luciana maria da silva suman jardim estudo …...4. fundamentos teÓricos 4.1 história geral dos...
TRANSCRIPT
FUNDAÇÃO CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE
CENTRO SETORIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL - CSPI
PROGRAMA DE PÓS - GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
TECNOLOGIA DE MATERIAIS
LUCIANA MARIA DA SILVA SUMAN JARDIM
ESTUDO COMPARATIVO DE POLÍMEROS COMERCIAIS PARA APLICAÇÃO
NO DRY WAVE
Rio de Janeiro
2016
2
LUCIANA MARIA DA SILVA SUMAN JARDIM
ESTUDO COMPARATIVO DE POLÍMEROS COMERCIAIS PARA APLICAÇÃO
NO DRY WAVE
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Ciência dos Materiais
Fundação Centro Universitário Estadual da Zona Oeste,
como requisito parcial para Defesa
Área de concentração: Polímeros
Orientadora: Prof.ª D.Sc. Luanda Silva de Moraes
3
A Deus em primeiro lugar, em seguida a
minha família pelo apoio, compreensão e carinho e a
minha orientadora pelo apoio e compreensão.
Agradecimento especial ao Lincoln Neves por
ser visionário, dedicado e sempre acreditar no Dry
Wave
4
ESTUDO COMPARATIVO DAS MANTAS DE POLÍMEROS COMERCIAIS
SELECIONADOS PARA APLICAÇÃO EM DRY WAVE
Luciana Maria da Silva Suman Jardim
RESUMO
O Dry Wave é um equipamento originado do projeto patenteado sobre pista ondulatória e
mecanismos mecânicos para formação das ondulações sobre a pista composta de um
material elastomérico ou plástico. O objetivo deste trabalho é escolher o polímero que
tenha a melhor aplicabilidade para adequação ao Dry Wave, o qual exige flexibilidade e
resistência para suportar os movimentos do ondulador, além do aquecimento, devido ao
atrito, causado pelas rodas de skate e patins. O resultado foi a verificação da aplicação
dos polímeros: Borracha de Estireno-Butadieno (SBR), Borracha Nitrílica (NBR),
Terpolimero de Etileno-Propileno-Dieno (EPDM), Poliuretano (PU), Polietileno de Alta
densidade (PEHD), Teflon® (PTEF) através de uma revisão bibliográfica a qual resultou
uma tabela comparativa de propriedades destes materiais com o Polipropileno (PP)
utilizado no protótipo.
5
ESTUDO COMPARATIVO DAS MANTAS DE POLÍMEROS COMERCIAIS
SELECIONADOS PARA APLICAÇÃO EM DRY WAVE
Luciana Maria da Silva Suman Jardim
ABSTRACT
The Dry Wave is a patented design originated equipment on wave track and mechanical
mechanisms for the formation of undulations on the track composed of an elastomeric or
plastic material. The objective of this work is to choose the polymer that has the best
applicability to fit the Dry Wave, which requires flexibility and strength to withstand the
movements of the undulator, in addition to heating because of friction caused by the skate
wheels and skates. The result was the verification of the application of polymers: Styrene-
Butadiene Rubber (SBR), Nitrile Rubber (NBR), terpolymer of Ethylene Propylene Diene
(EPDM), polyurethane (PU), High Density Polyethylene (HDPE), Teflon ® (PTEF)
through a literature review which resulted in a comparative table of properties of these
materials with polypropylene (PP) used in the prototype.
6
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Início de Comercialização de Alguns Polímeros Sintéticos .............................. 14
Quadro 2 - Descrição dos tipos de borrachas mais comuns...................................................16
Quadro 3 - Plásticos de uso geral...........................................................................................17
Quadro 4 - Preço médio do PEHD e PP.................................................................................38
7
LISTA DE TABELAS
Tabela 2 - Tabela comparativa de alguns materiais plásticos ................................................ 31
Tabela 3 – Tabela Comparativa de alguns materiais elastoméricos ....................................... 32
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 : Desenho Simplificado do Dry Wave ...................................................................... 11
Figura 2: Estrutura química do SBR ...................................................................................... 18
Figura 3: Bloco de Borracha SBR antes da vulcanização ...................................................... 19
Figura 4: Principal aplicação da borracha SBR ...................................................................... 20
Figura 5: Manta de EPDM ..................................................................................................... 21
Figura 6: Esquema básico de reação da borracha NBR.......................................................... 22
Figura 7: Exemplo de aplicações para os elastômeros NBR .................................................. 22
Figura 8: Isolamento de mangueira de ar condicionado feito de NBR/PVC ........................ 23
Figura 9: Estrutura do Polipropileno ...................................................................................... 24
Figura 10: Figura Chapa de polipropileno .............................................................................. 24
Figura 11: Reação de Polimerização do poliuretano .............................................................. 25
Figura 12: Espuma de poliuretano para isolamento ............................................................... 26
Figura 13: Cadeia molecular do polietileno ........................................................................... 27
Figura 14: Representação Esquemática Linear do Polietileno ............................................... 27
Figura 15: Representação esquemática da cadeia ramificada do Polietileno ......................... 27
Figura 16: Impermeabilização de laje com PEBD ................................................................. 28
Figura 17: Estrutura Molecular do PTFE ............................................................................... 28
Figura 18: Alguns perfis baseados em Teflon ........................................................................ 29
Figura 19 : Pedaços das mantas ensaiadas com rodas de skates ............................................ 30
Figura 20 : Teste primário do ondulador do Dry Wave .......................................................... 34
Figura 21 : Estrutura metálica do Dry Wave .......................................................................... 35
Figura 22 : Vista superior do Ondulador e perfis quadrados de suportação das mantas ........ 35
Figura 23 : Vista superior do ondulador e perfis quadrados de suportação das mantas ......... 35
Figura 24: Manta de PP instalada no Dry Wave ..................................................................... 36
Figura 25 : Equipamento finalizado ....................................................................................... 36
9
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................................... 10
2. JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO PROJETO............................................................................ 11
3. OBJETIVO .............................................................................................................................................. 11
4. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................................................................. 12 4.1 HISTÓRIA GERAL DOS MATERIAIS POLIMÉRICOS ....................................................................................... 12 4.2 HISTÓRIA DA BORRACHA ................................................................................................................................ 15 4.3 HISTÓRIA DOS PLÁSTICOS .............................................................................................................................. 16
5. PRINCIPAIS POLÍMEROS COM CARACTERÍSTICAS PARA APLICAÇÕES EXIGIDAS NO
DRY WAVE ..................................................................................................................................................... 18 5.1 BORRACHA DO COPOLÍMERO DE ESTIRENO-BUTADIENO .......................................................................... 18 5.2 BORRACHA DO TERPOLÍMERO DE ETILENO-PROPILENO-DIENO............................................................. 20 5.3 BORRACHA DO COPOLÍMERO DE BUTADIENO-ACRILONITRILA (NBR) .................................................. 21 5.4 POLIPROPILENO ............................................................................................................................................... 23 5.5 POLIURETANO .................................................................................................................................................. 24 5.6 POLIETILENO .................................................................................................................................................... 26 5.7 TEFLON .............................................................................................................................................................. 28
6. MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................................................... 29 6.1 MATERIAIS ........................................................................................................................................................ 29 6.2 METODOLOGIA ................................................................................................................................................. 30
7. RESULTADOS OBTIDOS .................................................................................................................... 33
8. CONCLUSÕES ........................................................................................................................................ 38
9. PERSPECTIVAS PARA TRABALHOS FUTUROS .......................................................................... 38
10. REFERÊNCIA ...................................................................................................................................... 39
10
1. INTRODUÇÃO
O Dry Wave é um simulador originado do projeto de pista ondulatória e mecanismos
para formação das ondulações na pista (número da patente depositada no INPI - BR
1020120298600A2)[1], que tem o objetivo de simular ondas em meio sólido, podendo ser
utilizado com finalidades lúdicas, esportivas, industriais dentre outras aplicações.
O simulador apresenta aparato compreendendo uma pista composta de uma superfície
flexível (elastômero ou plástico) e um mecanismo ondulador (carrinho) disposto sob a dita
pista que através da sua movimentação provoca ondulações que podem ser aleatórias ou
controladas e com alturas variáveis.
