CTM: Borracha e Plástico - O que são? (Parte 5)
Pra nós, basta olhar pra um objeto e dizer que ele possui plástico, borracha e metal em sua composição, mas não é bem assim que as coisas funcionam.
Plástico não é “tudo igual”, assim como a borracha e o metal também não são. É comum as pessoas classificarem a qualidade de um produto de acordo com essas terminologias, porém devemos saber que há centenas de polímeros diferentes, que proporcionam milhares de combinações, isto é, compósitos, que permitem agregar qualidades de diferentes materiais e criar produtos de alta qualidade. É o que ocorre com correias, que podem ser feitas de PA66-HNBR-GF-AF, de retentores que são feitos de PTFE ou FPM, de peças de motores e veículos feitas em PA66-GF ou PPGF, calços, coxins e batentes feitos em PU, de dielétricos de capacitores feitos em PP, PE, PC e até polímeros condutores PPy e PEDT.
Mas para sabermos definir a qualidade de um produto, precisamos conhecer as combinações destes materiais, as qualidades e defeitos que cada um possui e a vantagem e desvantagem de utiliza-los. Também é necessário saber que há produtos iguais (que podem ser aplicados no mesmo sistema), porém feitos de materiais diferentes e com diferenças de preços gritantes, como é o caso de retentores. Um retentor de PTFE ou FPM possui uma durabilidade demasiadamente alta, porém seus preços destoam das outras tecnologias mais defasadas, e essa falta de conhecimento do povo sobre as justificativas do preço alto fazem com que a maioria opte pelo mais barato achando que é “tudo a mesma coisa”.
Outra coisa fácil de se ver na população leiga e até entre profissionais desses ramos é que muitos não conhecem de fato o produto que estão utilizando (ou pelo menos insistem em utilizar termos errôneos). Um bom exemplo são as velhas juntas de vedação estáticas de cabeçotes de motores a combustão interna, que antigamente eram baseadas em Fibra de Amianto e que, pela legislação moderna, foram substituídas por Fibra de Vidro e ou Fibra de Aramida, porém até hoje são conhecidas por todos como “juntas de amianto” ou “juntas de papelão de amianto”.
Nesta série de artigos, com a concatenação de informações selecionadas em vários sites, escritas por vários autores, trago a explicação resumida sobre Plásticos e Borrachas e exemplos de vários materiais compósitos que são utilizados amplamente pela indústria química, automobilística, eletrônica e diversas outras, porém com enfoque na eletrônica e mecânica.
OBSERVAÇÃO: Devido ao tamanho do Capítulo 4, resolvi dividi-lo em duas partes. Para retornar à PARTE 4, CLIQUE AQUI!
Este continua sendo um complemento ao texto dos Capítulo 1, 2 e 3 sobre plásticos e borrachas!
Aqui serão resumidas algumas características de plásticos e borrachas proporcionadas por determinados aditivos químicos, que vão desde lã e pó de vidro até negro de fumo, Talco e Óxido de Zinco...
Retardante de chamas
O termo “Retardador de Chama” (do inglês Flame Retardant, ou simplesmente FR) é utilizado para se referir à um grupo diverso de produtos químicos que são adicionados em materiais manufaturados, como por exemplo os polímeros.
Os FR são ativados pela presença de uma fonte de ignição e têm como objetivo prevenir ou retardar o desenvolvimento posterior da ignição por uma variedade de métodos físicos e químicos diferentes. Eles podem ser adicionados como um copolímero durante o processo de polimerização, podem ser posteriormente adicionados ao polímero em um processo de moldagem ou extrusão, ou então (particularmente para têxteis) aplicados como um acabamento tópico.
Os retardadores de chama minerais são tipicamente aditivos, no entanto, compostos organohalogênicos e organofosforados podem ser reativos ou aditivos. Tanto os retardadores de chama reativos quanto os aditivos podem ser posteriormente separados em várias classes diferentes:
→ Compostos minerais: Esta classe inclui Hidróxido de Alumínio (ATH), Hidróxido de Magnésio (MDH), Huntite e Hidromagnesita, vários hidratos, fósforo vermelho e compostos de boro (principalmente boratos);
→ Compostos organohalogênicos: Esta classe inclui organoclorados, como por exemplo derivados do ácido cloréndico e parafinas cloradas, tais como éter decabromodifenílico (deca BDE) e etano decabromodifenílico (um substituto para o deca BDE). Há também compostos bromados poliméricos, tais como os poliestirenos bromados, oligômeros de carbonato bromados (OCSs), oligómeros de epoxi bromada (BeOs), Anyhydride Tetrabromoftico, Tetrabromobisfenol A (TBBPA) e Hexabromociclododecano (HBCD).
