com enxofre e aceleradores

28

convencionais. O produto da polimerizao assim obtido denominado EPDM,

terpolmero composto por trs unidades de monmeros: etileno, propileno e dieno.

Nos terpolmeros, usualmente referidos como borracha de EPDM, as letras E, P e M tm o mesmo significado que anteriormente referido, designando a letra D o terceiro monmero, um dien o, que introduz insaturao na cadeia. Os EPDMs so, portanto, EPMs insaturados (MORTON, 1989) (NAGDI, 1987).

O EPDM usado na indstria automobilstica em grande escala, sob a forma

de bandas de rodagem, tubos, mangueiras para radiadores, perfis para vedao de

vidros e portas, dentre outras utilizaes onde o fundame ntal seja uma boa

resistncia ao oznio e intemprie. Pela extrema versatilidade, esses polmeros

so usados em composies termofixas para perfis, gaxetas e selos automotivos,

mangueiras de radiador, correias transportadoras, membranas para

impermeabilizao e isolamento eltrico, mangueiras para gua, vapor e outros

lquidos polares. A borracha de EPDM tambm utilizada nos segmentos de cabos

e fios, construo e leos aditivos.

Para melhorias de propriedades, o EPDM acoplado a outros polmeros, em

sua maioria termoplstica, adquirindo boas caractersticas para otimizao funcional.

As maiores aplicaes para o PP modificado com EPDM encon tram-se na indstria

automobilstica, na fabricao de pra-choques, painis de instrumentos e ponteiras

de pra-choques. Atualmente o elastmero mais utilizado na modificao do PP o

EPDM, um copolmero de eteno-propeno e um terceiro monmero pendente na

cadeia principal do polmero. Este terceiro monmero um dieno que tem como

principal objetivo introduzir pontos de insaturao na cadeia do polmero, permitindo

sua vulcanizao pelos sistemas usuais de aceleradores e enxof re.

Dentre as caractersticas do EPDM, as desvantagens que motivam a

substituio por um polmero termoplstico podem destacar:

Necessidade de estrutura metlica para garantir a rigidez do perfil;

No permite acoplamento de funes devido temperatu ra elevada para

a vulcanizao do EPDM;

Tempo elevado de processamento;

29

Necessidade de espao fsico para a vulcanizao do EPDM;

Custo de manuteno elevado;

Consumo energtico;

Impossibilidade de reutilizao do refugo do EPDM no mesmo processo

produtivo;

Dificuldade de reciclagem do termorrgido EPDM;

Resistncia ao impacto;

Zoetelif e Teeuwen (2003) analisaram elastmeros term oplsticos (TPE), que

podem ser fabricados usando processos comuns de moldagem por injeo.

De acordo com Kim et al (2001), guarnies so instalad as nas carrocerias e

portas automotivas para prevenir infiltrao de gua, selar a entrada de rudo

externos, minimizar a vibrao das janelas, e prover melh or capacidade de absoro

do impacto das portas na carroceria. A geometria do perfilado, material e

caractersticas das vedaes definem a concepo do sistema de vedao, e que

afetam o desempenho e durabilidade do automvel e as condies de vedao.

O TPE foi desenvolvido posterior aos plsticos, eles so amplamente utilizados

em muitas aplicaes devido s vantagens por eles oferecidas.

2.4 Elastmeros Termoplsticos

Os elastmeros termoplsticos constituem uma famlia de materiais de engenharia que estabelecem uma ponte entre as famlias dos materiais plsticos e dos materiais elastomricos (Tormento, 2010). So tambm designados por borracha termoplstica. Um elastmero termoplstico (TPE) uma mistura de polmeros ou composto, que acima da sua temperatura de fuso, exibe um carter termoplstico. Isso lhe permite ser moldado e transformado em produtos finais, dentro de uma definida gama de temperaturas, sem que tenha ocorrido qualquer processo de reticulao durante a fabricao, possuindo um comportamento el astomrico. Este processo reversvel e os produtos podem ser reprocessados, moldados novamente, sendo esta a maior diferena em relao ao elastmero vulcanizado que formado por ligaes cruzadas que impedem o reprocessamento deste material (DUPONT, 1963).

30

Podemos dizer que elastmeros termoplsticos so polmeros que combinam a

elevada capacidade de deformao elstica caracterstica das borrachas

vulcanizadas, com as condies de transformao mais favorve is dos materiais

termoplsticos. Isto acontece atravs da criao de uma estrutura de copolmeros de

bloco, ocorrendo alternncia de segmentos de cadeia muito elsticos (que

conferem as propriedades caractersticas da borracha vulcanizada).

Os elastmeros termoplsticos (TPEs) possuem como vantagem sobre os tipos termofixos convencionais (vulcanizados) o processamento de maneira fcil e rpida. Alm disto, a reciclabilidade dos rejeitos, menor custo de energia para o processamento, a disponibilidade de padres e tipos uniformes (no disponveis nos termofixos) so tamb m aspectos vantajosos a serem considerados (DUPONT, 1963).

Na Figura 1.1 observa-se os segmentos que apresentam uma grande rigidez e

coeso a temperatura ambiente (caracterstica dos materi ais plsticos). A estrutura

do copolmero desempenha, temperatura ambiente, um papel semelhante a das

borrachas vulcanizadas (com ligaes cruzadas que impedem o deslocamento

relativo das cadeias moleculares) sob a ao de foras apli cadas. Quando a

temperatura elevada acima da sua temperatura de transio vtrea (Tg) ou da sua

temperatura de fuso cristalina (Tm), essas ligaes, por serem estritamente de

natureza fsica, perdem a sua coeso e permitem que o ma terial adquira certa

fluidez e possa ser conformado por extruso, por inje o, calandragem ou

moldagem. Aps arrefecimento, o material volta a adqui rir as propriedades

caractersticas de um elastmero. Para alm de se prescindi r de um processo de

vulcanizao, todo o material no transformado em peas, Figura 1.2, tais como

rebarbas, peas defeituosas, refugos e etc., podem ser re ciclados e/ou reutilizados

na produo. (Dupont, 1963).