Os componentes mecânicos para formação das ondulações na pista do Dry wave
consistem de uma superfície de rolamento, constituída por material polimérico flexível,
montada sobre uma estrutura compatível, do tipo esteira de tubos que garanta a flexibilidade
da pista de rolamento; e um componente formador de ondulações capaz de realizar
movimentos aleatórios ou controlados disposto abaixo desta pista. O componente formador
de ondulações é montado sobre trilhos ou guias, localizado sob uma esteira de perfil quadrado,
na qual existem espaçadores. Esse ondulador é constituído por um dispositivo que se move ao
longo de um trilho podendo ser inteiriço ou bipartido. Ainda sobre o ondulador, o mesmo pode
ser configurado como fixo, sem variação de altura, ou móvel, com variação de altura, através
de motores hidráulicos. A Figura 1 ilustra o desenho simplificado do Dry Wave.
O ondulador é acionado através dos roletes unidos pela correia dentada. As correias,
por sua vez, são tracionadas por meio de moto-inversor. A elevação do ondulador e a
velocidade de deslocamento do carrinho determinam a forma da ondulação.
Em relação à manta polimérica flexível da pista, esta deve ser tal que mantenha o piso
rígido para o usuário deslizar, ou seja, que não se deforme nem crie trilhos enquanto o usuário
estiver usufruindo do movimento. No entanto, o material não pode ser tão rígido a ponto de
não permitir que os componentes mecânicos possam deformá-lo elasticamente. Além das
propriedades mecânicas a segurança ao risco elétrico deve ser considerado como fator
importante, tendo em vista que o simulador é eletromecânico.
O estudo de viabilidade econômica realizado para o projeto do Dry Wave na sua
configuração mais simples (Figura 1)[2] dimensionou um custo de R$ 80.000,00. Onde 50 %
do custo corresponde a manta elastomérica, enquanto os outros 50 % representam as partes
11
elétrica, mecânica e automação. Dessa forma, busca-se encontrar uma solução de baixo custo
e, ao mesmo tempo, alta aplicabilidade para a manta polimérica escolhida.
Figura 1 : Desenho Simplificado do Dry Wave
2. JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO PROJETO
Levando-se em consideração as formas de fazer ciência inovadora, seja desenvolvendo
materiais e/ou equipamentos ou, até mesmo, desenvolvendo uma nova aplicação para um
material ou equipamento já existente, a proposta a seguir tem como prerrogativa encontrar um
elastômero ou plástico comercial, o qual além de aplicável em todas as características técnicas
exigidas pelo Dry Wave possa otimizar a aplicabilidade do brinquedo e que seja
economicamente viável.
A motivação dessa proposta de trabalho nasceu da ideia de projetar o simulador Dry
Wave, o qual foi argumento do depósito da patente Nº BR 1020120298600A2 [1] e a partir daí
surgiu a necessidade de encontrar uma manta polimérica flexível que sirva de tapete para a
superfície ondulatória do simulador.
3. OBJETIVO
O objetivo deste trabalho é escolher dentre as borrachas ou plásticos flexíveis
comerciais, qual desses materiais teria a melhor aplicabilidade para adequação ao Dry Wave,
12
acomodando todas as necessidades operacionais do simulador e adicionalmente segurança,
estética e versatilidade em termos de aplicações finais, considerando o custo.
Os objetivos específicos são:
x Selecionar elastômeros ou plásticos comerciais para aplicar no brinquedo Dry Wave
servindo de base da superfície ondulatória do brinquedo.
x Comparar os elastômeros e plásticos comerciais selecionados quanto às propriedades
físicas, mecânicas, térmicas e elétricas.
x Definir qual é o melhor material polimérico (elastômero e/ou plástico) em termos de
desempenho técnico e viabilidade econômica para aplicar no brinquedo Dry Wave.
4. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
4.1 História geral dos Materiais Poliméricos
A história da Ciência e Tecnologia de Polímeros teve início em 3000 DC, o que pode
se considerar bastante recente, principalmente se comparada com a dos materiais tradicionais
como metais com primeira aparição em 6000 AC e cerâmicas 10.000 AC.
Neste último século grande parte das mudanças tecnológicas realizadas deu-se pelo
surgimento dos polímeros como material alternativo aos metálicos e cerâmicos, tais como:
borrachas sintéticas, plásticos e fibras sintéticas.
O registro inicial do uso formal de polímeros dá-se a partir da descoberta de um verniz
extraído da seiva da árvore “Rhus vernicflua” pelos chineses. Na sequência destas
descobertas, registra-se no século I a.C. o uso de âmbar, uma resina termoplástica moldável
por compressão e proveniente de árvores fossilizadas.[35,36]
O desenvolvimento até 1550 do uso de materiais poliméricos, de fontes naturais, ao
longo do tempo, ocorreu de forma lenta e sem grandes expressões até o descobrimento da
borracha natural a partir do látex extraído da seringueira na América Central.
O termo polímero foi criado pelo famoso químico alemão J. Berzeliusem 1832, na
tentativa de criar um termo que distinguisse as moléculas orgânicas que possuíam os mesmos
elementos químicos, mas não as mesmas propriedades.
13
Em 1839 Charles Goodyear por meio de estudos investigativos desenvolveu de forma
acidental a adição do enxofre à estrutura molecular da borracha natural gerando o processo da
vulcanização o qual melhorou as propriedades da borracha a tornando mais forte, resistente e
resiliente. O processo de vulcanização possibilitou o uso da borracha como material de
engenharia. [36,37]
Inicialmente, as moléculas orgânicas com mesmos elementos químicos foram
denominadas como moléculas isoméricas, porém após observar a característica das cadeias
onde possuíam unidades (meros) repetitivos e em grande quantidade (poli), foi denominado
de Polímero, apesar de na época não ser conhecida o conceito da macromolécula que veio ser
afirmada em 1922 através de Hermann Staudinger, onde o termo polímero foi amplamente
difundido. [4,34]
Staudinger juntamente com Carothers, Flory e outros nos anos de 1920 e 1930
trabalharam na importância da fomentação e consolidação dos conceitos básicos sobre os
Polímeros, incentivando o estudo como ciência. Os anos seguintes de 1940 a 1960 foram
igualmente importantes para o desenvolvimento tecnológico da síntese de novos polímeros
até em 1960 surgirem os primeiros periódicos especializados em polímeros entre eles a
Journal of Polymer Science, Makromolekulare Chemie e Polymer. Desde então, vários outros
periódicos especializados surgiram na comunidade, a saber, Journal of Polymer Engineering
and Science (1961), European Polymer Journal (1965), Journal of Macromolecular Science
(1967), Macromolecules (1968) e outros se consolidaram e viraram referências.
As descobertas assim como os estudos em polímero não pararam e muitos desafios
estão em andamento nas áreas da Ciência e Tecnologia de Polímeros, principalmente no que
tange ao desenvolvimento de propriedades que venham a ampliar sua aplicação em diversos
materiais.[4,34]
O Quadro 1 apresenta a trajetória da comercialização de alguns polímeros
sintético[4,35,37] .