A maioria, porém não todos os retardadores de chama halogenados são utilizados em conjunto com um sinergista para aumentar sua eficiência. O Trióxido de Antimônio é amplamente aceito, mas outras formas de Antimônio, como o Pentóxido e o Antimonato de Sódio, também são comuns;
→ Compostos organofosforados: Esta classe inclui organofosfatos como Trifenilfosfato (TPP), Resorcinol Bis Difenilfosfato (RDP), Bisfenol A Difenilfosfato (BADP) e Tricresilfosfato (TCP). Inclui também fosfonatos, tais como Dimetilmetilfosfonato (DMMP), bem como fosfinatos, tais como Dietilfosfinato de Alumínio.
Em uma classe importante de retardadores de chama, os compostos contêm fósforo e halogênio. Esses compostos incluem o Tris (2,3-dibromopropil) Fosfato (tris bromado) e organofosfatos clorados, como por exemplo o Tris (1,3-dicloro-2-propil) Fosfato (tris clorado ou TDCPP) e Tetraquis (2-cloretil) Dicloroisopentildifosfato (V6);
→ Compostos orgânicos: Esta classe inclui por exemplo o ácido Carboxílico e Ácido Dicarboxílico.
Os FR minerais atuam principalmente como retardadores de chama aditivos e não se tornam quimicamente fixados ao sistema circundante. A maioria dos compostos de organohalogênio e organofosfato também não reagem permanentemente para se prenderem ao ambiente, mas um trabalho adicional está em andamento para enxertar outros grupos químicos nesses materiais para permitir que eles se integrem sem perder sua eficiência retardante. Isso também tornará esses materiais não emissivos para o meio ambiente. Novos produtos não halogenados com essas características reativas e não emissivas estão chegando ao mercado desde 2010 devido ao debate público sobre as emissões de retardadores de chama. Alguns desses novos materiais reativos receberam até mesmo a aprovação da US-EPA por seus baixos impactos ambientais.
Os mecanismos básicos de retardamento de chama variam dependendo do FR específico e do substrato. Os produtos químicos retardadores de chama aditivos e reativos podem funcionar na fase de vapor (gasosa) ou condensada (sólida).
→ Degradação endotérmica: Alguns compostos se decompõem endotermicamente quando submetidos à altas temperaturas. Hidróxidos de Magnésio e Alumínio são um exemplo, juntamente com vários carbonatos e hidratos, como misturas de Huntita e Hidromagnesita. A reação remove o calor do substrato, resfriando assim o material. O uso de hidróxidos e hidratos é limitado por sua temperatura de decomposição relativamente baixa, o que limita a temperatura máxima de processamento dos polímeros (normalmente utilizados em poliolefinas para aplicações de fios e cabos);
→ Blindagem Térmica (Fase Sólida): Uma forma de evitar que a chama se espalhe sobre o material é criar uma barreira de isolamento térmico entre as partes queimadas e não queimadas. Aditivos intumescentes são frequentemente empregados, tendo o papel de transformar a superfície do polímero em um carvão, que separa a chama do material e retarda a transferência de calor para o combustível não queimado. Os retardadores de chama de fosfato orgânico e inorgânico não halogenado normalmente agem por meio desse mecanismo, gerando uma camada polimérica de ácido fosfórico carbonizado;
→ Diluição (Fase Gasosa): Gases inertes (mais frequentemente Dióxido de Carbono e Água) produzidos pela degradação térmica de alguns materiais, agem como diluentes dos gases combustíveis, diminuindo suas pressões parciais e a pressão parcial de Oxigênio, consequentemente diminuindo a taxa de reação;
→ Mitigação do radical (Fase gasosa): Os materiais clorados e bromados sofrem degradação térmica e liberam cloreto de hidrogênio e brometo de hidrogênio ou, se utilizados na presença de um sinérgico, como por exemplo o Trióxido de Antimônio e Haletos de Antimônio. Estes reagem com os radicais H- e OH- altamente reativos na chama, resultando em uma molécula inativa e um radical Cl- ou Br-. O radical halogênio é muito menos reativo em comparação com H- ou OH- e, portanto, tem um potencial muito menor para propagar as reações de oxidação do radical de combustão.
