Polietileno de Ultra-Alto Peso Molecular (UHMWPE) Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE)

Maio / May 2015

UTEC® _{é o nome comercial do Polietileno de Ultra-Alto Peso}

Molecular (UHMWPE), desenvolvido e produzido pela Braskem.

UTEC® _{tem um peso molecular cerca de 10 vezes mais elevado}

que o de resinas de polietileno de alta densidade (HDPE). O

peso molecular ultra-elevado, confere ao UTEC®_{, excelentes}

propriedades mecânicas, tais como elevada resistência à abrasão, resistência ao impacto e baixo coeficiente de atrito. Estas propriedades especiais permitem que o produto seja utilizado em várias aplicações de alto desempenho.

UTEC® _{é uma resina vendida em pó, em grades que variam de}

acordo com o peso molecular e o tamanho médio de partícula. O peso molecular pode variar de 3 milhões g/mol a 10 milhões g/ mol, conforme o grade, e o tamanho médio de partícula pode ser baixo, em torno de 150 µm, ou alto, em torno de 225 µm.

UTEC is the trade name of the Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) developed and produced by Braskem. UTEC has a molecular weight about 10 times greater than high density polyethylene (HDPE) resins. Its ultra-high molecular weight gives UTEC® excellent mechanical properties, such as high abrasion resistance and impact strength and low coefficient of friction. These special properties allow the product to be used in many different high-performance applications.

UTEC is sold in powder form in grades that vary in accordance with their molecular weight and average particle size. Depending on the grade, molecular weight varies from 3 million g/mol to 10 million g/mol, while particle size may be low, around 150 μm, or high, around 225 μm.

Características

Characteristics

Alta resistência ao impacto

High impact strength

Baixo coeficiente de atrito

Low coefficient of friction

Alta resistência ao desgaste por abrasão

High abrasion resistance

Excelente resistência química

Excellent chemical resistance

Figura 1 - Desenho esquemático comparando polietilenos para moldagem por injeção, sopro e extrusão com uma cadeia polimérica de PEUAPM.

Figure 1 - Schematic drawing comparing polyethylenes for injection, blow and extrusion molding with a UHMWPE polymeric chain.

injeção / injection sopro / blow extrusão / extrusion H | C | H H | C | H = 100~ ~ PEUAPM / UHMWPE

Resistência ao Impacto

Impact Strength

UTEC® _{é uma excelente solução devido a sua alta resistência ao}

impacto quando comparado a outros materiais. A figura 2 indica os resultados comparativos de resistência ao impacto das principais

resinas convencionais e plásticos de engenharia com UTEC®_.

Figura 2 – Resistência ao Impacto Izod (ASTM D 256): UTEC em relação a outros materiais. Fonte: HARPER, CHARLES A. Modern Plastics Handbook. 1999.

Figure 2 – Notched Izod Impact Strength (ASTM D 256): UTEC in comparison with other materials. Data source: HARPER, CHARLES A. Modern Plastics Handbook. 1999.

Outra marcante propriedade do UTEC® _{é sua excepcional}

resistência ao desgaste por abrasão. Isso torna o UTEC® _adequado

para substituir metais em aplicações que requerem alta resistência

a abrasão. Além do que, peças de UTEC® _{são mais leves que as de}

metal. A figura 4 compara a performance de UTEC® _{com outros}

materiais usados em aplicações de alto desgaste, tais como tubos, liners, silos, contêineres e outros equipamentos.

Figura 4 – Indica o desgaste sofrido pelas peças testadas e a Resistência a Abrasão dos grades de UTEC® _{e vários materiais, relativo ao Aço SAE 1020 = 100. Dados medidos pela Braskem,}

baseados em método interno.

UTEC® _{e um excelente material para aplicações de revestimento,}

devido ao seu baixíssimo coeficiente de atrito, atuando como um material autolubrificante. A figura 3 compara o coeficiente

de atrito estático e dinâmico do UTEC® _{com outros plásticos de}

engenharia. É possível perceber que, mesmo sem aditivos, UTEC®

é a solução mais competitiva para aplicações que requerem essa propriedade.

