Mesmo novo e avançado, o plástico já conquistou uma aplicação no país: uma espécie de conexão empregada em tubos para petróleo e gás pela Petrobras. As indústrias interessadas no polímero combinam a necessidade de um material plástico com alta resistência térmica, associada à elevada estabilidade dimensional ou a alto desempenho mecânico, casos de conectores com aplicação no mercado aeroespacial e na indústria militar, mercados incipientes no Brasil. A importância para a defesa é tamanha que as exportações da TPI precisam de licenças do governo norte-americano. Na forma de blendas, a poliimida termoplástica também desperta o interesse do segmento médico-hospitalar, com destaque para a aplicação em membranas hemocompatíveis.

A Sabic também produz outro tipo de imida, a polieterimida (PEI), introduzida em 1982 pela GE. Esse polímero apresenta um balanço de propriedades ligeiramente inferior ao da TPI. Puro, suporta continuamente até 240ºC; na forma de blendas, entre 160ºC e 170ºC. No Brasil e na Argentina, a PEI se difundiu fortemente na fabricação de refletores de faróis automotivos, mas é bastante propagada nos Estados Unidos e na Europa em outros segmentos, como na área médico-hospitalar, em equipamentos esterilizáveis por autoclave, por não ser hidrolítico. A região da América Latina não tem tradição de fabricar peças para essa indústria, mas nos últimos dois anos a produção local dá sinais de expansão. No Brasil, a Sabic acaba de fechar a produção de bandejas de PEI utilizadas em serviços de catering (alimentação durante o vôo em aeronaves) e tem feito progressos no mercado de fibras técnicas – nesse caso, o polímero será utilizado em capacetes para bombeiros. O processamento não difere muito do requerido para a TPI: temperatura de injeção ao redor de 350ºC, molde entre 150ºC e 160ºC e secagem prévia.

Transparência e nacionalização – As polissulfonas (PSU), criadas em 1965 pela Union Carbide, são plásticos amorfos, transparentes, com excelente estabilidade dimensional, resistência à hidrólise e estabilidade térmica na faixa de -40ºC a 200ºC. Um dos primeiros termoplásticos a suportar temperaturas contínuas de operação acima de 150ºC, o PSU esteve presente na primeira viagem do homem à Lua, integrando o visor da máscara utilizada pelos astronautas.

Além das polissulfonas propriamente ditas, integram esse grupo de polímeros as polieterssulfonas (PES) e as polifenilssulfonas (PPSU), oferecendo resistências à tração entre 70 e 80 MPa, e tensões de módulo elástico entre 2,3 e 2,6 GPa. Por essas características, além da possibilidade de esterilização, informa José Alex Sant’Anna, gerente de conta em polímeros especiais da Solvay Advanced Polymers, são materiais que podem ser utilizados em diversas aplicações, como em equipamentos médico-hospitalares (respiradores, cabos de instrumentos cirúrgicos, bandejas autoclaváveis e outros), membranas, interiores de aeronaves (pois também são materiais com características antichama), conexões para água quente, gaiolas para cobaias, capacetes para bombeiros, e fusíveis automotivos. A Solvay estima que duas em cada três membranas de hemodiálise produzidas no mundo usam alguma de suas polissulfonas, enquanto praticamente todos os aviões encerram painéis termoformados em PPSU. No Brasil, embora o estágio tecnológico não seja igual ao dos Estados Unidos, Europa, ou Japão, a empresa já contabiliza algumas aplicações na área médica, incluindo respiradores, sistemas de monitoramento de anestesia, caixas e bandejas de instrumentos cirúrgicos, acessórios de uso odontológico e gaiolas, em sintonia com a percepção geral da maior familiaridade do parque transformador nacional com plásticos de alto desempenho. Um exemplo de nacionalização é bastante significativo: a Coplasa, uma pequena empresa com 45 colaboradores situada próxima a Jaraguá do Sul, Santa Catarina, utilizou o PPSU da Solvay em lugar de aço inoxidável para fabricar réguas calibradoras de uso odontológico, capazes de passar por mais de mil ciclos de esterilização em autoclave sem alterações. Satisfeita com a experiência, a Coplasa também passou a fabricar mandris para o segmento odontológico em PPSU, mostrando que os materiais avançados não são inatingíveis para pequenos transformadores nacionais.

Menor absorção de água – Outra família de polímeros de alto desempenho são as poliamidas semi-aromáticas. Existem diversos tipos introduzidos nos últimos quinze anos, entre os quais se incluem as poliftalamidas (PPA), as poliarilamidas (PARA ou PAA) e os polímeros obtidos pela policondensação de monômeros comuns às PAs 6 e 66, porém com a adição de um monômero aromático, como o ácido tereftálico. Em comum, elas apresentam absorção de água mais lenta que as PAs convencionais e menor sensibilidade à umidade, além das tradicionais resistências mecânica e química e a capacidade para suportar altas temperaturas. Nos casos da PPA e da PARA, as temperaturas de operação contínua giram ao redor de 170ºC. A PARA também é conhecida pela capacidade de receber altos níveis de reforço de fibra de vidro, até 60%, mantendo o bom acabamento superficial.