Figura 1.2 - Processos: Borracha Termofixa x Borracha Termoplstica

Basicamente, existem atualmente sete grandes famlias de elastmeros

termoplsticos, que so apresentadas na

esto dispostos em trs principais classes: o estireno

(SEBS), termoplsticos vulcanizados (TPVs) e poliuretanos termoplsticos (TPUs)

que estaro descritos posteriormente conforme a con stituio, pr

Figura 1.1: Cadeia polimrica TPE

Processos: Borracha Termofixa x Borracha Termoplstica


que so apresentadas na Tabela1. 3. Os elastmeros termoplsticos

esto dispostos em trs principais classes: o estireno-etileno/butileno


que estaro descritos posteriormente conforme a con stituio, pr

31

Processos: Borracha Termofixa x Borracha Termoplstica


Os elastmeros termoplsticos

etileno/butileno-estireno


que estaro descritos posteriormente conforme a con stituio, pr opriedades e

32

aplicaes. Como fatores comuns nestes tipos de materiai s, podemos realar

existncia de um polmero de natureza elstica e a existncia de um polmero de

natureza elstica e, existncia de um polmero de natureza rgida. Podemos tambm

observar que nas cinco primeiras famlias, o nome o do polmero constituinte da

fase rgida.

Os TPEs so moldados e extrudados em equipamentos p adres para o processamento de plsticos em ciclos consideravelmente curtos em relao aqueles requeridos para moldagem por compresso ou transferncia de borrachas convencionais. Estes polmeros so produz idos pela copolimerizao de dois ou mais monmeros, utilizan do tanto a tcnica de polimerizao em bloco como grafitizao. Um dos mo nmeros desenvolve a parte rgida, ou cristalina, seguimentos que funcionam como componentes termicamente estveis (os quais amolecem e flui sob cisalhamento, tal como imposto na reticulao qumica entre as cadeia s polimricas de borracha convencional termofixa); o outro monmero desenvolve o segmento macio, ou amorfo, o qual contribui para as caractersticas elsticas. As propriedades podem ser controladas variando a proporo dos monmeros e o comprimento dos seguimentos rgidos e macios. Tcnicas de blocagem criam molculas de longas cadeias com vrias seqncias, ou blocos, de seguimentos rgidos e macios; mtodos de grafitizao envolvem a grafitizao de uma cadeia polimrica em outra co m ramificao. As tcnicas de grafitizao oferecem mais possibilidad es de variar o copolmero, pois tanto o esqueleto da cadeia como as ramificaes grafitizadas podem ser elsticos, vtreos duros, ou ambos (TORMENTO, 2010).

33

Fase Rgida Fase Elstica Exemplo

Poliestirnicos Poliestireno Polibutadieno,

poliisopreno ou

polietileno butileno

SBS, SIS,

SEBS

Poliolefnicos Polipropileno EPM ou EPDM TPE-O

Poliuretanos Poliuretano Polisteres ou

politeres

TPU

Polisteres Polister

(Polietileno ou

butileno

tereftalato)

Politer COPE

Poliamidas Poliamida Politer PEBA

Vinilos PVC EVA ou TPE EVA/VC

TPE/PVC

Ligas

Polimricas

(TPV)

Polipropileno Borrachas

vulcanizadas (NR,

NBR, EPDM, CIIR)

PP NR TPV

PP NBR TPV

PP EDPM

TPV PP CIIR

TPV

Amida ou

Polister

Borracha de

silicone

vulcanizada

TPSV

Tabela 1.3 Elast meros Termoplsticos e suas fases

Os polmeros que apresentam caractersticas similares ao EPDM e que foram

escolhidos como objetos de estudo foram: TPE, Polipropileno + SEBS; TPO,

polipropileno olefnicos; TPU poliuretano e TPV, polipropileno com borracha

vulcanizada.

Estes materiais foram inicialmente identificados como potenciais substitudos

devido densidade, custo de processamento, capacidade de alongamento e

possibilidade de reutilizao no processo produtivo dos me smos.

2.4.1 Elastmero termoplstico poliuretano (TPU

Elastmero Termoplstico Uretano, consiste de blocos alternados em rgidos e

macios, ligados quimicamente pelo uretano nos blocos rgidos e ter, liga

misturados com carbonatos ou ster aos blocos macios.

Estes polmeros so constitudos por seqncias de um polmero de

caractersticas elsticas, flexveis e amorfas, de polisteres (como o poliadipato de

polietileneglicol), ou de polisteres

E segmentos rgidos e com uma alta densidade de grupos de uretano, produzidos

pela reao de um diisocianato com um glicol de cad eia curta (Figura

(Tormento, 2010).

Assim o TPO apresenta

como a capacidade de deformao, preenchendo os vo s entre as carrocerias

automotivas.

Figura 1.3: Cadeia dos elastmeros termoplsticos base poliuretano.

Os grupos uretano apresentam, devido s suas fortes interaes entre eles e tambm pelo estabele cimento de pontes de hidrognio entre os grupos NH e CO. Por este fato, constituem a temperatura ambiente domnios rgidos que atuam simultaneamente como agentes reticulantes e tamcomerciais de elastmeros termoplsticos de uretano diferenciamnatureza das fases elstica e rgida e pela proporo relativa destas fases (TORMENTO

Elastmero termoplstico poliuretano (TPU


macios, ligados quimicamente pelo uretano nos blocos rgidos e ter, liga

misturados com carbonatos ou ster aos blocos macios.



polisteres (como o polibutileneglicol ou polipropileneglicol)

segmentos rgidos e com uma alta densidade de grupos de uretano, produzidos

pela reao de um diisocianato com um glicol de cad eia curta (Figura

Assim o TPO apresenta caractersticas importantes para sistemas de veda o,


: Cadeia dos elastmeros termoplsticos base poliuretano.