14
Quadro 1 - Início de Comercialização de Alguns Polímeros Sintéticos
Ano Sigla Polímero Fabricante
1927 PVC Poli(cloreto de vinila) B. P. Goodrich
1930 PS Poliestireno I.G.Farben/Dow
1936 PMMA Poli(metacrilato de metila) Rohm and Haas
1936 PA 6,6 Nylon 6,6 DuPont
1939 LDPE Polietileno de Baixa Densidade ICI
1946 PTFE Poli(tetra fluor etileno)/TEFLON DuPont
1948 ABS Copolímero acrilonitrila-butadieno-estireno Rohm and Haas/ I.G.Farben
1954 PU Poliuretanos Bayer/DuPont
1954 HDPE Polietileno de Alta Densidade Hoechst
1954 PET Poli(tereftalato de etileno) ICI
1956 PA 6 Poliamida ou Nylon 6 Allied SM
1957 PP Polipropileno Phillips Petrol.
1958 PC Policarbonato GE/Bayer
1958 POM Poliacetal ou Acetal DuPont
1959 LLDPE Polietileno Linear de Baixa Dens. DuPont - Canada
1960 ARAMID Poli(amida aromática) DuPont
1963 PI Poliimidas DuPont
1965 PPO Poli(eter fenileno) ou Noryl GE
1965 SBS Borracha Termoplástica Shell
1969 PBT Poli(tereftalato de butileno) Celanese
1972 PPS Poli(sulfeto de fenileno) Phillips Petrol.
1972 LCP Cristal Líquido Polimérico Carborundum
1978 PES Poli(éter sulfona) ICI
1978 PEEK Poli(éter éter sulfona) ICI
1982 PEI Poli(éter imida) GE
1987 PA 4,6 Poliamida ou Nylon 4,6 DSM
15
4.2 História da Borracha
O elastômero, também conhecido como borracha, é um material polimérico muito
importante tendo em vista que se distingue pela capacidade de retornar rapidamente à forma
e à dimensão original, quando submetido a um esforço ou deformação externa.[3]
A borracha natural, apesar de conhecida e utilizada por povos indígenas das Américas,
somente após o século XIX com a descoberta da vulcanização por Charles Goodyear que
começou a ter utilização industrial, o que motivou mais pesquisas buscando melhorar ainda
mais o desempenho deste polímero para aplicações cotidianas.[3,36,37]
Atualmente, consomem-se cerca de 15 milhões de toneladas de borracha por ano no
mundo, sendo um terço (1/3) de borracha natural e dois terços (2/3) de borracha sintética, o
que nos mostra a importância econômica do elastômero no mercado polimérico.[3]
As indústrias de transporte e automotiva são responsáveis pelo consumo de 2/3 do total
de borracha sintética e natural, dos quais 90% são destinados aos pneumáticos e o restante a
peças diversas dos veículos: mangueiras, molduras de portas e janelas, tapetes, buchas anti-
vibratórias etc.[3]
A aplicação da borracha para o uso industrial comparado a outros materiais como o
metal é recente e tem se aprimorado cada vez mais. Existem mais de 500 tipos e variedades
de borrachas que são classificadas em cerca de 20 grupos principais, identificados por siglas
ou nomes comerciais, conforme apresentados no Quadro 2.
16
4.3 História dos Plásticos
A necessidade de substituir a borracha que até então era a matéria prima de muitos
produtos, foi o impulsor para novas pesquisas que gerou novas descobertas. Em 1862,
Alexander Parkes descobriu um material orgânico derivado da celulose, chamada de parkesina
(em referência ao seu descobridor), que quando aquecido podia ser moldado e permanecia
SIGLA DESCRIÇÃO
CR Policloropreno (Neoprene da DuPont)
EPR Borrachas de Etileno-Propileno
IIR Borracha Butílica – Poliisobutileno
IR Poliisopreno
NBR Borracha Nitrílica (Acrilonitrila - Butadieno)
NR Borracha Natural
SBR Borracha de Estireno-Butadieno
BR Polibutadieno
EPDM Borracha de Etileno-Propileno Dieno
ACM Borrachas Acrílicas (Outra Sigla – AEM)
ECO Borracha de Epicloridrina (Outra Sigla – CO)
CSM Polietilenos Cloro Sulfonados (Hypalon da DuPont)
CFM Borrachas Fluoradas (Viton da DuPont) – ou FPM, FKM
T Polissulfetos (Thiokol)
PUR Borrachas de Poliuretano (Outras Siglas – AU, EU, PU)
MVQ Borrachas de Silicone (Outra Sigla – Si)
FMVQ Borrachas de Silicone Fluoradas
HNBR Borracha Nitrílica Hidrogenada
TPE Borrachas Termoplásticas (Outras Siglas – TPR ou TR)
GPO Elastômeros de Óxido de Propeno
Quadro 2 - Descrição dos tipos de borrachas mais comuns
17
desta forma quando era resfriado. Porem a descobertas tinha um custo elevado de produção o
que desestimulou os investidores.[10,36,38]
Em 12 de julho de 1870 o americano John Wesley Hyatt, durante pesquisas descobriu
acidentalmente a Celulose, originada de fibras de algodão com certos ácidos e adição de
cânfora chegou-se a formulação final da Celulose, o que o registrou na história como o
primeiro fabricante de material plástico[36,37,38].
Após 39 anos desde a descoberta da Celulose, Leo Hendrik Baekeland criou a primeira
resina totalmente sintética, a Baquelite a qual foi usada para substituir diversos materiais
naturais.[10,36,38]
Os plásticos podem ser classificados como termoplásticos ou termorrígidos. No
Quadro 3 são apresentados alguns exemplos de plásticos de uso geral separados pela
classificação termoplástico e termorrígidos. [37]
Quadro 3 - Plásticos de uso geral
TERMOPLÁSTICOS TERMORRIGÍDOS
Polietíleno – PE Epóxi – ER
Polípropileno – PP Fenoj- Forrnaldeído - PR
Poliestireno – OS Uréia-Formaldeído - CUR
Poliestireno de Alto Impacto - PSAI Melamina-Fomaldeído - MR
Copolímero (Estireno - Acrilonitrila) – SAN
Copolimero (Etileno-Acetato de Vínila) - EVA
Poli (Cloreto De Viníla) – PVC
Poli (Acetato De Vínila) – PVA
Poli (Cloreto De Vinilídeno) – PVDC
Polí(Metacrilato de Metila) – PMMA
Poliuretano - PU (podendo ser de característica termoplástica)
Os polímeros de engenharia também podem ser denominados de uso geral e de uso
especial, sendo que o de uso especial pode ainda ser denominado de superplástico ou plástico
de altíssimo desempenho. [37]
18
5. PRINCIPAIS POLÍMEROS COM CARACTERÍSTICAS PARA APLICAÇÕES EXIGIDAS NO DRY WAVE
O Dry Wave exige um componente que seja rígido e ao mesmo tempo flexível [1] com boa
resistência a abrasão e à intemperes, associadas ao menor peso possível, onde destacam-se os
materiais poliméricos, para tanto segue um estudo bibliográfico dos polímeros comerciais
escolhidos para aplicar ao Dry Wave. A escolha foi feita baseada nas similaridades de
aplicações desses polímeros em diferentes áreas industriais.
5.1 Borracha do copolímero de Estireno-butadieno
O copolímero de estireno-butadieno (SBR) é uma borracha sintética, uma das mais
usadas em todo o mundo. De acordo com estudos do Banco Nacional de Desenvolvimento
Social (BNDES) [3], o emprego deste polímero ultrapassa a marca de 40 % de todas as
borrachas processadas e transformadas em artefatos. Sua principal aplicação é em
pneumáticos. É considerado um elastômero commodity, visto que, mundialmente, seu valor
comercial é cerca de 40 % do valor de outras borrachas sintéticas. O grande destaque em
termos de aplicação do SBR é sua elevada resistência à abrasão, o que garante alto
desempenho na banda de rodagem de pneus. Internacionalmente o maior produtor de SBR é
a DuPont Dow Elastomers[3]. A Figura 2 ilustra um esquema de síntese da borracha SBR e a
sua estrutura química.
Figura 2: Estrutura química do SBR
19
A Figura 3 ilustra um bloco de borracha SBR logo após sair do reator de síntese e ser moldada
para seguir para a vulcanização.
Figura 3: Bloco de Borracha SBR antes da vulcanização
No mercado nacional, quem domina a produção de SBR é a Lanxess Elastômeros, que
é uma empresa de origem alemã, líder em produção, desenvolvimento e comercialização de
especialidades químicas. Pioneira em converter a produção de borracha tradicional SBR
produzida pelo processo em emulsão (E-SBR), utilizada em pneus padrão para borracha SBR
produzida pelo processo de polimerização em solução (S-SBR), utilizada nos ‘pneus verdes’
de alto desempenho [4].
A Lanxess detém a tecnologia de produção de borrachas de alta performance incluindo
a S-SBR e a borracha de polibutadieno, sintetizada com catalisador de neodímio (Nd-BR), e
comercializada como Buna,. O crescimento global para ambos os tipos de borracha é estimado
em cerca de 10 % ao ano até 2017, à medida que os consumidores mudam para os “pneus
verdes”, com maior eficiência de combustível e ecologicamente corretos[5]
Os pneus verdes são fruto de uma modificação da borracha do copolímero de
estireno/butadieno em emulsão (E-SBR), utilizada em pneus padrão, para borracha de
estireno/butadieno em solução (S-SBR), utilizada nos ‘pneus verdes’ de alto desempenho, os
quais oferecem um menor atrito, contribuindo para a economia de combustível. A Figura 4
ilustra a principal aplicação do borracha SBR.
