Nos estudos que se fazem sobre as peças projectadas pelos alunos de design, muitas das soluções propostas como alternativas, ou para que uma peça ou outra se tornem exequíveis, passam pelo uso de resinas termoendurecíveis, não só como veremos mais adiante, no aumento do peso de uma peça para que esta se torne estável, como também no fabrico de um caixilho interior de outra, assim é importante debruçarmo-nos um pouco sobre este tema. As resinas utilizadas são denominadas termoendurecíveis, que não são mais que materiais plásticos que sofrem uma reacção química, quer por acção do calor, catálise, etc., obtendo-se uma estrutura macro molecular reticulada. Os plásticos termoendurecíveis não podem ser refundidos e reprocessados, porque ao serem aquecidos degradam-se e decompõem-se. Plásticos termoendurecíveis típicos são os fenólicos, os poliésteres insaturados e os epoxídicos [12]. Os plásticos termoendurecíveis são formados por uma estrutura molecular reticulada de ligações primárias covalentes, sendo que alguns formam ligações cruzadas por
57 aquecimento ou através de uma combinação de calor e pressão. Outros podem formar ligações cruzadas através de uma reacção química que ocorre á temperatura ambiente (curados a frio). Estas mesmas ligações cruzadas são as principais responsáveis para que quando aquecidos novamente, estes plásticos voltem ao estado fluído [12].
As principais vantagens no uso dos termoendurecíveis são: • Estabilidade térmica elevada;
• Rigidez elevada;
• Estabilidade dimensional elevada;
• Resistência à fluência e á deformação sob carga; • Baixo peso;
• Boas propriedades de isolamento térmico e eléctrico.
Os termoendurecíveis utilizados neste trabalho e referenciados nos próximos capítulos são utilizados na forma de misturas para moldação constituídas por dois componentes principais: uma resina contendo agentes de cura, endurecedores e plastificantes; materiais de enchimento e/ou reforço, que podem ser materiais orgânicos ou inorgânicos [12]. Como materiais de enchimento utilizam-se muitas vezes granalha de aço, pó de alumínio, alumina (várias granulometrias), serradura de madeira, mica, fibra de vidro, celulose, óxidos de pigmentação, etc.
De uma maneira geral pode-se afirmar que as densidades dos plásticos termoendurecíveis tendem a ser ligeiramente superiores às da maior parte dos materiais plásticos, variando entre 1,34 a 2,3 g/cm3
4.4.1 Resinas Epoxídicas
. A sua resistência à tracção é relativamente baixa, verificando-se valores entre 28 e 103 MPa, contudo quando reforçados com certas fibras, podem atingir valores de 210 MPa. Como acontece com a maioria dos materiais plásticos, a sua gama de temperaturas de utilização é reduzida e entre 77 a 288℃ [12].
Estas resinas constituem uma família de materiais poliméricos que não dão origem a produtos de reacção durante a sua cura (formação de ligações cruzadas) e que, portanto, têm uma pequena retracção durante a cura. Têm boa adesão a outros materiais, boa resistência química e ao meio ambiente, boas propriedades mecânicas e de isolamento eléctrico [12].
Para formar materiais termoendurecíveis sólidos, as resinas epoxídicas têm de ser curadas utilizando agentes e/ou catalisadores que promovam as ligações cruzadas, de modo a desenvolver as propriedades pretendidas. Na cura à temperatura ambiente, quando a quantidade de calor requerida para formar o material epoxídico sólido é baixa (abaixo de cerca de 100℃), utilizam-se como agentes de cura aminas, como a dietileno triamina e a trietileno tetramina. Algumas resinas formam ligações cruzadas através da utilização de um agente de cura, enquanto outras podem auto-reagir se estiverem em presença de um catalisador adequado [12].
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Esta resina dado o seu baixo peso molecular tem excelente mobilidade durante o processamento. Isto permite que esta resina molhe rápida e completamente as superfícies. A alta reactividade dos grupos epoxídicos com os agentes de cura, por exemplo as diaminas, dá origem a uma grande quantidade de ligações cruzadas e provoca boa dureza, resistência mecânica e química [12].
4.4.2 Poliésteres insaturados
Também é um dos termoendurecíveis utilizados devido ao seu baixo custo, têm duplas ligações covalentes carbono - carbono reactivas, que podem formar ligações cruzadas para dar origem a materiais termoendurecíveis. A reacção poliéster insaturada básica pode formar-se por reacção de um diol (um álcool com dois grupos OH) com um diácido (um ácido com dois grupos COOH) que contem uma ligação dupla carbono - carbono reactiva [12]
As resinas de poliéster insaturadas são materiais com baixa viscosidade, susceptíveis de serem misturadas com grande quantidade de material de enchimento e de reforço. Estes enchimentos podem atingir cerca de 80% em peso. Um poliéster reforçado com fibra de vidro por exemplo, depois de curado, tem resistência mecânica excelente e boa resistência ao impacto [12]. Estas resinas podem ser processadas por diversos métodos, sendo na maior parte moldadas. No fabrico de peças com pequeno volume, usam-se as técnicas de molde aberto e de spray. São geralmente usadas com fibra de vidro pois melhora substancialmente as suas propriedades [12].
Existem ainda outros tipos de termoendurecíveis que não foram aqui abordados com profundidade, são eles os fenólicos e as resinas tipo amina (ureias e melaminas).
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5 Trabalho experimental
Após o estudo exaustivo e intensivo do estanho e do pewter, bem como todas as suas propriedades, métodos de obtenção e fabrico, equipamentos necessários, processos produtivos, acabamentos, etc., recolheram-se algumas amostras na empresa Freitas & Dores Lda., com vista a executar análises metalográficas, ensaios de dureza, medições de densidade, e também obtenção de patines de escurecimento, entre outras.
As amostras recolhidas variam entre o estanho puro e o pewter, bem como uma outra amostra acerca da qual não se sabe a sua composição. Também existe variação na obtenção das mesmas, isto é, umas foram retiradas directamente de um lingote, outras de material já laminado e outras de material fundido.
Procedeu-se então à recolha de 5 amostras no total que serão referenciadas ao longo de todo o projecto segundo a seguinte numeração e descrição representadas na tabela 9:
Tabela 9 - Amostras fornecidas pela empresa
Número da amostra Descrição
I Estanho para repuxamento já laminado
II Estanho fundido em liga pewter
III Estanho puro de lingote
IV Estanho para repuxamento em lingote antes de ser laminado
V Estanho da concorrência
Nos próximos capítulos serão comentados todos os trabalhos realizados com as amostras, começando com a determinação da sua densidade e dureza, a preparação metalográfica para análise ao microscópico e finalmente os resultados das experiências de escurecimento efectuadas.