A Basf fabrica uma PA 6/6T, obtida pela polimerização de caprolactama, hexametilenodiamina e ácido tereftálico. O polímero chega a níveis de temperatura de trabalho próximos a 300ºC, quase o topo possível com PAs. O ponto de fusão é de 296ºC, ao passo que uma PA 66 comum começa a se fundir ao redor de 260ºC. A presença de anéis aromáticos em substituição a grupos carboxílicos, capazes de formar pontes de hidrogênio e ávidos por água, além de contribuir para a diminuição da absorção de água, também eleva a resistência química, a estabilidade do material e algumas características elétricas. Muitas das aplicações para o polímero permanecem na indústria automotiva, um segmento clássico para as poliamidas.

O gerente de negócio para plásticos de engenharia na América do Sul, José Carlos Belluco, relata uma nova aplicação desenvolvida na Alemanha para um grade dessa PA 6/6T reforçado com fibra de vidro e carga mineral. A resina tem destacada estabilidade térmica, sendo compatível com processos de pintura e secagem em linha sob temperaturas acima de 200ºC, comuns na indústria automotiva. A substituição das estruturas alifáticas por aromáticas não prejudica a ancoragem da pintura e dispensa pré-tratamentos superficiais. A processabilidade da PA 6/6T da Basf não difere em muito da de PAs convencionais. O molde deve estar aquecido entre 60ºC e 80ºC, e o perfil de temperatura do canhão da injetora deve ser superior, entre 310ºC e 340ºC. No entanto, não são necessários canhões ou roscas especiais e tampouco moldes resfriados a óleo. Uma curiosidade: embora a absorção de água seja menor, as recomendações são as mesmas sugeridas para o processamento de PAs alifáticas – o teor de umidade deve ser menor que 0,10%.

As PAs semi-aromáticas não são um produto novo no portfólio da Basf. Já foram utilizadas na produção de monofilamentos empregados no encordoamento de raquetes de tênis e em conectores para chicotes do compartimento do motor de automóveis. A baixa demanda do mercado relegou o material a um certo esquecimento, mas o despertar de maior interesse pela PA 6/6T, e o surgimento de novas tecnologias, como a estruturação direta a laser (LDS, método de produção de circuitos impressos que dispensa operações de injeção), provocaram o seu relançamento. Ainda assim, o polímero é comercializado basicamente no mercado europeu, embora Belluco detecte alguma mudança no interesse da indústria automotiva local pela resina.

Moléculas ordenadas – Uma classe bastante singular de polímeros de alto desempenho são os polímeros de cristal líquido (LCPs). O primeiro deles foi uma poliamida aromática liotrópica (material cujo ordenamento de moléculas é afetado pela sua concentração no solvente) criada pela DuPont em 1965, mas só em 1984 a Dartco introduziu os primeiros LCPs moldáveis por injeção. A característica marcante desse tipo de resina é sua habilidade, muito incomum, de formar cadeias que se alinham no estado fundido e cujo ordenamento molecular não se altera no estado sólido. A passagem do estado sólido para o fundido, igualmente, não altera a configuração das moléculas.

A Ticona produz materiais desse tipo, LCPs da família dos copoliésteres lineares aromáticos, obtidos pela policondensação de diversos tipos de ácidos aromáticos e álcoois. Como decorrência da estrutura molecular singular, o polímero possui viscosidade de fundido muito baixa, capacidade de operação contínua a 300ºC (com picos até 340ºC), alta estabilidade dimensional, contração baixíssima e elevada resistência mecânica. Além disso, a resina é inerentemente não-inflamável, muito inerte quimicamente e oferece boas propriedades de barreira a oxigênio, gás carbônico, hidrogênio e água, entre outros gases.

De acordo com a gerente de marketing técnico da Ticona, Simone Orosco, o processamento do termoplástico requer canhão da injetora entre 280ºC e 340ºC, mas a temperatura do molde é baixa, entre 70ºC e 80ºC, já que não há necessidade de maior calor no molde para auxílio da ordenação molecular do LCP. São necessários cuidados com a umidade (como em todo poliéster), sob pena de dificultar o controle da viscosidade do fundido – a grande questão aqui, e não a possibilidade de hidrólise. Orosco ainda lembra que é inútil elevar a pressão para tentar preencher peças não completadas, pois a viscosidade ótima para determinada combinação de equipamento e peça é conseguida controlando-se o cisalhamento (em geral, quanto maior, melhor). Outro detalhe: a folga entre a rosca e o canhão da injetora é um fator relevante, pois pode dificultar a estabilização do processo.