Um exemplo de uso do FR é em bandejas de aparelhos que fazem leitura / gravação de CDs, DVDs e BluRays. O uso de um polímero com alguma porcentagem de FR é necessário, já que a bandeja fica por baixo do disco e o processo de leitura ou gravação à LASER gera muito calor. Em geral, o FR é misturado ao plástico ABS (Acrilonitrila-Butadieno-Estireno), que em alguns casos por conter também PC (Policarbonato). Veja abaixo a imagem da bandeja de um drive de mídias ópticas:
Imagem 1 - Bandeja de um drive de CD e DVD de PC feita em >ABS-FR(40)<
CURIOSIDADE: O Vidro é um ótimo exemplo de material que traz uma resistência estrutural maior para componentes de plástico, porém, também atua como uma espécie de retardante de chamas. Como já foi dito em um tópico anterior deste texto, o uso de esferas de vidro (GB) em resinas plásticas traz uma estabilidade dimensional maior, e com isso uma resistência maior à altas temperaturas, o que reduz a possibilidade de incêndios. O uso de lã de vidro (GF) em peças feitas de resina e que sofrem com esforços mecânicos também aumenta a resistência ao aquecimento.
Já que citamos o vidro neste tópico, um outro exemplo de retardante de chamas é o FR4. O FR4, definido pela NEMA (National Electrical Manufacturers Association) no final dos anos 1960, é apenas uma das padronizações dadas aos laminados de poliepóxido reforçados com tecido de fibra de vidro. Perceba que aqui não se utiliza uma sigla abreviando a composição do compósito, mas sim sua principal característica. Apesar de não estar explícito, tais laminados empregam retardantes organohalogênicos, mais especificamente os bromados, em geral.
O principal uso para este compósito é a fabricação de placas de circuito impresso (em inglês "Printed Circuit Board", abreviado "PCB"), pois possui alta rigidez dielétrica, suporta altas temperaturas e têm baixíssima absorção de umidade. Seu uso abrange, dentre vários outros, placas de computadores, TVs, módulos de memória RAM e até substratos de processadores, como é possível notar neste documento da Intel para a plataforma LGA775:
Imagem 2 - Perceba que o substrato é definido como "Resina reforçada com fibra"
CURIOSIDADE: Substratos de chips possuem algo mais que o FR4! Dada a quantidade de contatos e trilhas e o tamanho do substrato, um material isolante muito mais fino, flexível e maleável deve ser combinado com ele... mas qual seria o composto químico ideal para este fim? Que tal o Ajinomoto Build-Up Film? Para saber mais sobre como surgiu e o que é exatamente o ABF, CLIQUE AQUI!
Na próxima imagem, parte de uma documentação técnica da Intel detalhando as PCBs multilayer e alguns tipos de malha de lã de vidro utilizadas:
Imagem 3 - Alguns tipos de malha de tecido de vidro utilizadas em PCBs
CURIOSIDADE: Quer saber mais sobre os substratos e as trilhas das placas de circuito impresso e substratos de chips? Então CLIQUE AQUI!
Uma PCB ser feita em FR4 não significa estar automaticamente apta a receber o selo UL 94V-0. Mas o que seria este selo? Continue a leitura...
Rigidez Dielétrica e Resistência Elétrica
Para saber mais sobre as características elétricas dos plásticos e borrachas, há duas publicações exclusivas sobre o assunto aqui no HC. Deixo abaixo os links, caso queira se aprofundar neste tema:
→ Capítulo 1.0: Condutores e Isolantes;
→ Capítulo 1.0b: Condutores e Isolantes - Parte 2.
Flexibilidade e Elasticidade
Em pesquisas pela internet, você pode encontrar o termo "plastificante", que é simplesmente um dos aditivos mais utilizados na produção de plásticos. É o plastificante que possibilitou a existência dos canos de PVC para instalações hidráulicas (PVC rígido) e os revestimentos de PVC para cabos USB, VGA, HDMI e cabos de vela de motores de combustão interna (PVC com uma boa elasticidade). Os plastificantes também propiciaram a existência do PMMA rígido para produção de Acrylic Glass e para a produção de filmes adesivos acrílicos, bem como a usabilidade da resina PVB para produção de filmes adesivos.
São os plastificantes que possibilitaram a existência de materiais poliméricos com comportamento e aparência mecânica extremamente diferentes, porém, compostos do mesmo polímero. Quando um produto polimérico é desenvolvido sem um plastificante, há uma grande chance de que ele se torne muito frágil e rígido para ser utilizado, o que não é desejável na maioria das aplicações, como por exemplo em filmes plásticos, solas de sapatos, capas de fios, etc. Em alguns casos, pode ser utilizado até dois plastificantes diferentes na produção de um material.