20
Figura 4: Principal aplicação da borracha SBR
As principais propriedades da borracha SBR são: ótimas resistências à abrasão, altas
temperaturas e ao envelhecimento[5], porém a borracha SBR é pouco resistente a derivados de
petróleo, ozônio, radiação UV; enquanto que a faixa de temperatura usual de trabalho varia
de -5 °C a + 75 °C.
A principal aplicação da borracha vulcanizada de SBR é para fabricação de pneus, a
qual se aproxima bastante da exigência para a manta polimérica do Dry Wave, devido a sua
alta resistência à abrasão e, ao mesmo tempo, alta flexibilidade para os movimentos
oscilatórios.
5.2 Borracha do terpolímero de Etileno-Propileno-Dieno
O terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) é um tipo particular do grupo de
elastômeros, onde o monômero diênico é a parte elastomérica da cadeia que possibilita a sua
vulcanização. A vulcanização é um processo que agrega características viscoelásticas ao
material, as quais são exigidas nos desempenhos de diversos artefatos de borracha flexível e
tenaz.
As principais características que tornam interessante o uso de elastômeros de EPDM
são as excelentes propriedades de resistência mecânica, ao calor, ao envelhecimento, ao
ozônio e à oxidação.
É possível destacar uma gama de aplicações em diferentes áreas para o EPDM. Dentre
estas na indústria de pneus com as blendas antiozonantes para laterais de pneus, revestimento
21
de bicos (válvulas) para pneus, blendas antiozonantes para câmara de ar, protetores de câmara
de ar para ônibus e caminhões. Na indústria automobilística destacam-se as guarnições e
vedações para vapor d´água, mangueiras e dutos para ácidos, álcoois e álcalis, vedações para
tubulações de água, revestimento de rolos para envernizadoras de madeira, correias
transportadoras para materiais aquecidos, artigos expostos ao intemperismo, coxins, buchas e
amortecedores diversos. Na indústria de componentes elétricos destacam-se isolamento
elétrico de fios e cabos, revestimento de plugs e conectores elétricos, mantas de isolamento
elétrica, tapetes isolantes elétricos para cabines primárias, fitas isolantes de alta fusão. Na
construção civil destacam-se as mantas impermeabilizantes, membranas para revestimentos,
juntas de dilatação, revestimento de tanques e piscinas (externo), almofadas anti-vibração. Na
indústria de plásticos e modificadores de impacto destacam-se modificadores de impacto para
polietileno, para polipropileno, aditivo modificador de lubrificantes automotivos [6]. A Figura
5 apresenta uma manta de EPDM.
Figura 5: Manta de EPDM
5.3 Borracha do copolímero de Butadieno-Acrilonitrila (NBR)
A NBR é uma borracha de coloração naturalmente negra composta por dois monômeros,
a acrinolitrila e o butadieno, comumente referida como borracha nitrílica, pertence à classe
das borrachas especiais resistentes a óleo. Quanto maior o teor de acrilonitrila presente no
copolímero, maior é a resistência a óleo, ou seja, menor é o percentual de inchamento. A
borracha nitrílica perde flexibilidade a baixa temperatura quanto maior é o teor de acrilonitrila,
22
tornando-se mais resistente. O processo de polimerização comumente utilizado é em emulsão,
podendo ser realizado a quente ou a frio, obtendo os denominados, “hot nitriles” e “cold
nitriles”, respectivamente. O esquema básico da reação de polimerização é apresentado na
Figura 6.
Figura 6: Esquema básico de reação da borracha NBR
Algumas propriedades são majoradas com o aumento do teor de acrilonitrila na cadeia
polimérica do elastômero NBR, por exemplo: melhora na resistência a óleos e solventes,
aumento da tensão de ruptura, aumento da dureza, maior resistência à abrasão e ao calor,
menor resiliência porque o material se torna mais plástico-rígido e perda das propriedades a
baixa temperatura. Por outro lado, quando o teor de acrilonitrila diminui, a resistência a baixa
temperaturas propriedades elásticas, dinâmicas, de resiliência e deformação permanente são
otimizadas.
Em relação aos tipos de NBR, os mais empregados são o NBR com cerca de 16 a 50
% de acrilonitrila no copolímero e as misturas com outros polímeros e aditivos. Dentre essas
combinações, pode-se destacar as blendas de NBR/PVC com diferentes proporções, que são
misturas elastoméricas que agregam ao material final alta resistência à intempérie e à abrasão.
É possível observar na Figura 7 a ilustração de aplicações do elastômero NBR.
Figura 7: O- rings como exemplo de aplicação do elastômero NBR
23
De acordo com o fabricante nacional Nitriflex, destacam-se as principais aplicações das
blendas de borrachas nitrílicas a base de PVC (NBR/PVC): selos de porta, de janela, de juntas
de tanques de combustível, isolamento para mangueira de ar-condicionado automotivo,
gaxetas e o-rings, esteiras transportadoras para minas e para máquinas de processamento de
alimentos. Estas últimas são aplicações muito similares às exigências do Dry Wave, o que
justifica o seu emprego no projeto do brinquedo.
Na Figura 8 segue a ilustração da mangueira de ar condicionado automotivo, exemplo
de aplicação do elastômero NBR/PVC.
Figura 8: Isolamento de mangueira de ar condicionado feito de NBR/PVC
5.4 Polipropileno
O Polipropileno é também conhecido como PP é um polímero de commodities,
classificado como termoplástico semicristalino com estrutura linear[36] e pertence à classe de
polímeros dos termoplásticos, derivado da polimerização do gás propeno (que é o monômero)
e propileno. Na Figura 9 apresenta a estrutura do PP.[21]
24
Figura 9: Estrutura do Polipropileno
O PP foi desenvolvido em 1957 pela empresa Philips Petrol,[35] e devido a sua dureza,
rigidez e resistência a impacto elevada, teve rápida inserção no nosso cotidiano.
Suas principais aplicações são: embalagens alimentícias, carpetes, brinquedos, peças
automotivas, seringas, carcaças de eletrodomésticos dentre várias outras aplicações. Sua
diversificação de uso se deve às suas propriedades químicas e físicas, que incluem resistência
a solventes, fadiga, fácil pigmentação, moldagem, além de não apresentar rebarbas nos cortes
durante seu processamento. A Figura 10 apresenta chapas de PP para produção de embalagens
que devido as características do material podem ser aplicadas para várias finalidades.
Figura 10: Chapa de polipropileno
5.5 Poliuretano
O Poliuretano (PU) foi desenvolvido em 1937 pelo professor Otto Bayer e sua equipe
durante o desenvolvimento de um processo de reação de dois compostos, em que resultava
em um produto de estrutura macromolecular.[37]
O PU é um polímero classificado como resina plástica de aplicação geral, do grupo
dos termoplásticos, podendo ser encontrados no grupo dos termorrígidos, dando a
versatilidade como umas das características. [17,37]
25
Produzido geralmente por reações de poliadição ou da policondensação (reação em
etapa) de um isocianato (di ou polifuncional) com um poliol, podendo ocorrer também reações
de reticulação com agentes de cura ou extensores de cadeia, originados do uretano ou da
policondensação (reação em etapa). [7,12,37]
Na Figura 11 está representada a reação de polimerização do PU.[12,39]
Figura 11: Reação de Polimerização do poliuretano
Uma das grandes vantagens do Poliuretano é o fato de o mesmo ser atóxico e
quimicamente inerte, não apresentando nenhum risco a saúde, porém a velocidade de
combustão costuma ser alta quando comparada a outros polímeros. De acordo ao OSHA
(Administração de Segurança Ocupacional e Saúde dos EUA) não é considerado
carcinogênico.
