A Engenharia de Materiais

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	[UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO] [Plásticos de Engenharia – PMT5848 ] [Agosto - 2006]
Seleção de Materiais
Aplicações gerais de plásticos de engenharia e de alto desempenho
[Procedimento técnico orientado quanto à seleção de materiais poliméricos.]

Integrantes:

• Danilo Sato.
• Dennis Chicoma Lara.
• Genildo Guedes do Santos.
• Márcia Iara Guedes Nery.

Motivação

A seleção de materiais e produção de resinas de engenharia tem evoluído de forma cada vez mais acelerada, uma vez que a competição global demanda aos fabricantes um planejamento diferenciado (design e processos de alta confiabilidade) sobre as necessidades de consumo, sendo capaz de ultrapassar a linha dos requerimentos globais (níveis de qualidade do produto cada vez mais altos a razão de custos reduzidos) com crescimento sustentável.

Justificativa

 A seleção de materiais para engenharia de alto desempenho vem sendo justificada, atualmente, pelo incremento das vendas internas e o crescente aumento das exportações de produtos de acabado.

Setores em crescimento:

• Produções domésticas.
• Indústria automotiva.
• Linha branca.
• Indústria eletroeletrônica.
• Aparelhos celulares.

Resultados da seleção

• Redução acentuada do custo operacional.
• Surgimento de novas resinas poliméricas (Ex. Produção de peças rígidas sobre moldadas com regiões macias ao toque).  
• Substituição de conjuntos de peças mecânicas por um só componente plástico multifuncional.
• Substituição de materiais metálicos e cerâmicos por plásticos.

Necessidades:

Ao segmento de automobilístico e de construção civil 🡪 destacam-se pela resistência aos raios ultravioleta, além de estabilidade térmica e repetibilidade de comportamento.  (policarbonatos). Uso de blendas com policarbonatos utilizados na linha de eletrodomésticos, da linha branca e de monitores para computador.

Seleção e Design para plásticos de engenharia de alto desempenho

O preço do material é igualmente importante que a aplicação do produto, em alguns casos o preço é muito mais importante colocando em segundo lugar ao desempenho das propriedades.

Se o desempenho de propriedades é um fator determinante, então selecionaremos um material que provavelmente estará na classe dos de engenharia de uso geral ou de uso especial [1].

A seleção de materiais não é na maioria de casos uma tarefa difícil, más requer um certo conhecimento sobre o comportamento geral dos plásticos como um grupo, assim como também uma familiaridade com características especiais de plásticos individuais[2].

Alguns tópicos que devemos ter em consideração para nossa escolha são mencionados a continuação.

• Resistência a agentes químicos, tais como hidrocarbonetos, solventes aromáticos, solventes oxigenados, hidrocarburos alifáticos e clorados, ácidos, bases, entre outros fornece uma informação importante sobre a seleção de material.
• Propriedades mecânicas, tais como, esforço, rigidez, fadiga e dureza, e a influência alta ou baixa da temperatura sobre essas propriedades.
•  Temperaturas de uso contínuo, na qual se refere à temperatura do ar na qual um material retém 50% das suas propriedades após 10 000 horas de exposição contínua. A resina PEEK possui uma alta temperatura de uso contínuo (200-260°C).
• Índice de oxigênio.  Representa o nível mínimo de oxigênio na atmosfera que irá sustentar a chama em um material termoplástico.  Quanto mais alto o valor, menor a tendência de combustão.
• Resistência dielétrica, e a razão da tensão de ruptura dielétrica pela espessura do corpo de provas. Um alto valor de resistência dielétrica indica uma grande resistência a descarga elétrica.
• Resistividade volumétrica indica poder de isolação contínua de um material, quanto maior for este valor, menores serão as possibilidades de surgirem correntes de fuga.
• Índice comparativo de falha elétrica indica a voltagem em que o material continua a resistir à falha ainda que contaminado ou sujeito à fadiga elétrica. São preferíveis  os altos índices para um melhor desempenho elétrico.
• Constante dielétrica indica o nível de perda elétrica de uma isolação durante a operação de um sistema elétrico. Quanto mias baixo esse valor, melhor o desempenho do material isolante.
• Resistência ao arco voltaico, expressa o tempo que o material pode resistir a um arco voltaico sem apresentar falhas, tais como micro fissuras, queima superficial. É muito importante quando pensamos em conectores e interruptores.
• Susceptibilidade à degradação, tais como, ataque físico e químico,  desgaste pela ação atmosférica, oxidação,  desgaste por tensão ambiental (ESC).
• Resistência ao desgaste e propriedades de atrito, 

Descrevemos a continuação alguns tópicos menos familiares (características especiais) sobre estes materiais avançados:

• Requerimentos físicos e térmicos para componentes utilizando condições típicas e extremas.
• Compatibilidade química. Esta característica encontra-se em uma intima relação com a concentração, temperatura, tempo e esforço de cada um dos componentes implicados más também, fundamentalmente, das condições finais de uso. Como exemplo, podemos mencionar a materiais cristalinos tais como, PTFE, PPS, PEEK, são amplamente recomendáveis para ambientes químicos agressivos.
• Processabilidade.
• Inflamabilidade (flammability)
• Permeabilidade.
• Propriedades ópticas.

 

Alguns exemplos na seleção de materiais polímeros enquanto a sua aplicação.

Aplicações segundo estudo do caso:

• Processamento de Pigmento

O processamento de pigmento é executado em condições onde os fluídos ásperos são misturados e colocados em altas temperaturas. Durante esta fase de processamento, os químicos devem ser os mais puros possíveis e não devem conter indícios de extractables. A tubagem de fluoropolímero é utilizada devido à sua inatividade química e resistência à decomposição por diversos fluidos.