Segundo a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada), o plastificante é uma substância / material incorporado em um plástico ou borracha para aumentar a sua flexibilidade, a processabilidade ou a extensibilidade (capacidade de alongar).
CURIOSIDADE: A adição de plastificante em um plástico ou elastômero é análogo ao que ocorre quando uma esponja rígida absorve água e é saturada por ela. Mas, com o passar do tempo, os plastificadores evaporam e o plástico volta a se tornar facilmente quebradiço.
O plastificante é capaz de reduzir a viscosidade do fundido, bem como a sua temperatura de transição vítrea (Tg) e o módulo elástico, sem que se altere as características químicas fundamentais do material plastificado. Este aditivo se aloca entre as cadeias poliméricas e diminui a interação entre elas através do aumento do volume livre entre as cadeias, ou então, da atenuação das "ligações de Van Der Waals", resultando em uma matriz mais flexível e extensível. A figura abaixo exibe o mecanismo de plastificação do PVC.
Imagem 4 - Exemplo de como ocorre a plastificação do PVC
Abaixo, deixo um PDF da Braskem sobre o plástico PVC e seus plastificantes. O PVC é muito citado neste tópico, pois é o melhor exemplo de polímero que pode ter características completamente alteradas com o uso de plastificantes, no entanto, as informações técnicas dadas aqui valem pra outros polímeros também, como por exemplo o PVB e o PMMA.
Plastificantes - Boletim Técnico Braskem
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CURIOSIDADE: O Plastificante é um aditivo que pode alterar a rigidez dielétrica e a resistência elétrica de um material.
Apesar de todo o lado bom, em baixas concentrações o plastificante é capaz de causar um efeito contrário ao desejado. Esse efeito é denominado "antiplastificação". Este fenômeno pode ser explicado por duas teorias:
→ Quando presente em baixas concentrações, o plastificante pode se alocar no volume livre natural que há entre as cadeias do polímero, ocasionando uma restrição de movimento e, consequente, aumento de rigidez, resistência à tração, diminuição da deformação na ruptura e resistência ao impacto, ou seja, o material vai ficar mais quebradiço.
→ A segunda teoria atribui este fenômeno ao aumento da cristalização induzido pelo plastificante quando presente em baixas concentrações. A partir de um certo teor o plastificante, ocorre a flexibilização do polímero, queda da resistência à tração, aumento da deformação de ruptura e resistência ao impacto. Este comportamento está ilustrado no gráfico abaixo:
Gráfico 1 - A quantidade de plastificante e seus resultados
CURIOSIDADE: Diversos ensaios são responsáveis por identificar não só qualitativamente, mas também quantitativamente a presença de diversos tipos de aditivos em produtos poliméricos, incluindo plastificantes.
A presença e quantidade de plastificante podem ser determinadas por algumas técnicas analíticas como GC-MS, TGA, FT-IR, dentre outras, bem como análises mecânicas, como por exemplo tração e impacto, além de outros métodos, como a Reometria Capilar e o DSC.
Flexibilidade? Elasticidade? Módulo de Young? Resistência à tração? Resistência ao impacto? Tensão de ruptura? Se ficou curioso com todos estes termos diferentes, saiba que o HC tem um artigo exclusivo para explicar as propriedades mecânicas dos materiais usando exemplos práticos! Para ler este conteúdo, basta CLICAR AQUI!
Proteção contra luz UV
Os materiais poliméricos aplicados em componentes expostos a luz do Sol estão sujeitos a degradação por radiação UV. Para que isso não ocorra, são adicionados aditivos que retardam ou eliminam a reação química que causa essa degradação.
A fita autofusão da imagem abaixo não possui nenhum tipo de aditivo que atenue a degradação UV, algo notado pela frase "proteja a fita contra raios solares":
Imagem 5 - Fita de borracha EPR não preparada para ser exposta ao Sol
Existem três nomenclaturas utilizadas para se referir aos materiais que retardam ou eliminam a degradação por radiação UV, sendo que um deles, o termo "Anti-UV", é apenas um nome genérico que se costuma dar pra todo plástico que recebe alguma aditivação que o proteja da radiação UV, ou à aquele polímero onde essa propriedade é intrínseca. Agora, a nomenclatura utilizada para se referir às classes de aditivos Anti-UV:
Estabilizante UV
Atuam quimicamente no polímero impedindo a formação de radicais livres. Exemplos:
→ Negro-de-fumo: A estabilização é obtida com, no máximo, 2,5% de aplicação do Negro-de-fumo no material, sendo o tipo preferido aquele com tamanho de partícula menor que 25 nm, e neste caso funcionando também como antioxidante. O Negro-de-fumo também deixa o material com coloração preta, aliás, este é, de fato, o principal motivo de seu uso em plásticos, sendo que a função de estabilizante UV é como se fosse “brinde”.
