COMPÓSITOS - O USO DO PLÁSTICO EM SUBSTITUIÇÃO AOS METAIS

Na última década houve uma verdadeira revolução na questão dos materiais empregados na indústria, em boa parte os metais foram substituídos por plásticos de engenharia como o nylon, o policarbonato, o poliacetal, o ABS, blendas e etc. Assim como os metais são combinados para formação de ligas metálicas aproveitando-se das propriedades de dois ou mais metais, os plásticos também são combinados para formação de blendas e ainda podem ser reforçados com diversos tipos de fibras e outras cargas minerais, melhorando suas propriedades mecânicas. É o que chamamos de compósitos ou compostos.


O que são compósitos, e qual a diferença entre compostos e compósitos?

Plástico Composto
Não existe diferença entre composto ou compósito, o que acontece é que o termo “composto” é mais usado no meio industrial enquanto o “compósito” é mais utilizado no meio acadêmico. De qualquer forma, um composto (vou usar esse termo porque é o usado na indústria) é a combinação entre dois ou mais materiais imiscíveis entre si com o objetivo de se atingir uma combinação de propriedades.

Essa combinação pode ser entre metais, plásticos, minerais, madeiras e etc., mas o foco aqui será nos plásticos.

Bom, você deve estar se perguntando: “Então quando eu misturo PP com PE estou produzindo um composto?”. A resposta é não, porque nesse caso está sendo formado um único material, um polipropileno copolímero. No caso dos compostos, conforme já foi dito, é necessário existir dois ou mais materiais imiscíveis entre si – ou seja, duas ou mais fases.

Um exemplo do que seria um composto é uma poliamida qualquer carregada com fibra de vidro, isso sim é um composto pois existem duas fases: a matriz (poliamida) e a fibra; e apesar trabalharem juntas continuam em suas formas originais. No lugar da fibra também poderíamos colocar talco, retardantes de chama ou qualquer outra carga não-polimérica que ainda sim teríamos um composto.

Qual é a função da matriz e da fibra dentro de um composto?

Apesar de eu ter dito que um composto não precisa necessariamente ser de matriz-fibra, não tem como explicar – pelo menos nesse artigo – a função de cada carga que pode ser acrescentada em um plástico (retardante de chama, talco, termoestabilizante e etc), então vou focar na fibra. É importante ressaltar para quem não conhece plásticos carregados que a proporção de fibra com relação à matriz gira em torno de 20 a 30% (podendo chegar a 50%), o que é muita coisa se compararmos com outros aditivos para plásticos que não passam de 5%.

A função básica da fibra no composto é fornecer resistência à flexão, resistência à tração e dureza ao polímero. Mas existem outras propriedades e características que vêm de “brinde”:

* Redução de peso, já que a fibra tem baixa densidade aparente;
* Redução de custo (se a fibra for mais barata que o polímero);
* Promove a condutividade elétrica ou o isolamento, dependendo da fibra.

E no caso da matriz, sua função básica é ser a base do composto, além de ser o veículo que vai transportar a fibra e conformá-la dentro de um molde quando se tratar de moldagem por injeção.

Se aprofundando mais na teoria das funções da matriz podemos citar:

* A matriz segura as fibras e transfere a carga para elas;
* A matriz isola as fibras, amortecendo o movimento de cada uma separadamente e reduzindo ou eliminando a propagação de trincas.


Relação entre quantidade de fibra X resistência ao impacto

O aumento da quantidade de fibra pode não tornar o composto menos resistente ao impacto, pelo contrário, em alguns termoplásticos (ainda não estamos falando de termorrígidos) a resistência ao impacto aumenta junto com a quantidade de fibra adicionada. Esse efeito é mais perceptível nas poliamidas, mostrando ser um tipo de material que aceita muito bem cargas e reforços.

No gráfico abaixo, podemos perceber que a resistência ao impacto dos compostos de poliamida aumenta quase que proporcionalmente ao teor de fibra de vidro. Lógico que esses ensaios foram realizados em corpos-de-prova padrões, planos. Quem tem experiência na fabricação de produtos em poliamida sabe que peças curvas ou com insertos tendem a formar pontos de tensão que, somados a dureza proporcionada pela fibra de vidro, podem propiciar a formação de trincas além de necessitar de uma hidratação eficiente para que o material não fique “ressecado” – o que gera tempo e consequentemente aumenta o custo.

Relação entre a fibra de vidro e a resistência ao impacto no nylon
Relação entre a fibra de vidro e a resistência ao impacto no nylon


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 06/01/2013
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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