O PU ao ser exposto ao fogo em lugares fechados pode produzir Cianeto de
Hidrogênio (HCN), também conhecida como ácido cianídrico ou gás cianídrico, CO2 e Óxido
de Nitrogênio.[9,13,14 e15]
Outras características do poliuretano em geral é alta resiliência, resistência a solvente,
baixa geração de calor quando submetido ao atrito, além da ótima memória elastomérica
(memory foam), como demonstrado na Figura 12.
26
Figura 12: Espuma de poliuretano para isolamento
Outras aplicações específicas de PU encontram-se em rodas de skate e patins e rodas
de empilhadeira de baixa geração de calor, os quais atendem pelo nome comercial MDI –
Poliéster e TDI – Poliéster, respectivamente, ambos fabricados pela Plastiprene[11].
5.6 Polietileno
O Polietileno, também conhecido pelas siglas PE, é o polímero que mais facilmente é
encontrado e de maior utilização[37,41,43]. O PE foi Descoberto em 1934 por Karl Ziegler que
ao publicar um artigo utilizando o iniciador lítio butílico para polimerizar butadieno, começou
a desenvolver catalisadores estéreo-específicos para a síntese de poliolefinas tais como
polietileno, polipropileno, etc. O fato curioso sobre a descoberta iniciada por Ziegler é que ele
não estava interessado em sintetizar polímeros mas sim compostos organometálicos. Ao tentar
realizar a reação utilizou etileno como catalisador e quase que por acidente proporcionou a
polimerização.[35] O PE é um polímero vinílico obtido pela reação em cadeia do monômero etileno e
iniciada por um catalisador específico, gerando diversas cadeias macromoleculares que
contém apenas átomos de carbono e hidrogênio. A Figura 13 é a ilustração de uma cadeia
linear típica de Polietileno
27
Figura 13: Cadeia molecular do polietileno
Às vezes, alguns dos carbonos, em lugar de ter hidrogênios unidos a eles, contam com
cadeias de polietileno associadas, isto se chama polietileno ramificado (baixa densidade,
LDPE/PEBD) como demonstrado na Figura 14, já a Figura 15 representa a estrutura do PE
sem ramificações, o que também se denomina polietileno linear (alta densidade,
HDPE/PEAD).
Figura 14: Representação Esquemática Linear do Polietileno[37]
Figura 15: Representação esquemática da cadeia ramificada do Polietileno[37]
O polietileno tem várias aplicações, as quais incluem, de proteção de
impermeabilização de laje e piscina como demonstrado na Figura 16, tubulações para
condução de fluidos aquosos, alimentícios, derivados de petróleo[41], contentores
intermediários para produtos químicos (bombonas) [41], tanques de armazenamento de água e
hidrocarboneto.
28
Figura 16: Impermeabilização de laje com PEBD
5.7 Teflon
O Teflon é o nome comercial do Polietetrafluoretileno (PTFE). Desenvolvido no final
da segunda guerra mundial pela DuPont, o PTFE é um polímero completamente fluorado,
fabricado a partir da polimerização por radical livre de tetrafluoretileno.
PTFE apresenta uma estrutura molecular linear de unidades repetitiva de -CF2-CF2-,
como demonstrado na Figura 17, sendo hoje fabricado por diversas empresas e utilizado em
aplicações os quais oferecem características únicas de desempenho.[37,24]
Suas resinas são resistentes em ambientes químicos agressivos, tais como:
revestimento antiaderente, isolamento elétrico e anéis de vedação de sistemas automotivos.[49]
Figura 17: Estrutura Molecular do PTFE O Teflon é totalmente insolúvel em solventes orgânicos comuns e não são afetados
por substâncias químicas, tais como: ácidos e bases concentrados e a alta temperatura. [37]
Os fluoroplásticos apresentam excelentes propriedades de isolamento elétrico, baixa
constante dielétrica, bom fator de potência e alta resistividade superficial e volumétrica. Além
disso, os fluoroplásticos têm baixo coeficiente de atrito, especialmente as resinas perfluoradas,
o que lhes garante qualidade auto lubrificante e de não aderência.[24]
29
Na Figura 18 é ilustrada uma das aplicações do Teflon, a qual se destaca em perfis de
algumas tubulações de pequeno e médio portes; esta aplicação é interessante por oferecer
baixa perda de carga em aplicações fluidodinâmicas. Outras aplicações são para revestimentos
de panelas, selos de bombas etc. Em relação às propriedades térmicas, diversos fluoroplásticos passam em teste de
inflamabilidade rigorosos, até mesmo em seções finas. Assim, estas resinas são difíceis de
entrar em ignição, resistindo também à propagação da chama ao fogo [37].
Figura 18: Alguns perfis baseados em Teflon
6. MATERIAIS E MÉTODOS
6.1 Materiais
Nesse trabalho foram utilizados os dados técnicos da revisão bibliográfica para
construção das Tabelas 1 e 2, as quais têm o propósito de comparar as propriedades de alguns
materiais plásticos e elastoméricos fornecidos pelos fabricantes e reunidos na revisão
bibliográfica.
Os materiais plásticos selecionados, através da revisão bibliográfica, para o estudo
comparativo das propriedades de desempenho mecânico das mantas que possam atender as
necessidades do Dry Wave foram: Polietileno de Alta Densidade (PEHD)[41,43,51] com
densidade de 0.954 g/cm , Polipropileno (PP) [18,21,44,50} com densidade: 0.92 g/cm , ambos
30
comercializados pela empresa Mondiana, Poliuretano (PU) [17,19,45] do tipo PUR95A com
densidade 0,66 g/cm comercializado pela Indústria JQ e Teflon® (PTEF) [20,48] com
densidade 0,20 g/cm , marca registrada pela Du Pont e comercializada pela Indústria JQ.
Quanto aos dados técnicos obtidos pela revisão bibliográfica, para a escolha da manta
elastomérica candidata a ser usada no Dry Wave, destacam-se Borracha de Estireno-
Butadieno (SBR), tipo 1502, com alto teor de unidades cis, produzida pela Petroflex S.A.
Indústria e Comércio, Terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM) do tipo Keltan 5470
com 4,6% de dienos, viscosidade Mooney 55, ambos fornecidos pela empresa LANXESS e
Borracha Nitrílica NBR do tipo N-615B com teor em acrilonitrila (AN) de 31-34%,
viscosidade Mooney 42-52, fornecida pela empresa Nitriflex.
6.2 Metodologia
Foram realizados ensaios destrutivos e empíricos com rodas de skate e patins em
placas quadradas de PEHD de 300 mm de arestas por 1 mm de espessura e de PP com arestas
de 300 mm e 5 mm de espessura, ambas fornecidas pelo comerciante Mondiana, como
demonstrado na Figura 19. O ensaio empírico foi composto de 1 fase na qual 03 crianças com
skate deslizavam sobre as mantas fixadas no chão com fita adesiva e postas lado a lado afim
de testar o grau de suportação da degradação do material.
Figura 19 : Pedaços das mantas ensaiadas com rodas de skates
31
Em virtude do ótimo resultado de desempenho das placas de PEHD e PP durante a
simulação de desgaste com as rodas de skate e patins, foram adquiridos os materiais PEHD e
PP nos formatos de manta de 10000 mm x 2000 mm para testá-las no Dry Wave.
O sucesso da manta de polipropileno na aplicação do Dry Wave motivou a realização
do estudo comparativo entre a manta de Polipropileno em relação a outras mantas poliméricas
comerciais, selecionadas através de revisões bibliográficas.
A revisão bibliográfica resultou na seleção de plásticos e elastômeros comerciais com
características mecânicas semelhante às da manta de Polipropileno, atualmente utilizada no
protótipo do Dry Wave.
Com os resultados obtidos da revisão bibliográfica foi feito um estudo comparativo, o
qual baseou-se em fichas com dados técnicos fornecidos pelos transformadores dos polímeros
selecionados. O estudo comparativo dos polímeros selecionados foi dividido em duas Tabelas
1 e 2 denominadas Tabela Comparativa de propriedades de alguns materiais plásticos e Tabela
Comparativa de propriedades de alguns materiais elastoméricos, respectivamente.