Figura 3 – Coeficientes de fricção estáticos e dinâmicos do UTEC e de outros materiais. Fonte: CRAWFORD, R.J. Plastics Engineering. 3ª edição, 1998.

Resistência ao Desgaste por Abrasão

Abrasion Resistance

Coeficiente de Fricção

Coefficient of Friction

UTEC® _{is an excellent solution because of its higher impact strength}

compared to other materials. Figure 2 compares the impact strength of leading conventional resins and engineering plastics

with that of UTEC®_. Another important property of UTEC® is its exceptional

abrasion resistance. This makes it suitable for replacing metals in applications requiring high abrasion resistance, with parts

made from UTEC® _{lighter than metal ones. Figure 4 compares}

the performance of UTEC with that of other materials used in high-wear applications, such as tubes, liners, silos, containers and other equipment.

Figure 4 – Relative abrasion wear of UTEC® _{grades and various materials, STEEL SAE 1020 = 100.}

Measured using Braskem’s internal sand-slurry method.

Figure 3 – Static and Dynamic Coefficients of Friction of UTEC and other materials. Data source: CRAWFORD, R.J. Plastics Engineering. 3rd edition, 1998.

UTEC® _{is an excellent material for sliding applications due to its}

low coefficient of friction, which makes it self-lubricating. Figure 3 compares the static and dynamic coefficient of friction of

UTEC® _{with other engineering plastics, which shows that, even}

without additives, it is still the most competitive solution for sliding applications.

Figura 5 – Índice de Abrasão (Método de lama com areia da Braskem) como função do peso molecular para a tecnologia UTEC, calculado de acordo com a ISO 15527 (Referência ISO = 100).

Figure 5 – Abrasion Index (Braskem’s internal sand-slurry method) as a function of molecular weight for UTEC® _{technology, calculated using ISO 15527 (ISO Reference = 100).}

Na tecnologia de UHMWPE é bem conhecido que o desgaste por abrasão diminui com o peso molecular, como pode ser visto na Figura 5.

With UHMWPE technology, it is well known that the abrasion wear decreases with molecular weight, as shown in Figure 5.

UTEC

PMMA PA 6/6 PPS PET

HDPE Aço

PEAD POM PP ABS PC

Steel UTEC 100 400 600 800 1000 Resistência ao Impacto / Impact Strength Não Fratura No Break (J/m) Estático/Static Dinâmico/Dynamic 0.0 0.1 0.2 0.3 PA6.6 PA6.6/ V idro PA6.6/ Glass

PA6.6/ Carbono PA6.6/ Carbon PPS/ Carbono PPS/ Carbon

Acetal PTFE UTEC

PC PC/ Vidro PC/ Glass PBT PBT/ Vidro PTB/ Glass PPS PPS/ Vidro PPS/ Glass Coeficiente de F ricç ão / Coefficient of Friction MELHOR BETTER

Peso Molecular* (x 106 _{g/mol) (Viscosidade Intrínseca (dl/g) - ASTM D 4020)}

Molecular Weight* (x 106 _{g/mol) (Intrinsic Viscosity (dl/g) - ASTM D 4020)}

70 80 90 100 110 Índice de Abrasão / Abrasion Index

Tecnologia UTEC / UTEC Technology

Referência ISO 15527 / ISO 15527 Reference

2.0 (11.3) 3.5 (16.5) 5.0 (21.0) 6.5 (25.0) 8.0 (28.8) 9.5 (32.2)

MELHOR

BETTER

*Calculado pela equação de Margolies / Calculated using Margolies’ equation Alumínio / Aluminum Latão / Brass CELERON PVC Cobre / Copper Poliacetal / Polyacetal Bronze Policarbonato / Polycarbonate PEAD / HDPE

Aço SAE 1020 / Steel SAE 1020

Aço Inox / Stainless Steel

TEFLON 408 278 210 187 155 146 136 123 105 100 87 62 24

Estrutura Molecular

Molecular Structure

Figura 6 – Curvas de DPM da tecnologia UTEC.