→ HALS (Hindered Amine Light Stabilizers): As aminas estericamente bloqueadas são um grupo de estabilizantes utilizados principalmente em poliolefinas (PE e PP). As HALS, como por exemplo a Piperidina com baixo ou alto peso molecular, funcionam estabilizando a resina através do encerramento do radical livre iniciado pela luz solar. São aplicadas em proporções menores do que os absorvedores a base de benzofenonas ou benzotriazóis.
Fórmula Química 1 - Estrutura química de uma HALS
Um exemplo de Estabilizante UV comercial é o Tinuvim 770, um tipo de HALS a base de bis (2,2,6,6, -tetrametil-4-piperidil) sebacato. Outro exemplo é o Chimassorb 2020, um tipo de HALS a base de 1,6 - hexanodiamina, N, N'- bis (2,2,6,6-tetrametil-4-piperidina-il), 2,4,6-tricloro-1, 3,5-triazina, N- butil-1-butilamina e N-butil-2, 2,6,6-tetrametil-4-piperidinoamina. Veja a imagem abaixo:
Fórmula Química 2 - Estrutura química do Chimassorb 2020
Ambos são muito utilizados em PP e PE, sendo o Chimassorb também utilizado em EVA e TPEs que utilizam PP.
Absorvedor UV
Atuam de forma física na inibição da radiação UV, absorvendo a radiação e transformando-a em calor. A concentração de Absorvedor UV no polímero deve levar em consideração a espessura da peça, sendo que esse tipo de proteção não é tão eficaz em filmes ou chapas finas, mas é muito utilizada em materiais para injeção. Exemplos:
→ Benzofenonas: Utilizadas em poliolefinas e PVC. Veja a imagem abaixo:
Fórmula Química 2 - Estrutura química de uma Benzofenona
→ Benzotriazóis: Utilizadas em plásticos, como por exemplo as Poliamidas, Policarbonato, ABS e outros. Veja a imagem abaixo:
Fórmula Química 3 - Estrutura química de um Benzotriazol
Um exemplo de Absorvedor UV comercial utilizado em PVC, PS, PC, PMMA, ABS, PE, Poliepóxido, entre outros é o Tinuvin 326, com fórmula molecular C17H18N3OCl mostrada abaixo:
Fórmula Química 3 - Estrutura química do Tinuvim 326
CURIOSIDADE: Existem milhares de Estabilizadores e Absorvedores UV, existindo vários nomes comerciais, como por exemplo os Tinuvim e Chimassorb apresentados aqui.
Geralmente eles são diferenciados por um número, como é o caso do Tinuvim 622, um HALS composto por Ácido poli (4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidinoetanol-alt-1,4-butanodioico) que também pode ser referido como "HALS 622". O Chimassorb 2020 também pode ser chamado de "HALS 2020".
Já o Absorvedor UV Tinuvim 326 pode ser referido simplesmente como "UV 326". O Chimassorb 81 é um 2-hidroxi-4-n-octoxibenzofenona, também reconhecido como "UV 531".
CURIOSIDADE: Radicais livres são átomos que contém um número impar de elétrons na sua ultima camada, e devido a este não emparelhamento, são muito instáveis e têm alto poder reativo, pois tendem a se associar de maneira rápida a outros átomos com os quais pode reagir ou oxidar.
Masterbatch...?
Para concluir todo este raciocínio, saiba que todos os aditivos em pó ou fibrosos aqui mencionados, além de vários e vários outros não citados são adicionados na resina plástica - seja ela termofixa ou termorígida - através de um composto Masterbatch.
Muitos desses aditivos podem ser inertes para alguns materiais e ou ter dificuldades de se misturar a eles, necessitando de químicos dispersantes e ligantes, ou seja, não podem ser simplesmente adicionados puros na resina derretida, pois não vão se misturar de forma homogênea. É aí que entra o Masterbatch.