Tabela 1 - Tabela comparativa de alguns materiais plásticos
PROPRIEDADES NORMA DIN
ASTM ou UL
POLIPROPILENO [18,21,44,50]
POLIETILENO [37,40,41,43,44]
POLIURETANO [17,19,45]
TEFLON virgem [22,20,24,48,4]
Tipo PP-H PEAD / HDPE PUR 95/A PTFE Fabricante Mondiana Mondiana Industria JQ DuPont Indústria JQ
QUIMICA Massa Molar do Mero (g/mol) 42 32 296 100 Massa Molar do Polímero (103g/mol) 80 - 500 [44] 50 - 200[43,44] 138 [45] 1000 - 10000 [46] FÍSICAS
Densidade (g/cm3) D53479 0,91 [44] 0,94-1,3 0,66 ± 0,037 0,2
Calor especifico (Cal/g °C) D53417 0,46 1,7-2,0 0,42
MECANICAS
Resistencia a Tracao (Mpa) D53455 35 24-31[37,41,43] 2,02 ± 0,23 70-210
Along. na Ruptura (%) D53457 10 a 20 [18] 18,2 132,5 ± 8,34[19]
Mod. de Elast. em Tracao (Mpa) D53455 1300 1000-1400 1200 70-210
Mod. de Elast. em Flexao (Mpa) D53455 1300 1000-1400 - 44-200
Resistencia ao Impacto IZOD (J/m) D256 55 54 não se rompe 50-55
Dureza Rockwell D785 R86 R65 48 ( 95 A)
32
Coef. de Atrito de Deslize D1894 0,3 0,29 0.5 - 0.6[19] 0.13[20]
TERMICAS
Ponto de Fusao (°C) D53736 160 128-133 120 -
Condutividade Termica(W/m.k) D52612 0,22 0,35 - 0,43 0.3 0,24
Temperatura de uso Continuo (°C) D52752 -10 a 90 -40 a 90 0-70 -260 a 260 ELETRICAS
Rigidez Dieletrica (KV/mm) D53481 >40 >50 20 59
Const. Dieletrica(1 KHz) D53483 2,2 a 2,6 2,3 5.3 2,1
Resistividade Volumetrica D53482 10 10 10<X<13 10<x<17
RESISTENCIA QUIMICAS
Ácidos Fracos D543 Excelente Excelente BOA Excelente
Ácidos Fortes D543 Atacado Atacado Boa Excelente
Bases Fracas D543 Excelente Excelente Boa Excelente
Bases Fortes D543 Muito Boa Excelente Atacado Excelente
Tabela 2 – Tabela Comparativa de alguns materiais elastoméricos
PROPRIEDADES
SBR [22,23,24,25,47] NBR [26,29,32,33,34] EPDM [26,30,34] TIPO1502 N-615B KELTAN 5470
Petroflex S.A. Ind. e Comercio Nitriflex Lanxess
FÍSICAS
Densidade (g/cm3) 0,94 [28] 0,96 – 1,01 [29] 0,855 – 0, 88 [30]
MECANICAS
Resistencia a Tracao (Mpa) 1,79 [21,22] 7 – 21 [29,32,33,34] 7 – 18[30,34]
Alongamento na Ruptura (%) 350 [21,22] 600 [29,32,33,34] 465 [30,34]
Deformacao permanente a compressao (%) 10,97 [21,22] 07 - 09 [31,32,33,34] -
Resistencia a abrasao Excelente Excelente [29] BOA [30]
Dureza SHORE A 34[21] 20 – 100 [29,33] 40 – 90[30]
TERMICAS
Temperatura mín. de serviço (°C) -45 [28] -30 [29] -55[30]
33
Temperatura max. de servico (°C) 85 [28] 125 [29] 130[30,34]
ELETRICAS
Resistencia elétrica(ohms/cm) 1.10ˆ15 [28] 3,5x10ˆ10-2,10ˆ11[29] 2.10ˆ16 [30]
QUIMICAS
Resistencia a acidos fracos Boa [28] Boa [29] Excelente [30]
Resistencia a acidos fortes Fraco-Moderado[28] Fraco-Moderada [29] Moderado [30]
Resistencia a solventes organicos Muito Fraco[28] Boa[29] Fraco [30]
Resistencia a raios solares Boa[28] Moderada [29] Excelente [30]
Resistencia a hidrocarboneto Muito Fraco[28] Excelente[29] Fraco[30]
Resistencia a água Boa [28] Moderada[29] Excelente[30]
Vida média (anos) 3-5 Anos[28] 3-10 Anos [29] 15-20 [30]
O objetivo das Tabelas 1 e 2 foi confrontar as características mecânicas da manta de
Polipropileno testada com as mantas dos polímeros selecionados e concluir dentre os
materiais poliméricos estudados, aqueles que apresentam propriedades que possam atender
também o Dry Wave.
7. RESULTADOS OBTIDOS
Como relatado na metodologia, foram adquiridas mantas dos materiais PEHD nas
dimensões de 10000 mm x 2000 mm com espessura de 1mm, e mantas de Polipropileno (PP)
com dimensões de 1000mm x 2000m com espessura de 5 mm. Foi observado que a manta de
PEHD não pôde ser usada no protótipo devido a deformação sofrida no rolo. A manta de
Polipropileno de 5 mm de espessura, que também é fornecida em rolo foi testada. Porém antes
de chegar no limitador máximo de curso (equipamento de controle de percurso), o simulador
apresentou alta amperagem o que fez com que a segurança elétrica fosse acionada
desenergizando o sistema com a abertura do disjuntor principal. Nesse momento o
potenciômetro mostrou que o motor passou da carga máxima de trabalho que era de 10 CV,
34
para a qual foi projetada, como ilustrado na Figura 20. A conclusão para tal falha, após a
investigação, foi o fato da manta de PP de 5 mm de espessura ser muito pesada, o que
comprometeu o funcionamento do sistema, como relatado anteriormente.
Figura 20 : Teste primário do ondulador do Dry Wave
Foi solicitada uma manta de Polipropileno mais leve, com espessura de 3 mm, a qual
tem demonstrado excelente desempenho há 2 anos, durante os testes com alto carregamento
mecânico e funcionamento cíclico do protótipo do Dry Wave, como ilustrado na Figura 21.
Controlador
do motor do
ondulador
Ondulador.
35
Figura 21 : Estrutura metálica do Dry Wave
As Figuras 22, 23 e 24 ilustram o brinquedo montado com a manta de Polipropileno,
em repouso, após os testes de automação.
Figura 22 : Vista superior do ondulador e perfis quadrados de suportação das mantas
Figura 23 : Vista superior do ondulador e perfis quadrados de suportação das mantas
36
Figura 24: Manta de PP instalada no Dry Wave
A Figura 25 ilustra o Dry Wave durante o teste final de eficiência e funcionamento do
protótipo.
Figura 25 : Equipamento finalizado
Com base nas propriedades mecânicas da manta que o Dry Wave exige para um bom
desempenho, tais como: resistência à abrasão, à tração, ao alongamento na ruptura foi
realizada uma pesquisa bibliográfica[10,11,37,44] para selecionar materiais poliméricos
comerciais que pudessem atender aos principais requisitos de projeto. Como resultado foram
selecionados Teflon® - PETF, Borracha de Estireno-Butadieno (SBR), Borracha Nitrílica
(NBR), Poliuretano (PU) e Terpolímero de etileno-propileno-dieno (EPDM).
Em posse das características físico-químicas obtidas através de fichas técnicas de cada
polímero selecionado e por isso optamos por estar com elastômero, na revisão bibliográfica,
foi feito um estudo comparativo entre as propriedades mecânicas apresentadas pelo
Polipropileno em relação aos polímeros selecionados como apresentados nas Tabelas 1 e 2.
37
O Polipropileno durante um ano de testes cíclicos e com carga máxima de trabalho
mostrou-se eficiente e resistente aos carregamentos propostos, porém com restrição quanto a
espessuras superiores a 5 mm.