Os grupos uretano apresentam, devido s suas caractersticas polares, fortes interaes entre eles e tambm pelo estabele cimento de pontes de hidrognio entre os grupos NH e CO. Por este fato, constituem a temperatura ambiente domnios rgidos que atuam simultaneamente como agentes reticulantes e tambm como elementos auto-reforantes. Os tipos comerciais de elastmeros termoplsticos de uretano diferenciamnatureza das fases elstica e rgida e pela proporo relativa destas fases TORMENTO, 2010).

34


macios, ligados quimicamente pelo uretano nos blocos rgidos e ter, ligados ou



mo o polibutileneglicol ou polipropileneglicol).

segmentos rgidos e com uma alta densidade de grupos de uretano, produzidos

pela reao de um diisocianato com um glicol de cad eia curta (Figura 1.3)

caractersticas importantes para sistemas de veda o,


: Cadeia dos elastmeros termoplsticos base poliuretano.

caractersticas polares, fortes interaes entre eles e tambm pelo estabele cimento de pontes de hidrognio entre os grupos NH e CO. Por este fato, constituem a temperatura ambiente domnios rgidos que atuam simultaneamente como

reforantes. Os tipos comerciais de elastmeros termoplsticos de uretano diferenciam-se pela natureza das fases elstica e rgida e pela proporo relativa destas fases

35

A fase elstica deste polmero em temperatura ambiente pode propiciar uma

suavidade no esforo de fechamento das portas e no acionam ento dos vidros. Est

caracterstica deve ser combinada com a geometria da se o transversal do perfil,

adequando s especificaes do mecanismo.

Obviamente uma maior proporo de elementos rgidos aumenta a dureza e diminui a flexibilidade, em especial a baixas temperaturas. Por outro lado, aumenta o ponto de fuso, o que permite estender a sua utilizao a temperaturas mais elevadas. Maior proporo da fase elstica proporciona melhor resistncia trao, abraso, ao rasgo e a leos minerais. Comparando os elastmeros termoplsticos de uretano de fase elstica polister com os de fase elstica politer, podemos dizer que estes ltimos apresentam melhor flexibilidade a baixas temperaturas e melhor resistncia hidrlise (TORMENTO, 2010).

O primeiro elastmero que pde ser processado por mto dos para

termoplsticos. Uretanos termoplsticos no possuem a resistncia trmica e

deformao permanente dos tipos termorrgidos, mas a mai oria das propriedades

similar. Esto disponveis numa ampla faixa de dureza e e m numerosas formas, de

vrios fabricantes.

Uretanos so produtos da reao de um disocianato e um gl icol polister ou

politer de cadeia longa ou curta ou caprolactonas. Os tipos politer so

ligeiramente mais caros e possuem melhor estabilidade hidroltica e flexibilidade a

baixa temperatura que os polisteres.

2.4.2 Propriedades mecnicas

As propriedades mecnicas dos polisteres so geralmente maiores.

Caprolactonas conferem boa adeso entre as fases dos polisteres. A resistncia

abraso dos uretanos superior aos outros elastmeros, flexibilidade a baixa

temperatura boa, resistncia aos leos a 80C excelente, e a capacidade de

carga aparece entre as melhores entre os elastmeros.

Aditivos podem melhorar a estabilidade dimensional ou a resistncia trmica,

reduzir frico, ou aumentar resistncia a chama, resistncia aos fungos, ou ao

intemperismo. Resistncia dos poli-steres aos cidos fortes, steres organo-

36

fosforados, e ao vapor fraca. Tubos de uretanos so utilizados para linhas de

combustvel, contato com fluidos, e peas que necessitam de resistncia oxignio e

oznio.

A excelente resistncia a abraso dos uretanos os qualificam para uso em

amortecedores, engrenagens, cilindros, jaquetas de cabos, revestimentos, peas

para mquinas txteis, e pneus slidos.

Outras aplicaes incluem gaxetas, diafragmas, componentes a mortecedores

de vibrao, correias transportadoras e filmes para emba lagem. O mais recente

poliuretano termoplstico introduzido no mercado so os de diisocianos politer

alifticos baseados no 1,4-butano diol e politetra-metil-etileno diol.

Estes materiais de baixa massa molar possuem melhor estabilidade a cor, a

radiao UV e a hidrlise que os tipos convencionais. Os t ipos mais flexveis so

utilizados em aplicaes mdicas (com antioxidantes adequad os) e como adesivos

em vidros de segurana para veculos blindados, prises, bancos, e em janelas de

aeronaves. Outros tipos novos so estabilizados para uso como camadas de

desgaste em asas de avies.

A moldagem destes materiais feita normalmente por injeo, em mquinas

com parafuso, com uma relao L/D da ordem de 21 e com uma relao de

compresso de 1:2.

2.4.3 Elastmero termoplstico vulcanizado (TPV)

Este tipo de elastmeros termoplsticos deve-se ao desenvolvimento da

chamada vulcanizao dinmica, pelos franceses, Dr. A. Y. Coran e R. Patel. Esta

tcnica consiste em efetuar a disperso de uma borracha no vulcanizada numa

poliolefina fundida, com grau de mistura muito bem controlado, a fim de se atingir a

disperso desejada das partculas de borracha. Sem interr omper este processo de

mistura, so adicionados os ingredientes de vulcanizao da borracha, vindo a

vulcanizao a ocorrer durante este processo de mistura e disperso. Com este

processo se obtm uma melhoria muito substancial das propriedades do material

37

obtido. Como se mostra na Tabela 1.4, em que se comparam as propriedades de um

TPE-O, base de PP/EPDM (no vulcanizado e um TPV PP/ EPDM com dois

diferentes estados de vulcanizao).