Até um simples pigmento que confere cor ao polímero é disponibilizado na forma de composto Masterbatch! Para obter mais algumas informações sobre este assunto, CLIQUE AQUI!
Nomes Comerciais e as Confusões
Lá vão algumas curiosidades sobre as Fibras Sintéticas:
É comum, porém não tão correto chamar pelo nome comercial:
→ Lycra - Poliureteno elastômero (PUR). Nome comercial registrado pela indústria química americana DuPont;
→ Nylon - Poliamida (PA). Nome comercial registrado pela indústria química americana DuPont;
→ Kevlar - Aramida, isto é, Amida Aromática. Nome comercial registrado pela indústria química americana DuPont;
→ Teflon - Politetrafluoroetileno (PTFE). Nome comercial registrado pela indústria química americana DuPont;
→ Isopor – Poliestireno Expandido (EPS). Nome comercial registrado pela indústria química alemã Knauf;
→ Viton – Fluoelastômeros (FPM). Nome comercial registrado pela indústria química americana Chemours Company;
→ Neoprene - Policloropreno (CR). Nome comercial registrado pela indústria química americana DuPont;
→ Mylar - Tereftalato de Polietileno Orientado Biaxialmente (BOPET). Nome comercial registrado pela indústria química americana DuPont;
→ Vectran - Polímero de Cristal Líquido (LCP). Registrado pela indústria química americana Celanese Corporation;
→ Santoprene - Termoplástico Elastômero Vulcanizado (TPV) feito de resina plástica PP misturado com borracha sintética EPDM. Registrado pela indústria química americana Celanese Corporation;
É raro alguém que conheça um pouco do assunto e saiba relacionar Nylon ou Tecalon com Poliamida, por exemplo. Geralmente os nomes comerciais mais famosos prevalecem e acabam sendo usados para se referir a qualquer material, e é aí que está o erro. É lamentável que sequer vendedores de auto peças ou mecânicos sabem o que estão vendendo ou montando, e o pior é que clientes acabam colocando na cabeça que, por exemplo, um retentor feito de borracha NBR do mercado paralelo é igual ao retentor de PTFE vendido na concessionária.
Mas como alguém vai saber a composição de uma peça de um carro, por exemplo?
Como Identificar a Composição de Uma Peça
Para identificar a composição química de uma peça polimérica, seja ela elastômero ou plástico, procure sempre por letras e números entre um 'maior que' (>) e um 'menor que' (<) impressas a tinta ou alto / baixo relevo no corpo da peça. Veja exemplos abaixo:
>PA66-GF30< >PELD<
>PPGF35< >PP<
>PU< >PTFE<
>PUR< >MVQ<
>PA12< >PA66+EPDM<
>PP-T40< >PET<
>PEHD< >PBT-GF30<
>PA6-(GB20+GF10)< >LCP<
>P/E+EPDM-T28< >EPS<
>ABS< >CR-SBR<
>NBR+PVC< >HNBR-PA66-GF<
>ABS-FR< >PP+EPDM-MD20<
Perceba que quando o compósito é feito apenas de duas ou mais resinas poliméricas, geralmente se nota o uso do símbolo de adição (+), como é o caso do >NBR+PVC<. Perceba que quando o compósito possui a adição de um não-polímero, geralmente se nota o uso de um traço (-), como é o caso do >PA66-GF30< e do >P/E+EPDM-T28<.
Existem exceções, pois o próprio fabricante pode inserir as informações da maneira que achar melhor. Você pode encontrar correias com a notação >PA66/EPDM< ou então >HNBR-PA66-GF<, bem como peças em >PPGF35<. Alguns fabricantes podem utilizar outras siglas para se referirem ao mesmo material, como é o caso do >PP-30FV<, que significa Polipropileno reforçado com 30% de Fibra de Vidro.
Outra notação que pode ser utilizada e que pode confundir é o caso da >P/E+EPDM-T28<, ou então >P/P+PA66<. Perceba que o Polietileno (PE) e o Polipropileno (PP) são abreviados com uma barra entre as duas letras.
A aleatoriedade destes códigos é tão grande que se pode encontrar em um código a composição de duas peças de um mesmo sistema, como é o caso deste cartucho de tinta de impressora da HP:
Imagem 6 - Cartucho HP 664 com tinta preta
Note que na carcaça está em alto relevo “>PET-GF15,PUR<”, ou seja, Polietileno Tereftalato reforçado com 15% de lã de vidro. O Poliuretano não é misturado ao compósito da carcaça, no entanto, integra o mesmo código, separado apenas por um ponto. O PUR se faz presente em forma de um cubo de espuma encaixado no interior do cartucho. Esta espuma é embebida em tinta. Caso seja um cartucho colorido (CMY ou, raramente, RGB) serão três compartimentos de tinta e um cubo de PUR em cada um.