Baseado na Tabela 2 conclui-se que o PEHD possui propriedades demandadas no
projeto, portanto podendo também ser aplicado ao Dry Wave, com restrição de espessura de
1mm, que não pôde ser aplicada pois deformou no rolo como relatado nos parágrafos
anteriores. Além do custo da manta de PEHD ser mais elevado em média R$100 o metro em
relação ao custo da manta de PP, como verificado em anúncios no período de setembro de
2016. Segue o Quadro 03 com os valores:
Quadro 4 - Preço médio dos Polimeros
Fornecedores Preço
médio do
metro rol
PEHD
R$
Preço
médio do
preço do
rolo PP
R$
Preço
médio do
rolo de
SBR
R$
Preço
médio do
rolo de
NBR
R$
Preço
médio do
rolo de
PU
R$
Preço
médio do
rolo de
EPDM
R$
Preço
médio do
rolo de
Teflon
R$
Mondiana 420,00 380,00 200,00 300,00 275,00 1035,00 900,00
Industria JQ 450,00 390,00 200,00 275,00 300,00 1000,00 980,00
Dwga 435,00 400,00 - - - - -
O Teflon® (PTFE), apesar da alta resistência mecânica, que é uma característica
positiva que o material oferece ao Dry Wave, contudo o Teflon® possui um baixíssimo
coeficiente de fricção. O coeficiente de atrito do Teflon é na ordem de 0,13 N/mm2 [48], o que
poderia prejudicar o contato das rodinhas de skate e patins, fazendo com que as mesmas
“deslizem” ao invés de “rolar”.
O Poliuretano (PU) como observado na Tabela 2 possui características bastante
positivas ao Dry Wave, as quais inclui baixa densidade, alta resistência ao impacto e
baixíssima resistência ao alongamento na ruptura na ordem de 130 % [19], porém o coeficiente
de atrito é alto em relação ao do PP. O coeficiente de atrito da manta de PU é da ordem de 0,5
N/mm2 [19] enquanto o da manta de PP é 0,3 N/mm2 [18] o que poderia prejudicar o rolamento
das rodas de skate e patins.
Quanto às mantas elastoméricas NBR, SBR e EPDM, de acordo a tabela observamos
uma das característica comum entre as mantas elastoméricas selecionadas que é o altíssimo
38
módulo de alongamento. Em alguns aspetos na aplicação desses materiais no Dry Wave, o
altíssimo módulo de alongamento pode ser ruim pois ocasionará problemas tais como: a
demora do retorna a posição inicial após a passagem do ondulador, conformação excessiva, e
fragilidade do posicionamento dos ilhoes que suportam os tesionadores, tendo em vista a
característica comum de baixa resistência ao rasgamento. apresentam características
compatíveis ao Dry Wave.
8. CONCLUSÕES
O estudo bibliográfico comprovou que a escolha empírica da manta de PP foi positiva
e que a mesma possui as características solicitadas pelo Dry Wave. Isso foi comprovado, tendo
em vista que após o período de dois anos, a manta de PP resistiu a todos os esforços nos
ensaios mecânicos da estrutura metálicas, testes de automação e durante o emprego do
simulador de ondas em meio sólido (Dry Wave) na atividade fim.
Dentre as mantas poliméricas comerciais estudadas as que apresentam as
características solicitadas ao Dry Wave são as de polipropileno e polietileno de alta densidade
de acordo com as dimensões especificadas.
As mantas elastoméricas selecionadas nesse trabalho devido ao elevado módulo de
elasticidade comparado ao PP, assim como o Teflon® e o poliuretano devido ao coeficiente
de atrito, não possuem características compatíveis ao Dry Wave, que no caso do Teflon® é
muito baixo e do poliuretano é muito alto.
9. PERSPECTIVAS PARA TRABALHOS FUTUROS
De acordo com o resultado obtido neste trabalho comparativo dos polímeros selecionados
para aplicação no Dry Wave, futuramente se espera realizar testes dinâmicos e de fadiga em
laboratório tais polímeros, estudar o comportamento dos mesmos simulando um laboratório
as diversas condições de uso e preparar uma formulação polimérica específica para aplicação
no Dry Wave
39
10. REFERÊNCIA
1. Lincoln Neves, Luciana Suman. Patente Projeto de Pista ondulatória e mecanismos
para formação das ondulações na pista - Patente – BR n. PI 1020120298600A2, 23 nov.
2012, 19 setembro 2014
2. HOELTGEBAUM, Thiago. Pista ondulatória relatório parcial – Projeto Preliminar.
2013. Empresa Junior de Engenharia Mecânica I9. Ed 01, 2013
3. SIMON, Shi Koo Pan; MONTENEGRO, Ricardo. Panorama do Setor de Borrachas –
Elastômero, 2012. Disponível em:
<http://www.bndes.gov.br/SiteBNDES/export/sites/default/bndes_pt/Galerias/Arquivos/c
onhecimento/bnset/borrach2.pdf.>. Acesso em 20 jan. 2015, 16:45:30
4. UTRACKI, L.A. History Of Commercial Polymer Alloys And Blends. Polymer
Engineering and Science. Englad, n. 1., v. 35, p. 02, 1995
5. REIS, Sueli. Lanxess investirá € 80 milhões na fábrica de Triunfo (RS) - Unidade produzirá
borracha para pneu verde. Automotive Business, mar. 2013. Disponível em:
http://www.automotivebusiness.com.br/noticia/16416/lanxess-investira--80-milhoes-na-
fabrica-de-triunfo-rs. Acesso em: 24 abr. 2014
6. SARTORI, André; BECKER, Juarez; GRISON, Élyo. Borrachas e seus aditivos,
componentes, influências e segredos. Porto Alegre, 2010.
7. NANYING NING, Qin Ma; YUNQIANG, Zhang; LIQUN, Zhang; HANGUANG, Wu;
MING, Tian. Enhanced Thermo Oxidative Aging Resistance of EPDM at High Temperature
by Using Synergistic Antioxidants. Polymer Degradation And Stability. Beijing, n. 19, v.
102, pp.1-8, 2014.
8. FIORIO, Rudinei. Sintese e Caracterização de Polimeros Termoplásticos Contendo
Poss Via Extrusão Reativa. Porto Alegre: UFRGS, 2011.
40
9. VILAR, Walter. Gases Gerados na Queima da Espuma Flexível de Poliuretano, Vilar
Poliuretanos, mar. 2013. Disponível em: <http://www.poliuretanos.com.br/>. Acesso em: 14
jun. 2016
10. INSTITUIÇÃO SÃO FRANCISCO. A História do Plástico. Disponível em :
http://www.nossofuturoroubado.com.br/arquivos/julho_09/historia_plastico.html. Acesso
em: 05 de jun. 2016
11. PLASTIPRENE. Poliuretano. Disponível em: <http://www.plastiprene.com.br/o-
poliuretano/>. Acesso em: 04 mai. 2016.
12. DELPECH, Fernanda; DELPECH, Marcia. Poliuretanos como materiais de revestimento
de superficie, Polimeros Ciencia e Tecnologia. Rio de janeiro, jan / mar 1999.
13. DABDOUB. Miguel. Professor da FFCLRP alerta para os riscos da queima de
poliuretano. USP - Universidade de São Paulo. Disponível em:
<http://www5.usp.br/22161/professor-da-ffclrp-alerta-para-riscos-da-queima-de-
poliuretano/>, publicado em 01 de fevereiro de 2013. Acesso em: 07 May 2016.
14. HAYRTON. Os riscos da inalação de fumaça da combustão. Qualidadeonline's Blog.
Disponível em: <https://qualidadeonline.wordpress.com/2014/01/26/os-riscos-da-inalacao-
de-fumaca-da-combustao-de-polimeros>. Com acesso em: 07 de maio de 2016.
15. AGNELLI, Jose; GALLO, Jorge A. M. Aspectos do Comportamento de Polimeros em
Condicoes de Incendio - Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar. 1998.
16. MONTENEGRO, Ricardo Sá; ZAPORSKY, Janusz; RIBEIRO, Marcia Cristiane Martins.
Polipropileno. BNDS – Banco Nacional do Desenvolvimento, Jun 2010.
17. SILVA, Marcos Anacleto da; TAVARES, Maria I. B.; NASCIMENTO, Suelen A. M.;
RODRIGUES, Elton J. da R. Caracterização de Nanocompósitos de Poliuretano /
41
Montmorilonita Organofílica por RMN de Baixo Campo - Polímeros, vol. 22, n. 5, p. 481-
485, 2012
18. INDUSTRIAS JQ. Dados Técnicos – Produtos: Polipropileno – Disponível em:
http://www.jq.com.ar/Imagenes/Productos/Polipropileno/PoliProp/dtecnicos.htm. Acesso
em: 27 de junho de 2016.