Propriedade

TPE-O

(PP/EDPM

no

vulcanizado)

TPV PP/EPDM

(66,7: 100)

vulcanizado

com 1% de

enxofre

TPV

PP/EPDM

(66,7: 100)

vulcanizado

com 2% de

enxofre

Dureza Shore D 22 40 42

Mdulo a 100%, MPa 4,8 7,2 8,0

Tenso de ruptura, MPa 4,9 18,2 24,3

Alongamento na ruptura, % 190 490 530

Deformao residual aps

compresso, %

66 17 16

Tabela 1.4 - Propriedade de TPE-O e de TPV PP/EPDM, com 1% e 2% de enxofre

A partir da descoberta deste processo de vulcanizao fo i possvel desenvolver

uma srie de elastmeros termoplsticos com outras borrachas, nomeadamente

borracha natural, borracha nitrlica, borracha clorobutlica e com o polipropileno

como polmero rgido. E ainda um elastmero termoplstico base de silicone, com

uma matriz rgida de poliamida ou de polister, os quais cobrem uma ampla gama

de dureza e das demais propriedades.

2.4.4 Elastmeros termoplsticos olefnicos (TPO)

Elastmeros de olefinas termoplsticas (TPO), segundo Tormento (2010),

esto dispostas sob vrios tipos, possuindo uma faixa de dureza a temperatura

ambiente de 60 Shore A a 60 Shore D. Estes materiais, sendo baseados em

olefinas, possuem menor densidade de todos os elastmeros t ermoplsticos.

TPOs so blendas simples formadas por um termoplstico e um elastmero.

As blendas por sua vez so misturas nas quais h uma fase dispersa e uma matriz,

portanto neste sistema a fase dispersa representada pelo elastmero (EPDM ou

38

NBR) e a matriz representada por um termoplstico (PP ou PVC). O termoplstico

ter uma fase, e a fase elastomrica ter pouco ou nenhuma ligao cruzada

(provida pela vulcanizao).

Foram formados como elastmeros termoplsticos desde que puderam ter na

composio, aditivos e outros elementos especficos para ca da necessidade.

Dentre os aditivos incluem o negro de fumo, plastificantes antioxidante, anti UV

sendo que suas propriedades podem ser alteradas na vulcanizao com a formao

das ligaes cruzadas.

Borracha EPDM e PP so os constituintes mais comuns dos T POS. Blendas de

NBR e PVC tambm so significativas, porm menos comuns na Europa e Amrica

do Norte que no Japo.

2.4.4.1 Distribuio das fases no composto TPO

O termoplstico em maior escala ser usado numa fase contnua. Estes

materiais, sendo baseados em olefinas, possuem menor densidade de todos os

elastmeros termoplsticos.

A fase descontnua (elastomrica) teria menor percentual real, porm

concentram as melhores propriedades dos TPOs. A reao d e compatibilizao

entre dois polmeros requer os parmetros de solubilidad e e polaridade (similar entre

eles).

2.4.4.2 Condies de processamento do TPO

O TPO (EPDM/PP) tem uma temperatura de fuso cristalin a (Tm) prxima da

maior temperatura do PP e a temperatura de transio vtrea atrelada ao EPDM

levando em considerao a adio de aditivos nesta fase. A temperatura de

processamento dos TPOS est numa faixa de 150 A 165C, e las mostram

excelente desempenho a baixas temperaturas, cerca de -60C . A temperatura de

fuso determina o limite da temperatura de servio do TPO. A temperatura de

39

servio deste permeia entre 25 a 50C acima da temperat ura de fuso e determina

primordialmente a resistncia dos polmeros aos ataques oxidativos.

Os TPOS possuem caractersticas de borracha a temperatura ambiente,

perdendo estas sob elevadas temperatura, entretanto eles so usados numa faixa

de temperatura entre 70 e 80C.

A temperatura ambiente (0 a 40C) os TPOs possuem pro priedades de

elastmero como: mdulo de elasticidade, elongao e re sistncia a trao. Por

conta da queda de temperatura as propriedades tambm decrescem muito mais

rpido comparadas a borrachas convencionais. So resultados do baixo nvel de

ligaes cruzadas que tambm rende ao TPO alta vulnerab ilidade com similar

parmetro de solubilidade (ou polaridade). TPOs (EPD M/PP) tem pouca resistncia

a fluidos hidrocarbonetos que como os alcanos substituem os benzenos,

especialmente com elevadas temperaturas.

2.4.4.3 Caractersticas do TPO

TPOs competem diretamente com os estirnicos TPEs em aspectos como:

baixo custo, baixa massa especfica, materiais com bom desempenho e resistncia

mecnica. Esto numa faixa entre os mais pesados, em uma e scala de dureza entre

60 Shore A a 65 Shore D, portanto os produtos de TPOs so os mais rgidos, mais

densos, materiais entre os mais comuns encontrados nas aplicaes comerciais. Por

estas caractersticas os TPOs so grandes modificadores das pr opriedades de

impacto em termoplsticos.

As quantidades de instaurao entre os polmeros PP e o EPDM fazem esses

e os TPOs criarem muita resistncia a degradao por oxidao ou ataque por

oznio. Por ser um polmero apolar gera uma alta resi stncia a gua, solues

aquosas e outros fluidos polares tais como alcois e glicis, mas eles apresentam

incremento das propriedades inferiores quando comparados a halocarbonos e

hidrocarbonos tal como leos e gasolina. Os TPOs der ivam do NBR e blendas de

PVC os quais so muito mais resistentes a fluidos agressi vos, com a exceo dos

halocarbonos. (EPDM/PP) TPO tem boas propriedades eltricas, tal como

40

resistividade, fora dieltrica e fator de poder, contudo h utilizao da soluo

eltrica onde temperatura e resistncia ao fluido no so crticas.