A estrutura molecular do UTEC® _{tem impacto direto sobre suas}

propriedades termofísicas e desempenho de processamento. Existem alguns métodos de caracterização que podem ser utilizados para medir o peso molecular dos polímeros. No caso de resinas de UHMWPE, a viscosidade de polímero diluído em solução, é amplamente utilizada para este propósito.

A figura 6 mostra curvas típicas de MWD (Distribuição de Peso

Molecular) para a Tecnologia de UTEC®_{, medidas por método de GPC.}

UTEC® _{é extremamente resistente a uma grande}

variedade de substâncias. É um material quase

totalmente inerte, por essa razão, é usado em ambientes muito corrosivos ou agressivos a temperaturas

moderadas. Mesmo em altas temperaturas, é resistente a vários solventes, exceto aromáticos, hidrocarbonetos halogenados e substâncias fortemente oxidantes, tais como ácido nítrico.

Testes de compatibilidade entre uma amostra do produto e o ambiente químico, são indispensáveis para verificar a performance da peça a ser utilizada, nas mesmas condições, por um período de tempo equivalente à vida útil pretendida para a peça, a cada nova aplicação. Mesmo substâncias classificadas como susceptíveis ao ataque ou absorção, podem mostrar bons resultados práticos.

Resistência Química

Chemical Resistance

UTEC® _{is extremely resistant to a wide variety of}

substances. The material is almost completely inert, which means it can be used in the most corrosive or aggressive environments at moderate temperatures. Even at high temperatures, it is resistant to various solvents, except aromatics, halogenated hydrocarbons and strong oxidizing agents, such as nitric acid. Compatibility tests between a product sample and the chemical environment are highly recommended for verifying the satisfactory performance of the part to be used at identical conditions for a period corresponding to the part’s planned useful life for each new

application. Even substances classified as susceptible to attack or absorption often show good practical results.

The molecular structure of UTEC® _{has a direct impact on its}

physical-thermal properties and processing performance. Some characterization methods can be used to measure the molecular weight of the polymers. In the case of UHMWPE resins, the viscosity of dilute polymer solutions is widely used for this purpose. Figure 6 shows the typical Molecular Weight Distribution (MWD)

curves for UTEC® _{technology measured using the Gel Permeation}

Chromatography (GPC) method.

Figure 6 – UTEC Technology MWD curves.

Propriedades Adicionais

Additional Properties

Viscosidade Elongacional x Peso Molecular

Elongational Viscosity vs. Molecular Weight

Resistência ao Impacto x Temperatura

Impact Strength vs. Temperature

Tensão x Deformação

Stress vs. Strain

Tensão de Escoamento x Temperatura

Yield Strength vs. Temperature

Entalpia Específica x Temperatura

Specific Enthalpy vs. Temperature

Calor Específico x Temperatura

Specific Heat vs. Temperature

Para mais informações, visite o nosso portal

For more information, visit our portal

www.braskem.com.br/utec

0,E+00 1,E+06

1,E+04 1,E+05 1,E+06 1,E+07 1,E+08

2,E+06 3,E+06 4,E+06 5,E+06 6,E+06 7,E+06 8,E+06 9,E+06 1,E+07 UTEC 3040/3041 UTEC6540/6541

Aplicações

Applications

Não é possível processar UTEC® _{através de métodos}

convencionais, tais como a injeção, extrusão ou moldagem por sopro, porque este material não flui, mesmo a temperaturas acima do seu ponto de fusão.

UTEC® _{exige técnicas especiais de processamento, sendo}

a mais comum de moldagem por extrusão RAM ou compressão. Estes processos são geralmente usados para produzir peças de semiacabados, como perfis tarugos ou placas.

As peças semiacabados podem então ser maquinadas e destinadas para uma ampla gama de aplicações. É possível utilizar as mesmas técnicas de maquinagem como aquelas usadas para madeira ou metal, como usinagem, fresamento, planificação, perfuração e torneamento. Podem ser utilizados outros processos de conversão. Separadores de baterias para a indústria automotiva são produzidos por calandragem de chapas finas porosas.

