Processos de Fabricação I Aula 10 Materiais poliméricos 2o semestre 2013

Perlita grosseira Perlita fina Martensita Ferrita Cementita

Processos de Fabricação I

Prof.: Alexandre Pazian

Tipos de polímeros

Existem muitos tipos diferentes de materiais poliméricos que nos são familiares e para os quais existe uma ampla variedade de aplicações

Esses compreendem os plásticos, os elastômeros (ou borrachas), as fibras, os revestimentos, os adesivos, as espumas e as películas

Tipos de polímeros

Plásticos, a variação das propriedades pode tornar o

material:

 Rígido e frágil

 Flexível (deformações elásticas e plásticas) quando tensionados

Os polímeros que se enquadram dentro dessa classificação podem ter qualquer grau de cristalinidade, e todas as estruturas e configurações

moleculares (linear, ramificada,

Técnicas de conformação

As técnicas empregadas na conformação de materiais poliméricos dependem de diversos fatores, tais como: • Tipo de material, (termoplástico ou termofixo)

• Temperatura de amolecimento (termoplástico) • Aplicação de pressão

• A geometria e o tamanho do produto

Técnicas de conformação

A moldagem é o método mais comum, e inclui: • Compressão e transferência

• Insuflação • Injeção • Extrusão

No qual, o plástico granulado é pressionado a uma temperatura elevada para o interior de uma cavidade no molde

Técnicas de conformação

As quantidades apropriadas do polímero e dos aditivos necessários, completamente misturados, são colocadas entre os membros macho e fêmea do molde

O molde é fechado, e calor e

pressão são aplicados as

matrizes, tornando o material viscoso, no qual, se ajusta à forma do molde

Técnicas de conformação

Variação da moldagem por compressão, os ingredientes sólidos são, em primeiro lugar, derretidos em uma câmara de transferência aquecida

A medida que o material fundido é injetado no interior da câmara do molde, a pressão é sobre todas as superfícies. Esse processo é usado para peças complexas

Técnicas de conformação

a) A carga é empurrada para a câmara de aquecimento, formando um líquido viscoso

b) O plástico fundido é impelido para o interior da cavidade fechada do molde, onde a pressão é mantida até que o material moldado tenha solidificado

c) Finalmente, o molde é aberto, a peça é ejetada, e o ciclo é repetido

Técnicas de conformação

É basicamente a moldagem por injeção de um termoplástico viscoso através de uma matriz com extremidade aberta

Um parafuso sem fim propele o material peletizado, o qual é sucessivamente compactado, fundido e conformado

Utilizado para peças com seção retas constantes como: exemplo, bastões, tubos, mangueiras, folhas finas e filamentos

Técnicas de conformação

A pré-forma (parison), é colocada em um molde em duas peças que possui a forma final

A peça é moldada pela insuflação de ar ou vapor sob pressão, forçando as paredes do tubo a se conformarem com os contornos do molde

Técnicas de conformação

Como os metais e os materiais cerâmicos, os materiais poliméricos podem ser fundidos

O material plástico fundido é derramado no interior de um molde e resfriado até solidificar

Elastômeros

Uma característica obrigatória para um comportamento elastomérico é:

• Possuir uma estrutura molecular provida de ligações cruzadas

O processo é realizado por meio de uma reação química irreversível, normalmente conduzida a uma temperatura elevada

Elastômeros

Na maioria das reações de vulcanização compostos de enxofre são adicionados, formando as ligações cruzadas A borracha não vulcanizada é mole e pegajosa, e possui uma resistência ruim à abrasão.

O módulo de elasticidade, LRT e a resistência à oxidação são melhorados pela vulcanização

Elastômeros

As propriedades e aplicações dos elastômeros dependem do grau de vulcanização e do reforçador (negro de fumo) A borracha natural ainda é utilizada em larga escala, pois ela possui uma combinação excepcional de propriedades desejáveis

Fibras

Os polímeros em fibra são capazes de serem estirados na forma de longos filamentos com pelo menos uma relação comprimento-diâmetro de 100:1

A maioria dos polímeros em fibra comerciais é usada na indústria têxtil As fibras devem possuir tanto o módulo de elasticidade elevado quanto o LRT e

Fibras

Técnicas de modelação, o processo de fabricação das

fibras é conhecido por fiação, e prossegue da seguinte forma:

 Aquecimento (líquido)

 Bombeamento através de uma placa perfurada

 Cada orifício forma uma fibra que solidifica ao passar através do ar

A resistência das fibras é melhorada através de um processo de pós-modelação conhecido por estiramento

Revestimentos

São aplicados às superfícies dos materiais objetivando: • Proteger de reações corrosivas ou de deterioração • Efeito cosmético

• Isolamento elétrico

São classificados de formas diferentes: Tintas, vernizes, esmaltes, lacas e gomas

Adesivos

É uma substância usada para colar as superfícies de dois materiais sólidos com o objetivo de produzir uma junta com elevada resistência ao cisalhamento

São aplicados para colar: • Metal-metal

• Metal-plástico • Metal-cerâmica

Adesivos

A principal desvantagem é a limitação da temperatura de serviço

A força de ligação diminui rapidamente com o aumento da temperatura

Películas

São polímeros aplicados na forma de finas películas, com espessuras entre 0,025 e 0,125mm

São aplicadas em:

• Filmes para produtos alimentícios • Produtos têxteis

Películas

Características: • Baixa densidade

• Alto grau de flexibilidade

• Elevados limites de resistência à tração • Resistência à ruptura

• Resistência ao ataque da umidade e de outros produtos químicos

Espumas

Materiais porosos produzidos em um processo conhecido por espumação

As bolhas de gás são geradas ao longo de toda a massa fluida, e permanecem na forma de poros após o resfriamento

São usadas em:

• Bancos, colchões, almofadas • Mobílias

• Isolante térmico/acústico

Materiais poliméricos avançados

Possuem combinações de propriedades específicas e têm sido desenvolvidos ao longo dos últimos anos

Estes materiais encontraram mercados em novas tecnologias e/ou substituíram satisfatoriamente outros materiais

Exemplos:

• Polietileno (massa molecular ultra-alta)

Materiais aplicados

Bibliografia utilizada:

CALISTER, W. D. Fundamentos da Ciência e Engenharia de

Materiais. 2ª edição. LTC, 2006. ISBN: 978-85-2161-515-6.

COLPAERT, H. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 4ª ed São Paulo: Edgard Blücher, 2008.

1- Cite exemplos dos tipos de polímeros utilizados.

2- O que propicia a variação das propriedades dos polímeros plásticos? 3- Quais fatores influenciam nas técnicas de conformação dos polímeros? 4- Qual o método mais comum de conformação de polímeros? 5- Descreva o processo de moldagem por compressão.

6- Qual a principal diferença entre a moldagem por compressão e transferência? 7- Explique os passos da moldagem por injeção e da extrusão.

8- Cite exemplos da aplicação da moldagem por insuflação.

9- Do ponto de vista da estrutura molecular o quê o processo de vulcanização favorece? 10- O que o processo de estiramento propicia?

11- Explique o processo de fiação.

12- Quais os tipos de revestimento aplicados? E quais funções podem ser citadas? 13- Qual a principal propriedade que um adesivo polimérico deve apresentar? 14- As películas são aplicadas em?

15- Como são geradas as espumas? E quais as aplicações triviais?