Os TPOs so nicos na classe dos TPEs em baixo custo e performance, suas

propriedades e performance so geralmente inferiores q uando comparadas a

elastmeros termofixos, porm ainda podem ser usados quando a temperatura de

servio permear os 80C, quando no necessita de resistncia do fluido e quando

um alto nvel de arraste for tolerado.

Podem ser comparados a borrachas genricas, assim como borracha natural.

So preparados com algumas tcnicas e equipamentos tal como usados em

borrachas termofixas, tem como principal diferena a necessi dade da mais alta

temperatura para processamento.

O EPDM/PP TPOs foram os primeiros comercializados em 1972, utilizado mais

comumente na parte externa de automveis e aplicaes el tricas acima de 80C.

2.4.4.4 Aspectos e aplicaes do TPO

H vrias grades do elastmero olefnico termoplsticos disponveis, desde grades flexveis como a borracha vulcanizada a grades semi-rgidas como o uretano RIM. Ao contrrio das borrachas convencionais, esse elastmero no precisa de combinao ou vulcanizao uma vez q ue chegar ao consumidor final. Alm disso, todas as grades do Elastmero Olefnico Termoplstico podem ser moldadas ou extrudados como o polietileno e o polipropileno e, igual ao PVC, eles oferecem excelente moldabilidade quando processados nas calandras (TORMENTO, 2010).

Excelente resistncia qumica;

Excelente estabilidade em longo prazo;

Excelente resistncia mecnica;

Excelente resistncia ao calor;

Excelente moldabilidade;

Alta resistncia aos agentes atmosfricos;

Leve e reciclvel;

41

Baixa temperatura de estabilidade;

Emisses no halogenadas quando descartado por combusto;

Excelentes caractersticas eltricas.

2.5 Processamento de Termoplsticos

Os termoplsticos so polmeros capazes de ser repetidamente amolecidos pelo

aumento da temperatura e endurecimento pela diminuio da mesma. Est

alterao reversvel e mltipla fsica e no qumica, mas pode provocar alguma

degradao no termoplstico, quando atingir um nmero elevado de ciclos de

aquecimento e de resfriamento. Eventualmente, os componentes fundamentais dos

termoplsticos so polmeros com cadeias lineares ramificadas. Isto quer dizer que

podem ser processados, muitas vezes, com o uso de temperatura.

2.5.1 Extruso de termoplsticos

Na indstria de transformao de plstico, a extruso um processo cuja

aplicabilidade funcional est atrelada ao processo de mistura, plastificao e

moldagem.

A extrusora o elemento que ir transportar fundir e moldar o material a ser

processado. Possui como elementos bsicos: um canho geralmente de carbeto

nitretado, um cilindro com superfcie tratada, uma rosca sem fim, a qual funciona

como pisto e misturador, cabeote e a matriz que dar a forma ao perfilado.

Peas automotivas: Metal laminado com superfcies com a specto de couro

para acabamentos automotivos: interiores, incluindo painel de bordo, portas e

revestimento do teto.

Chapas prova de gua, gaxetas, material de calafetagem de janelas,

molduras, etc.

42

A extrusora ir plastificar o material atravs de uma rosca sem fim que

transporta a massa dentro de um cilindro aquecido. O sistema de aquecimento de

uma extrusora acionado pelas resistncias eltricas, as temperaturas so setadas

em um painel de acordo com as zonas e ainda h o aquecimento do material pelo

cisalhamento do fundido dentro do cilindro. O sistema de resfriamento provm de um

sistema com gua, geralmente industrial, temperatura de 25C.

Possui como equipamento para promoo de mistura a extru sora, acoplada a

uma rosca sem fim, que tem por funo a mistura, cisalha mento e homogeneizao

do material. O material a ser plastificado pode ter forma de gros (pellets), p e

fibras. De acordo com a aplicabilidade pode-se utilizar em uma extrusora: mono

rosca (plastifica o material a ser extrudado) ou dupla rosca (plastifica, capacidade de

homogeneizar o material a ser extrudado), as configuraes dos elementos da rosca

variam de acordo com o material a ser processado.

A extrusora composta basicamente de trs zonas: 1 zona de alimentao

onde pode possuir: dosadores e vibradores para facilitao da queda de material,

esta zona no pode possuir elevadas temperaturas, pois assi m funde o material

antes mesmo de chegar zona de compresso sendo assim, o material forma uma

ptina dentro do cilindro, 2 zona a de compresso a qual varia de acordo com o

material a ser processado, pois nessa zona h maior taxa de cisalhamento pelo

atrito material, cilindro e rosca; a 3 zona a de dosagem nela os polmeros j est

totalmente fundida sendo esta responsvel por dosar a quantidade de material que

ir passar pela matriz.

O processo de extruso em parmetros reolgicos apresenta um fluxo de

arraste por atrito entre as ferramentas (equao linear , sugerindo velocidade linear)

e contrapresso gerada ao longo da rosca (equao de uma parbola).

O processo de extruso subdivide-se em funo da matriz u tilizada em:

1. Planas: para fabricao de chapas, filmes planos, fita s entre outros;

2. Anelares: para fabricao de filmes tubulares e tubos;

43

3. Para perfis: para fabricao de perfis assimtricos, com o, graxetas,

rodaps, batentes, molduras e forros;

4. Para recobrimento: Para produo de fios, cabos e p erfis de ao.

Segundo Manrich (1999), em processamento de termoplsticos, o perfil um

produto com formato especfico, obtido pelo processo de extruso, com espessura

de parede superior a 1000m (no filme), este pode o u no ser simtrico em relao

s coordenadas de referncia X e Y que partem do centro do plano transversal ao

comprimento do perfil.