Processamento

Processing

UTEC®

pode ser usado em várias aplicações,

tais como:

Food and beverage industry Machined

parts

UTEC® _{can be used in various applications such as}

UTEC® _{cannot be processed using conventional methods}

such as injection, blow or extrusion molding, since the material does not flow even at temperatures above its melting point.

UTEC® _{requires special processing techniques, with the}

most common RAM extrusion and compression molding. These processes are generally used to produce semi-finished parts, such as profiles, rods and sheets. Those semi-finished parts can then be machined into parts for a wide range of applications. The parts can be subjected to the same machining techniques used for wood or metal, such as milling, hobbing, planing, drilling and turning. Other manufacturing processes can also be used. Battery separators for the automotive industry are produced by calendering thin permeable plates.

Nomenclatura

Nomenclature

Um exemplo de como se faz a nomenclatura dos produtos UTEC:

Here is an example of how the nomenclature for UTEC® _products

is built:

3 0 4 0

Peso Molecular 106 _g/mol

(Viscosidade Intrínseca, dL/g)

Molecular Weight 106 _g/mol (Intrinsic Viscosity, dL/g)

3 –3.0 (14) 4 – 4.5 (19) 5 – 6.0 (24) 6 – 8.0 (28)

Aditivos neutralizantes e de fluxo de pó

Acid Scavenger and powder flow additive

0 – Nível alto / High level 5 – Nível baixo / Low level 1 – Ausente / Absent

Densidade aparente (g/cm3₎

Bulk Density (g/cm3₎ 4 – 0.45

Tamanho médio da partícula (µm)

Average Particle Size (µm)

0 – 190 1 – 130

Característica especial

Pr o p ri ed ade s T ípi ca s C o n tr o l Pr o p er ti es V

iscosidade Intrínseca _{Intrinsic Viscosity Peso Molecular Médio Average Molecular Weight Índice de Fluidez (190° C /21,6 kg) Melt Flow Rate (190° C /21,6 kg) Densidade Density Tamanho Médio de Partícula Dp50 Average Particle Size D50 Resistência à Tração no Escoamento Tensile Strength at Yield Resistência à Tração na Ruptura Tensile Strength at Break Resistência ao Impacto Charpy}

a

Charpy Impact Strength

a

Dureza (Shore D) (15 s) Hardness (Shore D) (15 s) Índice de Abrasão Abrasion Index Temperatura de Fusão Melt Temperature Temperatura de Amolecimento Vicat (50 N) Vicat Softening Temperature (50 N)

Método / Method ASTM

D 4020 Braskem ASTM D 1238 ASTM D 792 ASTM D 1921 ASTM D 638 ASTM D 638 ISO 11542-2 ASTM D 2240 Braskem (PE500=100) ASTM D 3418 ASTM D 1525

Unidades / Units dl/g g/mol g/10 min g/cm³ µm MPa MPa kJ/m² - - °C °C

Br as ke m Id eal is Idealis® ₅₀₀ 4.7 5,5x105 _{0.70 0.951 195 > 20 > 30 > 50 63 80 136 80}

O Idealis® _{500 é o único Polietileno de Alto Peso Molecular na forma de pó especialmente desenvolvido para o processo de moldagem por compressão. Suas aplicações vão desde tábuas de corte e}

brinque-dos até peças técnicas.

Braskem Idealis® _{500 is the only High Molecular Weight Polyethylene resin in powder form specially designed for compression molding. Its applications range from food cutting boards and toys to technical}

parts.

a) Determinado com corpos de prova de duplo entalhe de 14° de acordo com a norma ISO 11542-2.