Diferentemente de muitas macromoléculas de alto desempenho, em que a redução de custo e o preço não são os maiores fatores de decisão – e sim, o desempenho – no caso dos LCPs o foco recai nos tempos de ciclo de injeção. Sem contrações volumétricas (os rechupes) e com a facilidade para a extração das peças com pequenos tempos de resfriamento, é possível diminuir os ciclos. Os polímeros de cristal líquido são muito disseminados na indústria de eletroeletrônicos (pouco mais de 50% da demanda mundial) em peças pequenas, com tolerâncias nas dimensões estreitas, como conectores, entre eles os utilizados em carregadores de celulares, quase uma exclusividade do LCP.

No Brasil, a resina é relativamente nova, e a Ticona está efetivamente comercializando seus grades no mercado brasileiro há pouco mais de dois anos. O volume de projetos cresce em ritmo acima do esperado, segundo Orosco, impulsionado pelo aumento da competitividade local e a necessidade de redução de custos. Além da tradicional área de eletroeletrônicos, a Ticona busca novas aplicações no país em utensílios domésticos de cozinha (cookware), como formas, e também em aplicações automotivas, caso de bobinas para motores. A intenção é sempre substituir metal, pois na substituição de outros plásticos por LCPs é praticamente certa a necessidade de troca de molde, dados os comportamentos díspares de contração volumétrica.

Descoberta acidental – Roy J. Plunkett era um pesquisador da DuPont encarregado de estudar freons. No final da década de 30, eles eram vistos como ótimas alternativas ao dióxido de enxofre e à amônia, que não raro envenenavam trabalhadores da indústria de alimentos. Após estocar gás tetrafluoretileno em cilindros sob baixas temperaturas para posteriores reações com cloro, Plunkett notou, ao tentar utilizar um deles, que o gás havia dado lugar a um pó branco. O ano era 1938, e Plunkett descobrira o politetrafluoretileno (PTFE), o primeiro fluorpolímero. Esse material é o mais comumente usado e tem o desempenho dos melhores na família, mas não é processável pelos métodos convencionais de fusão por aquecimento. No entanto, há várias alternativas termoplásticas. A Solvay Solexis, em uma de suas quatro unidades de negócio ligadas aos fluorpolímeros, comercializa quatro tipos básicos de resinas aptas a serem transformadas por todas as técnicas comuns de moldagem: o polifluoreto de vinilideno (PVDF) e o copolímero de etileno e clorotrifluoretileno (ECTFE), parcialmente fluorados; e os copolímeros de tetrafluoretileno com perfluoroalquilvinileter (MFA), ou com perfluoroalcoxivinileter (PFA), totalmente fluorados. Segundo as informações do gerente de conta Marcos Tristante, os materiais se caracterizam pelas altas resistências química, mecânica e térmica na faixa de -260ºC a 260ºC, e podem ser injetados ou extrudados facilmente em equipamentos convencionais (como os utilizados, por exemplo, para commodities como PVC e poliolefinas), sem necessidade de qualquer pré-secagem – os polímeros não absorvem umidade. Há ressalvas: nos tipos totalmente fluorados, recomenda-se a utilização de equipamentos com revestimento anticorrosivo, como os nitretados ou cromados. “São materiais que não requerem grande investimento, principalmente ante as características oferecidas”, destaca Tristante.

Dentre os fluorpolímeros vendidos pela Solvay Solexis no Brasil, assume a dianteira das vendas o PVDF, cuja principal aplicação é a produção das tubulações flexíveis (risers) encarregadas do transporte de petróleo cru do fundo do oceano para a plataforma de extração ou para as estações flutuantes. Esses tubos são compostos por uma estrutura multicamadas de aço e polímero e são projetados para ter longa vida útil, operando sob temperatura e pressão elevadas. O PVDF entra na camada de resistência à pressão, por estar qualificado a operar por 25 anos a 130ºC e 400 bar contínuos. Além disso, o polímero tem sido usado no país desde a década de 90 em válvulas de esfera, conexões e revestimentos de tanques e equipamentos para as indústrias química e petroquímica. As novas descobertas da Petrobras, que revelaram reservas em profundidades maiores e com diferentes tipos de óleo, demandam processos de extração sob temperatura e pressão mais elevados, fato que deverá favorecer a ampliação do consumo local de PVDF. O MFA e o PFA, na condição de materiais mais técnicos e com propriedades mais elevadas, também despertam boas perspectivas futuras, em virtude dessa demanda por desempenho crescente. Atualmente, eles são utilizados por aqui na produção de fios e cabos especiais e no revestimento de válvulas e bombas para a indústria química.