Para perfis assimtricos, com distintas reas, o maior problema o balano de

fluxo entre as regies finas e mais espessas ou com difere ntes formatos.

Os polmeros fundidos tm tendncia a fluir em regies mais espessas e para

balancear o fluxo em matrizes como a supracitada, deve-se dimensionar a geometria

da matriz.

Canais provenientes do final da rosca at os lbios de uma matriz devem

proporcionar igual resistncia ao fundido, para que a vazo por rea unitria seja

idntica em todas as regies, evitando dessa forma, deformao do perfil ao sair. Se

ocorrer maior fluxo por unidade de rea em uma das regies, o perfil entorta, pois a

falta de igual movimento da massa nas demais regies ger a vazo desbalanceada

na sada do perfil.

Para garantir uma mesma quantidade de material nas diferentes sees do perfil

assimtrico adotam-se medidas como:

1. Alterando a relao dos paralelos entre as diferen tes regies, para modificar a

diferena de presso em cada uma dessas regies;

2. Diferenciando a geometria logo antes da sada do material (lbios) em cada

regio assimtrica. Essa ltima maneira de resolver o problema de

balanceamento do fluxo (ajuste dos lbios) faz com que aparea o fluxo

transversal, o que prejudicial s propriedades do produto final.

44

O fluxo do material processado freqentemente separado por paredes finas

para manter o paralelismo, e a massa, posteriormente a essa divisria, unida

novamente antes da sada dos lbios. Cuidados para eliminar os traos das linhas

de solda so necessrios.

fundamental no processo de extruso o projeto de uma m atriz, pois este

prev a localizao dos aquecedores eltricos e dos termopares e este projeto pode

ser fator principal na reduo dos defeitos do processo com o: inchamento do

extrudado, deformidades superficiais, linhas de solda, vr tices que podem gerar

descontinuidade do processo e degradao do material.

2.5.2 Injeo de termoplstico

Segundo Silvio Manrich (1999), o processo de moldagem atualmente o mtodo

de transformao de plstico mais usado na indstria, sendo cerca de 35% dos

artigos disponveis so produzidos por este processo.

O processamento por moldagem vem na crescente com o aumento do

consumo de plstico por seu baixo custo de produo, peso reduzido, elevada

resistncia e a possibilidade de fabricao em vrias formas geomtricas, tamanhos

e cores.

As principais vantagens deste processo so:

Produo em larga escala;

Processo altamente automatizvel;

Peas produzidas j na forma final exigindo poucas etapas no

processo;

Possibilidade de diferentes acabamentos superficiais, cores;

Peas com geometria complexas;

Baixa perda de matria prima;

Mesma pea pode ser moldada com insertos metlicos e no

metlicos;

45

Produtos com tolerncia dimensional apertada podem ser

produzidos.

As principais desvantagens so:

As margens de lucro tendem a ser estreitas devido comp etitividade;

O custo do molde elevado;

Mquina injetora e equipamentos auxiliares so caros;

Falta de conhecimento do processo causa problemas no produto;

Existem diversas tcnicas envolvendo o processo de injeo: conve ncional, a

gs, com gua, micro injeo e nano injeo, por compresso, por transferncia,

injeo de peas com superfcies micro estruturadas, de pea s com paredes muito

finas, mltipla ou co-injeo, com decorao direta n o molde, de peas com ncleo

fundido, dentre outras.

Os processos de moldagem polimrica por injeo composto por:

a) Injetora: sistema capaz de homogeneizar e injetar o polmero fundido:

rosca recproca acionada por sistemas mecnicos, eltricos, pneumticos e

hidrulicos; canho, que contm em seu interior uma rosca recproca;

mantas eltricas capazes de aquecer o canho e, por conseguinte,

transmitir calor ao polmero;

b) Molde: capaz de dar forma massa polimrica, sendo essa injetada no

interior do molde sob alta presso e com velocidade cont rolada; o mesmo

molde capaz de gerar o resfriamento do produto de forma adequada

atravs de fluidos que circulam em seu interior e, finalmente, este possui

um mecanismo capaz de executar a ejeo da pea acabada a o se abrir.

Portanto, os elementos principais do processo de moldagem por injeo so: a

mquina injetora e o molde de injeo. As concepes g eomtricas das mquinas

podem ser horizontais (mais utilizadas), verticais (solados de sapatos), dispostas em

ngulo, multi-materiais.

A mquina injetora tem por componentes: unidade de injeo composta por

cilindro aquecido por resistncias eltricas, onde internamente funciona uma rosca

46

com a funo de homogeneizar o material plstico fundido e injet-lo na cavidade do

molde; sistema de controle, unidade de fechamento a qual deve promover a fixao

das partes do molde, promover os movimentos de abertura e fechamento do molde,

travar o molde de modo a resistir presso de injeo sem abri-lo, extrair a pea

moldada e o sistema de aquecimento e resfriamento do molde.

Considerando uma injeo convencional alguns parmetro s devem ser levados

em considerao tais quais: capacidade de injeo, as car actersticas do pellet ou

granulado do material, quantidade mxima de gramas injetadas um ciclo;

capacidade de plastificao, capacidade mxima de material que a injetora pode

homogeneizar em um perodo de tempo; presso de inje o; recalque; temperatura;

fora e velocidade de fechamento e o resfriamento da pe a.