Quanto as nomenclaturas de compósitos que empregam aditivos retardantes de chamas (FR)...
Há casos em que a sigla “FR” pode ser mencionada no código de material impresso no componente (Por exemplo ">ABS+PC-FR<"). Em outros componentes pode haver inclusive a porcentagem de FR adicionada à matriz do compósito (como por exemplo ">ABS-FR(40)<"), porém, em muitos casos o fabricante pode não mencionar a adição do retardador de chamas (Por exemplo ">ABS+PC<"). Independente de qual a notação escolhida para marcar o componente, em quase 100% dos casos não está explícito que tipo de retardador de chamas é utilizando, deixando a dúvida de qual a composição exata da peça em questão.
Em vários casos o retardante de chamas pode ser descrito genericamente como um 'material de enchimento' (conhecido como "filler"), e geralmente simbolizado por "M" ou "MD". No entanto, este filler pode ser outro material (por exemplo, um mineral ou até mesmo outra resina plástica) em forma de pó de enchimento apenas para dar volume.
De qualquer forma, com um FR mineral é comum a utilização da abreviação "M" ou "MD" seguido da porcentagem do retardante utilizado. É o caso do TPV >PP+EPDM-MD20< ou então do polímero >PP-M40<. Veja a imagem abaixo, de uma borracha de acabamento na dianteira de um caminhão Scania R420:
Imagem 7 - TPV, sigla para Termoplástico Elastômero Vulcanizado
Para complicar mais, existem códigos de composição química que misturam todas estas siglas, como é o caso mostrado na seguinte imagem:
Imagem 8 - Carcaça de notebook Sony VAIO feita em ">PC+ABS-(TD+MD)15FR(40)<"
A carcaça de notebook mostrada acima é feita de plástico, tanto que é fácil compreender o trecho "PC+ABS", todavia, o que complica é colocarem TD+MD, ou seja, Talco (um mineral) misturado com um filler. Outra coisa que pode dar nó na cabeça é o uso de "TD", "MD" e "FR", no entanto, é plausível, pois sugere o uso de aditivos diferentes (por exemplo, um mineral e outro não-mineral, e ambos não especificados, como sempre). Os valores "15" e "(40)" sugerem a porcentagem dos aditivos sobre a mistura de resina PC com ABS. De qualquer forma é confuso de entender.
Indicadores de Lote e Molde
É comum de se ver em objetos plásticos alguns "reloginhos" com uma seta ao centro apontando para um número, como podemos ver na imagem abaixo:
Imagem 9 - Indicadores de lote e molde
Na Imagem 10, o marcador que aponta para o número "15" indica o ano de fabricação, já o marcador que aponta para o valor "12" indica o mês de fabricação. O terceiro relógio da Imagem 9 pode ser o dia em que a peça foi produzida. Em alguns casos, um dos relógios pode informar um fornecedor de matéria-prima ou um número de molde, desta forma, caso sejam produzidas peças defeituosas, será mais fácil de identificar uma máquina com problemas na linha de produção ou então um fornecedor que entregou um material com qualidade questionável.
Há casos em que há quatro indicadores, e todos servem apenas pra informar a data de fabricação:
Imagem 10 - Indicadores de Lote
Indicador de Flamabilidade
Qualquer um que trabalhe com hardware e possua o mínimo de curiosidade já notou que toda placa de circuito impresso possui em algum lugar a inscrição "94V-0". Essa inscrição não vale apenas para a placa em si, mas para qualquer componente aplicado sobre ela, seja um chip ou um slot PCI Express, por exemplo.
Imagem 11 - Perceba a marcação 94V-0 na PCB, que é confeccionada em FR4
Essa inscrição faz referência a uma norma internacional sobre flamabilidade de materiais. Flamabilidade nada mais é do que a capacidade que um corpo plástico tem de pegar fogo. Há dois tipos de programas de teste de pré-seleção na norma UL 94 efetuados em materiais plásticos para medir características de flamabilidade.
-> O primeiro determina a tendência do material tanto para extinguir quanto para espalhar a chama uma vez que a amostra foi incendiada. Este programa é descrito na UL 94 que agora está harmonizada com a norma IEC 60707, 60695-11-10 e 60695-11-20 e ISO 9772 e 9773.