Pr o p ri ed ade s T ípi ca s C o n tr o l Pr o p er ti es V iscosidade Intrínseca

Intrinsic Viscosity Peso Molecular Médio

a

Average Molecular Weight

a

Densidade Density Tamanho Médio de Partícula Dp50 Average Particle Size D50 Resistência à Tração na Ruptura Tensile Strength at Break Resistência ao Impacto Charpy

a

Charpy Impact Strength

a

Dureza (Shore D) (15 s) Hardness (Shore D) (15 s) Índice de Abrasão (Referência ISO 15527 = 100) Abrasion Index (ISO 15527 Reference = 100) Coeficiente de Fricção Dinâmico Kinetic Friction Coefficient Temperatura de Fusão Melt Temperature Coeficiente de Dilatação Térmica Linear (Entre -30°C e 100° C) Coefficient of Linear Thermal Expansion (between -30°C and 100°C) Calor Específico a 23° C Specific Heat @ 23º C Entalpia Específica de Fusão Specific Melt Enthalpy

Método / Method _{D 4020}ASTM Braskem ASTM_{D 792 D 1921}ASTM

ASTM D 638/ ISO 527 ISO 11542-2 ASTM D 2240/ ISO 868 Braskem (sand-slurry method) ASTM

D 1894 D 3418ASTM ASTMD 696 E 1269ASTM D 3418ASTM

Unidades / Units dl/g g/mol g/cm³ µm MPa kJ/m² - - - °C °C-1 _{cal/g °C cal/g}

U

TEC

3040

14 3,0x106 _{0.925 205 > 30 > 180 64 100 0.09 133 1,5X10}-4 _{0.48 0.34}

Aplicações que requerem alta resistência ao impacto - peças técnicas, porosas, filtros, chapas processadas por moldagem por compressão. Applications requiring high impact strength – technical and porous parts, filters, compression molded sheets.

3041

14 3,0x106 _{0.925 150 > 30 > 180 64 100 0.09 133 1,5X10}-4 _{0.48 0.34}

Aplicações que requerem alta resistência ao impacto e uso de pigmentos e/ou aditivos - peças técnicas, porosas, filtros, chapas processadas por moldagem por compressão. Applications requiring high impact strength and the use of pigments and/or additives – filters, technical and porous parts, compression molded sheets.

6540

28 8,0x106 _{0.925 205 > 30 > 100 64 76 0.09 133 1,5X10}-4 _{0.48 0.34}

Aplicações que requerem alta resistência à abrasão - peças técnicas, chapas, tarugos e perfis processados por extrusão RAM e/ou por compressão. Applications requiring high abrasion resistance – technical parts, RAM extruded and/or compression molded sheets, rods and profiles.

6540G

28 8,0x106 _{0.925 225 >30 >100 64 76 0.09 133 1,5X10}-4 _{0.48 0.34}

Aplicações que requerem alta resistência à abrasão - peças técnicas, chapas, tarugos e perfis processados por extrusão RAM e/ou por compressão. Applications requiring high abrasion resistance – technical parts, RAM extruded and/or compression molded sheets, rods and profiles.

6541

28 8,0x106 _{0.925 150 > 30 > 100 64 76 0.09 133 1,5X10}-4 _{0.48 0.34}

Aplicações que requerem alta resistência à abrasão e uso de pigmentos e/ou aditivos - peças técnicas, chapas, tarugos e perfis processados por extrusão RAM e/ou por compressão. Applications requiring high abrasion resistance and the use of pigments and/or additives – technical parts, RAM extruded and/or compression molded sheets, rods and profiles. a) Calculado usando a equação de Margolies. b) Determinado com corpos de prova de duplo entalhe de 14° de acordo a norma ISO 11542-2.

A Braskem não recomenda o uso dos seus produtos para fabricação de embalagens, peças ou qualquer outro tipo de produto que será utilizado para o armazenamento ou contato com soluções parenterais ou que terá qualquer tipo de contato interno com o corpo humano, exceto onde explicitamente indicado.

a) Calculated using the Margolies Equation. b) Determined using double-notched specimens (14th v-notch on both sides) in accordance with ISO 11542-2.

Braskem does not recommend the use of its products for manufacturing packages, parts or any other type of product that will be used for storage, have contact with parenteral solutions or have any type of internal contact with the human body, except when explicitly indicated otherwise.