47

3 MATERIAIS E MTODOS

3.1 Materiais

Os polmeros utilizados neste trabalho so de procedncia das empresas

Cooper Standard Automotive Sealing Brasil Ltda e da FCC Indstria, que

respectivamente cederam o EPDM e os termoplsticos, propriedades conforme

Tabela 1.5. Estes materiais podem apresentar variaes n as caractersticas devido

s variaes normais de processo.

Para a realizao dos ensaios de processamento (extruso e injeo) dos

elastmeros termoplsticos no Laboratrio do SENAI CIMA TEC foram considerados

os parmetros fornecidos pelo fabricante FCC, conforme pe rfil de extruso/injeo.

A dureza adotada como referncia foi 70 Shore A para os materiais a serem

ensaiados, fixando-se assim uma referncia para o estudo e que correspondem

especificao do elastmero utilizado nos sistemas de vedaes de vidros mveis

para carrocerias automotivas, baseado nas anlises comparativas de veculos

comercias.

O EPDM aplicado foi do lote BXC 27Q_17082010, resu ltado da formulao

interna da Cooper Standard Automotive. Para o processo de extruso este material

produzido em tiras, facilitando a alimentao contnu a da extrusora.

Os TPs fornecidos pela FCC so produtos comerciais, estes ma teriais so

fornecidos sob a forma de pelete (Figura 1.9) e atualmente no so utilizados para a

aplicao de vedao de carroceria automotiva.

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Tabela 1.5: Caractersticas dos materiais

48

O TPV utilizado no ensaio foi fabricado pela FCC e pertence ao lote 62766 do

TPV 6005/A65B0, fabricado em 11/03/2010, conhecido como FORTIPRENE TPV.

O TPU utilizado no ensaio foi fabricado pela FCC e pertence ao lote 177843 do

TPU FORTIPUR 5122/A70, fabricado em 11/03/2010.

O TPE utilizado no ensaio foi fabricado pela FCC e pertence ao lote 134322 do

TPE FORTIPRENE TPE 7105/A85B0, fabricado em 11/03/ 2010.

O TPO utilizado no ensaio foi fabricado pela FCC e pertence ao lote 160393 do

TPO FORTIFLEX TPO 8205/A65B0, fabricado em 11/03/ 2010.

3.2 Mtodos

Para a realizao dos ensaios dos elastmeros termofixo e t ermoplsticos nos

Laboratrios da Cooper Standard Automotive e no SENAI CIMATEC foram

considerados os parmetros de armazenamento conforme as re comendaes do

fabricante FCC, que sero apresentados no captulo 8 R esultados e Discusso.

Com objetivo de facilitar a visualizao das etapas deste trabalho,

apresentado o fluxo de processo da metodologia, no apndice A.

Os experimentos dos materiais propostos foram realizados nas seguintes

etapas: 1) extruso para verificao da qualidade superf icial e processabilidade em

regime de produo; 2) Injeo de corpos de prova par a ensaios mecnicos e

qumicos.

3.2.1 Secagem

Para evitar problemas causados pela umidade da matria prima nos corpos de

prova extrudados e injetados. Todos os termoplsticos (TPE, TPO, TPU e TPV)

foram mantidos nas embalagens originais hermticas e posteriormente

armazenados em bandejas de alumnio e permaneceram por 3 horas dentro da

estufa, com circulao de ar, da marca PALLEY, temperatura de

especificao do fabricante e foram processados ime diatamente aps a retirada da

estufa. Sob estas condies de secagem, no houve a lterao de colorao e

volatilizao perceptveis.

3.2.2 Extruso

Imediatamente aps o processo de secagem em bandeja s dos

materiais foram transferidos individualmente para o funil da extrusora. Os

termoplsticos foram extrudados no equipamento da marca LGMT, extrusora de

termoplstico, dotado de um sistema

aquecido por zonas independentes.

Equipado com uma matriz de extruso, para perfis em formato de calha, similar

a letra U. A cada setup os parmetros de temper atura: Cabeote, Zona 1, Zona

2, Zona 3, Zona 4 e Zona 5 foram redefinidos seguindo as especificaes d e cada

material, conforme: Figuras

de extruso recomendado pela FFC.

ao de ar, da marca PALLEY, temperatura de 90C



Imediatamente aps o processo de secagem em bandeja s dos



, dotado de um sistema mono rosca, com relao L/D XXX/YYY,

aquecido por zonas independentes.



a 5 foram redefinidos seguindo as especificaes d e cada

material, conforme: Figuras 1.4, Figura 1.5, Figura 1.6, e Figura 1.7 seguindo o perfil

de extruso recomendado pela FFC.

Figura 1.4 Perfil de extruso para TPV

Figura 1.5 - Perfil de extruso para TPU

49

90C , conforme



Imediatamente aps o processo de secagem em bandeja s dos TPs, os



mono rosca, com relao L/D XXX/YYY,



a 5 foram redefinidos seguindo as especificaes d e cada

seguindo o perfil

Foram produzidos aproximadamente 50 metros de perfil de cada material, bem

sucedidos, ou seja, aqueles que o material estabilizou no proce

possvel entrar em regime contnuo.

3.2.3 Resfriamento

Imediatamente aps a sada da matriz os perfis fora m resfriados no calibrador,

instalado na banheira de resfriamento, m

gua em temperatura ambiente, aproximadamente 30

do material, resfriando abaixo da (Tc) temperatura de cristalizao e adquirindo a

forma desejada.

Em funo das especificaes do fabricante definida s para as zonas da

extrusora, os perfis tiveram variao de temperatura na sada da matriz, co nforme a

Tabela 1.6.