19. INDUSTRIAS JQ. Dados Técnicos – Produtos: Poliuretano – Disponível em:
http://www.jq.com.ar/Imagenes/Productos/Poliuretano/Poliurprop/dtecnicos.htm. Acesso
em: 27 de junho de 2016.
20. INDUSTRIAS JQ. Dados Técnicos – Produtos: Teflon® Virgem – Disponível em:
http://www.jq.com.ar/Imagenes/Productos/Teflon/Virgen/dtecnicos.htm. Acesso em: 27 de
junho de 2016.
21. OJEDA. Mariano. Polipropileno | Tecnología de los Plásticos – Dísponivel em:
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.br/2011/06/polipropileno.html. Acesso em: 27
de junho de 2016.
22. KANG. J. W. Kumho Product Especification SBR 1500 - Ulsan Sythetic Rubber Plant,
Kumho Petrochemical. Feb. 2012.
23. NATIONAL PETROCHEMICAL COMPANY (NPC). Material safety data sheet
(MSDS) - SBRStyrene Butadiene Rubber - Iran Petrochemical Commercial Company
(IPCC).
24. DOW BUNA®. SB 1502 Cold polymerized Emulsion Styrene Butadiene Rubber (E-
SBR). Disponível em:
http://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=aa23255318504972a661b3a
3d9bd24fd. Acesso em: 27 de junho de 2016.
25. KALIUM, Chemical. Ficha de Informação de Segurança para Produto Químico (FISPQ)
SBR 1502.
42
26. MONDIANA. Polypropylene (PP). Disponível em:
http://www.mondiana.com.br/en/products/pp/. Acesso em 04 de julho de 2016.
27. GHELLER. Jordão. SOUSA. Melissa Peron Sá Carneiro De. Óleos de processo -
Matéria Técnica - Borracha Atual – p 51.
28. CAETANO. Mario, Borracha de Estireno Butadieno (SBR) - Ciência e Tecnologia da
Borracha - Disponível em: http://ctborracha.com/?page_id=4319. Acesso em: 26 de junho
de 2016
29. CAETANO. Mario, Borracha de Acrilonitrilo Butadieno ou Borracha Nitrílica (NBR) -
Ciência e Tecnologia da Borracha - Disponível em: http://ctborracha.com/?page_id=4355.
Acesso em: 27 de junho de 2016
30. CAETANO. Mario, Borrachas de Etileno Propileno (EPM e EPDM) - Ciência e
Tecnologia da Borracha - Disponível em: http://ctborracha.com/?page_id=4355. Acesso
em: 27 de junho de 2016
31. DMR SEALS. Material Data Sheet – BBR Black - Disponível em:
http://www.dmrseals.co.uk. Acesso em: 01 de maio de 2016
32. MEYER. Adailze L., SOUZA. Gabriel P., OLIVEIRA. Suely M. de, TOMCZAK. Fábio,
WASILKOSKI. Cleuza, PINTO. Carlos Eduardo da S. Avaliação das Propriedades Termo-
Mecânicasde Borracha Nitrílica após Ensaio de Compatibilidade de acordo com ASTM D
3455. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 16, n° 3, p. 230-234, 2006.
33. PASSADOR, F. R. et al. - Influência do tipo de agente de partição da borracha nitrílica na
obtenção de blendas PVC/NBR. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 18, no 3, p. 193-200,
2008
34. KIYAN, Ludmila de Ysasa Pozzo. Aplicação da radiação gama para incorporação do
pó de borracha em formulações de borracha EPDM e nitrílica. São Paulo 2014.
43
35. HAGE, Elias Jr. Aspectos Históricos sobre o Desenvolvimento da Ciência e da Tecnologia
de Polímeros. Polímeros: Ciência e Tecnologia - Abr/Jun - 98
36. PITT1, Fernando Darci, BOING2, Denis, BARROS3, Antonio André Chivanga.
Desenvolvimento histórico, científico e tecnológico de polímeros sintéticos e de fontes
renováveis. Disponível em:
<https://www.unifebe.edu.br/revistadaunifebe/20112/artigo004.pdf.> Acesso em: 05/07/16
37. WIEBECK, Hélio; HARADA, Júlio. Plásticos-de-Engenharia Tecnologia e Aplicações.
Ed. Artlimber. São Paulo, 2005
38. MONDIANA. Especificação de Material - Polipropileno. Disponível em:
http://www.mondiana.com.br. Acesso em: 05/07/16
39. FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Poliuretano. Propriedades e aplicações do polímero
poliuretano – Alunos Online. Disponível em:
<http://alunosonline.uol.com.br/quimica/poliuretano.html >. Acesso em: 05/07/16
40. MONDIANA. HDPE. http://www.mondiana.com.br/en/products/hdpe/.Acesso em:
05/07/16
41. PUC - Rio - Propriedades gerais do polietileno e sua aplicação atual na fabricação de
tubulações. Propriedades gerais do polietileno e sua aplicação atual na fabricação de
tubulações. PUC - Rio - Certificação Digital Nº 0521456/CA
42. Elastec Artefatos de Borrracha. Borracha Estireno Butadieno Caracteristicas
Compostos Aplicações. Elastomeric butadieno.
43. COUTINHO, Fernanda M. B.; MELLO, Ivana L.; MARIA, Luiz C. de Santa. Polietileno:
principais tipos, propriedades e aplicações. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 13, no 1,
p. 1-13, 2003
44
44. STRAPASSON, Reinaldo. Valorização do Polipropileno Através de Sua Mistura e
Reciclagem. Curitiba, 2004
45. PINTO, Ubirajara F., MONTEIRO, Elisabeth E. C. Efeito da Massa Molar e do Teor de
Poliuretano nas Propriedades Mecânicas de Misturas Poli (Metacrilato de Metila)
_Poliuretano. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 15, n° 3, p. 156-162, 2005
46. STRABELLI, Patrícia Giunchetti; SCIUTI, Vinicius Fiocco; MONTILHA, Fernanda
Silveira; CANTO, Leonardo Bresciani; CANTO, Rodrigo Bresciani . Influência de Variáveis
de Sinterização na Microestrutura de Peças de PTFE Moldadas por Prensagem Isostática.
Polímeros, v. 24, n. 5, p. 612-619, 2014
47. ALCANTARA, Adriana F. de, NUNES, Regina Célia R., VISCONTE, Leila L. Y.
Misturas BR/SBR: Propriedades Mecânicas em Função do Modo de Preparo. Polímeros:
Ciência e Tecnologia, v. 14, n. 4, p. 279-282, 2004
48. STRAIOTO1, Fabiana Gouveia , FILHO1, Antonio Pedro Ricomini , NETO 2, Alfredo
Júlio Fernandes , CURY1, Altair Antoninha Del Bel . Polytetrafluorethylene Added to
Acrylic Resins Mechanical Properties. Braz Dent J 21(1) 2010
49. STRABELLI, Patrícia Giunchetti, SCIUTI, Vinicius Fiocco, MONTILHA, Fernanda
Silveira CANTO, Leonardo Bresciani, CANTO, Rodrigo Bresciani . Influência de variáveis
de sinterização na microestrutura de peças de PTFE moldadas por prensagem isostática.
Polímeros , vol. 24, n. 5, p. 612-619, 2014
50. MONDIANA. Polipropileno- Mondiana. Disponível em:
http://www.mondiana.com.br/en/products/pp/. Acesso em: 05/07/16
45
51. MONDIANA. Polietileno de Alta Densidade – Características. Disponível em:
http://www.mondiana.com.br/en/products/HDPE/. Acesso em: 05/07/16
52. ANFACER. História da Cerâmica. Disponível em: http://www.anfacer.org.br/ Acesso
em: 05/07/16
53. INTERQUIMICA, Keltan 5470. Disponível em:
http://interquimica.com.br/produtos/ver/keltan-5470/. Acesso em: 05/07/16
54. LANXESS. High Performace Elastomers. Disponível em:
http://keltan.com/uploads/tx_lxsmatrix/General_Brochure_HPE_Final_20150622.pdf
Acesso em: 05/07/16