Lubrificantes para plásticos

Durante o processamento um polímero está constantemente sujeito ao atrito, seja na aglutinação do moído, na mistura dentro do silo, ribbon blenders ou, principalmente, dentro de um canhão de extrusora ou injetora. E se o atrito já é um problema nos metais rígidos e resistentes ao calor, imagine o que ele pode fazer com um polímero maleável e com de fusão baixo! Pode iniciar uma degradação ou simplesmente fundir o material antes do momento desejado.


Para que isso não aconteça, são usados lubrificantes geralmente encontrados na forma de pó e em alguns casos na forma de masterbatch ou cera. Esses lubrificantes não apenas reduzem o atrito preservando o polímero e reduzindo o desgaste do equipamento, como também podem aumentar a produção devido à melhoria do fluxo do material e conseqüente redução do consumo de energia. Podem ainda influenciar nas características de antibloqueio, antiestática, cor e na resistência ao impacto.

Não existe um tipo único de lubrificante a ser usado em qualquer tipo de plástico, o que existe são produtos variados onde a aplicação de cada um vai depender de fatores como família polimérica (estirênicos, poliolefinas, poliésteres etc), cor (alguns tingem o polímero então só podem ser usados em materiais escuros) e característica da lubrificação: interna ou externa.

Lubrificantes Externos

Agem criando uma interface entre o grânulo do polímero e a superfície metálica do equipamento reduzindo a fricção, estes geralmente não se misturam ao polímero. Os lubrificantes externos atrasam a fusão e controlam a fluidez da massa fundida.

Lubrificantes Internos

Geralmente são quimicamente compatíveis com o polímero e trabalham a nível molecular, reduzindo a fricção entre as moléculas do polímero e as forças de van der Waals. Isso faz com que seja necessária uma energia menor para o processamento e promove a redução da viscosidade do fundido.

Vale deixar claro que muitos lubrificantes podem agir tanto internamente como externamente, dependendo da fase do processo. É o que acontece na extrusão de plásticos, onde certos aditivos fazem a lubrificação externa durante a aglutinação e penetram na massa fundida durante a extrusão propriamente dita. O que vai definir essa taxa de penetração do lubrificante é sua solubilidade no polímero a ser processado.

Principais lubrificantes usados em plásticos

Estearatos metálicos – são os mais utilizados em plásticos, em especial no PVC, poliolefinas, ABS, poliésteres e fenólicos. Os principais são:

* Estearato de zinco: tem excelente desempenho com estirênicos e poliolefinas. É um agente hidrofóbico (repelente de água), de fluidez, desmoldante, anti-bloqueio, anti-empedrante e dispersante.

Estrutura química da Poliamida 6
Estearato de zinco

* Estearato de cálcio: utilizado como dispersante de partículas sólidas (pigmentos e cargas) em resinas termoplásticas principalmente em EVA, PVC, ABS e Nylon. É um agente hidrofóbico (repelente de água) de fluidez, desmoldante, anti-bloqueio, anti-empedrante e dispersante. Tende a migrar e agir na parte externa do sistema durante sua cura.

* Estearato de magnésio: alguns fabricantes indicam o estearato de magnésio para aplicação em estirênicos, entretanto, testes feitos com esse lubrificante em ABS demonstraram que ele provoca o efeito contrário ao estearato de zinco durante a aglutinação, provocando o empelotamento do material ao invés de dispersá-lo.

Ésteres – lubrificantes externos de alto peso molecular que incluem os ésteres graxos, poliol éster e ceras ésteres razoavelmente compatíveis com o PVC, sendo usados também em poliestireno e acrílico.

Amidas graxas – amidas graxas primarias possuem excelentes propriedades como agente desmoldante e deslizante, principalmente em poliolefinas, mas com aplicação em outros polímeros também. Para lubrificação interna e externa de ABS e PVC podem ser usadas as bis-amidas mais complexas, como a etileno-bis-estearamida.

Alcoóis graxos – é usado no PVC rígido quando se necessita manter a claridade. Possui capacidade de lubrificação interna e externa, devido sua compatibilidade com esse polímero.

Ceras – por serem apolares, as ceras são muito incompatíveis com o PVC servindo como um excelente lubrificante externo para esse material (lembre-se que os lubrificantes externos costumam ser incompatíveis com o polímero). A cera de polietileno oxidada (ponto de fusão: 100-130°C) trabalha bem como lubrificante externo para PVC atrasando a fusão, e é quase sempre usado em combinação com o estearato de cálcio para controle de viscosidade do fundido.

Cara de polietileno oxidada
Cara de polietileno oxidada


Bibliografia:
HARPER, Charles A.; PETRIE, Edward M. Plastics Materials and Process: A Concise Encyclopedia. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2003.
CANEVAROLO JR., Sebastião V. Ciência dos Polímeros: Um texto básico para tecnólogos e engenheiros. 2.ed. São Paulo: Artliber Editora, 2002.
WIEBECK, Hélio; HARADA, Júlio. Plásticos de Engenharia: Tecnologia e Aplicações. São Paulo: Artliber Editora, 2005.

Artigo postado em 26/01/2013
Sobre o autor: Daniel Tietz Roda é Tecnólogo em Produção de Plásticos formado pela FATEC/ZL e Técnico em Projetos de Mecânica pela ETEC Aprígio Gonzaga. Trabalhou na área de assistência técnica e desenvolvimento de plásticos de 2008 até 2013 e atualmente é proprietário do Tudo sobre Plásticos.
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