(5)

Tabela

Figura 1.6 Perfil de extruso para TPE

Figura 1.7 Perfil de extruso para TPO


sucedidos, ou seja, aqueles que o material estabilizou no processo de extruso e foi

possvel entrar em regime contnuo.


instalado na banheira de resfriamento, marca LGMT. O ensaio foi realizado com a

ambiente, aproximadamente 30C , que permitiu a cristalizao



eram variao de temperatura na sada da matriz, co nforme a

( 36718 "*5 #*$ #*#) $"

1.6 - Temperaturas dos perfis na extruso

50


sso de extruso e foi


. O ensaio foi realizado com a

, que permitiu a cristalizao



eram variao de temperatura na sada da matriz, co nforme a

51

3.2.4 Tracionamento

Aps o resfriamento os perfis foram tracionados pelo pux ador de forma

sincronizada com o fluxo de sada da matriz, evitando a ruptura do extrudado, o

mesmo foi produzido pela LGMT. Est operao foi possvel apenas para os perfis

que estabilizaram.

3.2.5 Corte em linha

O processo contnuo de extruso possibilita duas formas de armazenamento

dos produtos, em rolos ou em barras, neste caso a opo fo i pelas barras, e foi

utilizada a cortadeira LGMT.

3.2.6 Obteno dos corpos de prova

3.2.6.1 Injeo

O processo de injeo foi utilizado para a fabricao dos corpos de prova em

formato de gravata, o equipamento utilizado foi uma mquina injetora ROMI

modelo PRIMAX 100 R, com fora de fechamento de 100 To neladas, equipada com

moldes fabricados pela Polimold para injeo de corpos de prova. As condies de

injeo foram de acordo com a Tabela 1.7 e os corpos de prova atendem norma

ASTM 512 para ensaios de trao e impacto.

A injetora possui rosca de dimetro de 50 mm e atua co m presso de at 1680

Bar. Apenas os TPs que obtiveram boa performance no processo de extruso foram

avaliados nesta etapa, neste caso TPE e TPV, para seguir os ensaios mecnicos e

qumicos. Os corpos de prova foram obtidos utilizando-se os parmetros da Tabela

1.7.

36918

: :" :# ; (

! %! *! *! %!

%! *! "!! "!! %! Tabela 1.7 Condies de Inje o dos copos de prova: TPE e TPV

52

Os corpos de prova foram fabricados para a realizao d os ensaios mecnicos,

trmicos e de envelhecimento. Para ambos os elastmeros termoplsticos, no

houve dificuldade para fabricao das amostras no processo de injeo, foram

idnticos ao processo de extruso e a extrao das peas inje tadas do molde

ocorreu sem dificuldades.

3.2.6.2 Estampagem

Os corpos de prova de EPDM forma obtidos pela estampagem, ou seja, o

recorte dos mesmos por uma ferramenta manual, os mesmos foram obtidos de uma

manta de espessura de 2 mm conforme a norma ASTM 512 para corpos de prova de

EPDM.

3.2.7 Ensaio de trao

Os ensaios de trao foram realizados em um dinammetr o modelo DY 34 do

fabricante MTS. Foram utilizados trs corpos de prova de cada material, o

equipamento foi parametrizado conforme a norma ASTM D 412.

O valor obtido a mdia (trs corpos de prova) dos resultados das amostras

avaliadas por este mtodo.

3.2.8 Ensaio de dureza

A dureza foi medida para verificar o comportamento do lote fornecido aps o

processamento da matria prima. Para est etapa foi utilizado um durmetro digital

para medies na escala Shore A, produzido pela empre sa Importcnica. O Ensaio

foi realizado conforme norma ASTM D 2240.

O valor obtido a mdia (trs corpos de prova) dos resultados das amostras

avaliadas por este mtodo.

53

3.2.9 Dimensionamento

O dimensionamento dos corpos de prova para o clculo do mdulo de

elasticidade a 10%, 50% e 100%, foram realizados com instrumentos de medies

lineares: medidor de altura, com fora controlada e re soluo milesimal e um

paqumetro digital centesimal convencional, ambos produzidos pela empresa

Mitotoyo.

3.2.10 Envelhecimento trmico

Os ensaios de envelhecimento trmico foram realizados em estufas, fabricadas

pela empresa FANEM com circulao de ar. Os corpos de pro va (Figura 1.8) foram

armazenados conforme procedimento da norma ASTM 573, neste caso durante 70

horas a 70 graus utilizados para a especificao dos ensai os solicitados pelos

construtores automotivos.

Figura 1.8 - Corpos de prova em envelhecimento

Aps o ensaio de envelhecimento trmico dos corpos de prova, os mesmos

foram avaliados nos ensaios de trao, visando compreender o comportamento

destes materiais no estado original e envelhecidos, comparados ao material utilizado

atualmente (EPDM).

54

3.2.11 Exposio umidade

Os ensaios de exposio umidade ou inchamento foram re alizados no

aparelho para testes industriais de corroso, modelo CCT -MP-LQ-03/2009 instalado

no Laboratrio do SENAI CIMATEC, equipamento fabrica do pela empresa Bass

Equipamentos Ltda. Os corpos de prova foram expostos por duas semanas a 40 C

e sob atmosfera saturada, com condensao contnua de gua destilada, conforme

a norma: ABNT NBR 8095 que atende especificao dos en saios de validao

automotiva.

3.2.12 Rugosidade

Os ensaios de rugosidade foram realizados no Laboratrio do SENAI

CIMATEC, equipamento fabricado pela empresa Mitotoyo, onde os corpos de provas

foram recortados em formato retangular, fixados em superfcie plana coma auxlio de

fita dupla face e executado o ciclo de medio do apare lho.

Os corpos de prova utilizados foram retirados dos perfis resultados dos ensaios

de extruso.

A rugosidade superficial dos elastmeros termoplsticos deste trabalho foi

medida segundo procedimento estabelecido na norma DIN 4764 (1982). Segundo

esta especificao a rugosidade superf

dissertacao renato dos santos

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