-> O segundo programa de teste mede a resistência à ignição do plástico para as fontes de ignição elétrica. A resistência do material a ignição de superfície e características de rastreamento está descrito na UL 746A, que é semelhante aos procedimentos de ensaio descritos no IEC 60112, 60695 e 60950.
Classificações de chama da UL 94
Existem seis classificações de chama especificados na UL 94 que são atribuídos aos materiais a partir dos resultados dos testes. Estas classificações listados em ordem decrescente para cada um dos três grupos seguintes são usadas para distinguir características de queima de um material depois que corpos de prova foram expostos a uma chama de ensaio especificados em condições controladas de laboratório.
Estas classificações relacionam com materiais comumente utilizados em recintos de fabricação, peças estruturais e isolantes encontrados em produtos eletrônicos de consumo (UL 94 5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2, HB).
Horizontal contra Posicionamento Vertical
As amostras moldadas a partir do material plástico são orientadas tanto na posição horizontal ou vertical de acordo com as especificações do método de ensaio relevante. As amostras são submetidos a uma fonte de ignição definida por um período de tempo especificado. Em alguns testes, a chama de ensaio é aplicada apenas uma vez, como é o caso do ensaio de combustão horizontal (HB), enquanto que em outros ensaios, a chama é aplicada pelo menos duas vezes.
A classificação HB indica que o material foi testado numa posição horizontal e verificou-se queimar a uma taxa menor que um máximo especificado. As classificações verticais V2, V1 e V0 indicam que o material foi testado na posição vertical e auto-apagou dentro de um prazo determinado após a fonte de ignição ser removida. As classificações verticais também indicam se o corpo de prova pingava partículas inflamadas ou não, o que faz ascender um indicador de algodão localizado abaixo da amostra.
A norma UL 94 também descreve um método em que a chama de ensaio é aplicada até cinco vezes nos testes. São as classificações 5VA e 5VB, sendo que a 5VA não pode ter nenhum burn-through e a 5VB pode ser tolerado uma perfuração por fogo, porém em ambas não pode haver respingos de partículas.
CURIOSIDADE: A sigla "UL" vem de "Underwriters Laboratories", uma empresa global de certificação de segurança sediada em Northbrook, Illinois, EUA. Foi estabelecida em 1894 como "Underwriters 'Electrical Bureau", um bureau do National Board of Fire Underwriters.
Imagem 12 - Logotipo da Underwriters Labs
A norma UL 94 é apenas uma das várias utilizadas no planeta para classificação de flamabilidade de materiais. Outra norma bastante comum é a UL 224, comumente vista em certificações de malhas náuticas utilizadas como conduítes de proteção de chicotes elétricos e dutos de líquidos. Geralmente é utilizada a classificação UL 224 VW-1 para estas malhas.
Anteriormente, vimos sobre as PCBs feitas em FR4. Pois bem, apesar do FR4 ser um padrão industrial definido por um órgão do porte da NEMA, para ter suas características comprovadas faz-se necessário passar pela bateria de testes que o permite ter a homologação 94V-0. Este parágrafo é para deixar claro que uma chapa de FR4 não recebe de maneira automática um selo 94V-0 ao ser produzida, até porque são várias fabricantes e vários modelos disponíveis, como foi mostrado na Imagem 3.
Agora sim, depois de tanto ler sobre fibras, borrachas e plásticos, e entender suas diferenças, misturas, aplicações, deve ter ficado claro que estes materiais são a base de quase tudo o que estão ao nosso redor e que eles são fundamentais para nossa sociedade.
Vou deixar aqui um PDF da fabricante Scania, com a apresentação de grande parte os compostos poliméricos utilizados na fabricação de seus caminhões, é só clicar no link abaixo:
SCANIA - Tipos de plásticos e borrachas
.pdf
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Caso tenha ficado algum "ponto solto", alguma discordância, erros de digitação e caso esteja faltando alguma coisa, ou você queira trazer sugestões ao blog, entre em contato pelo hardwarecentrallr@gmail.com.
Texto: Leonardo Ritter.
Imagens, gráficos e desenhos: Google Imagens
Fontes: Rubberpedia (Manuel Morato Gomes); Mundo Educação (Jennifer Fogaça); Brasil Escola (Jennifer Fogaça); SABÓ; ANIP (Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos); Vedamotors; Fricwel; Fras Le; Akroplastic; Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas!).