Automóveis – Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô

O uso de plásticos em aplicações próximas ao motor de automóveis já não surpreende quem acompanha a evolução desses polímeros. Pelas características de resistência mecânica e térmica exigidas nessas aplicações, as peças sob o capô se tornaram quase um monopólio da poliamida, um material que consegue aliar propriedades compatíveis com as exigências técnicas a preços competitivos. Na metade da atual década, porém, fornecedores de compostos de polipropileno começaram a cogitar uma possível concorrência desse material com a poliamida em algumas peças improváveis, próximas ao calor do motor, sob a incredulidade da maior parte do mercado. O tempo passou e o ceticismo quanto às possibilidades do composto poliolefínico não pôde continuar absoluto. O improvável aconteceu.

Plástico Moderno, Daniel Bahls, Gerente de marketing da unidade de negócios Mobility da Borealis no Brasil, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Coletor de admissão de ar de PP já é realidade, diz Bahls

“Nós estamos muito próximos de nossa matriz e conseguimos antecipar muitas aplicações que já são realidade na Europa. Então, quando falamos de tendências e possibilidades que ocorrerão no Brasil, como a substituição da poliamida por polipropileno, é porque elas já acontecem no mercado europeu”, diz o gerente de marketing da unidade de negócios Mobility da Borealis no Brasil, Daniel Bahls. Ele confirma que as substituições do plástico de engenharia por compostos da poliolefina estão, de fato, ocorrendo, citando exemplos de aplicações no mercado europeu e no brasileiro. Entre elas, o coletor de admissão de ar, uma peça de grande massa e com bastante complexidade técnica, típica do portfólio de aplicações da PA, que vem sendo fabricada de PP no Velho Mundo. O mesmo poderá ocorrer aqui no médio prazo, pois testes estão sendo realizados nas fábricas de clientes locais. Não que o uso do PP seja uma panaceia; há restrições para o emprego do material nessa aplicação, como o tipo de motor e o espaço interno sob o capô. Quanto maior a pressão a que está submetido o coletor de admissão de ar, menores as chances de o PP satisfazer às demandas técnicas da peça. Dependendo do modelo de carro, motores 1.4 a 1.6, via de regra, podem ter coletores de PP. Apesar dos limites, no entanto, Bahls é incisivo: “É uma realidade.”

Outro exemplo emblemático é a conquista dos painéis externos da parte dianteira da carroceria de alguns automóveis, mais conhecida como front end. Alguns modelos de veículos empregam náilon nessa peça, mas existe um modelo brasileiro que optou pelo PP reforçado com fibra longa. A ousadia da resina está tão pronunciada que, na Europa, há carros rodando com front ends de polipropileno reforçado com fibras convencionais, cena que poderá ser replicada no Brasil em breve, uma vez que, segundo as informações de Bahls, projetos locais de novos modelos em andamento já optaram pela substituição da PA. Algumas peças menores, mas ainda assim relevantes para as conquistas da poliolefina, também figuram como novas aplicações, caso da base de bateria e do suporte da ventoinha, o chamado fan shroud, este último, já devidamente convertido ao PP em alguns modelos de automóveis brasileiros. Outro ponto de concorrência com a poliamida são os filtros de ar, uma peça que promete um bom volume de negócios para a Borealis no mercado brasileiro, e que se beneficiou do desenvolvimento de um composto híbrido, em cujo seio a combinação de cargas diferentes forjou novas propriedades. Essa novidade, por sinal, não utiliza nenhuma carga muito sofisticada ou diferente do que há no mercado, à exceção, talvez, do fato de serem minerais com propriedades um pouco mais controladas, como o tamanho de partículas. O “x” da questão está mais no processo de incorporação e na proporção correta entre determinados minerais, que leva ao resultado superior.

Todas essas aplicações, genericamente denominadas under the hood, ou under the bonnet (em ambos os casos, sob o capô), estão no foco dos composteiros de PP, e já não podem mais ser consideradas fantasias pelos “donos” tradicionais das peças de plástico próximas ao motor – os fornecedores de poliamidas.

Trocando, mas nem tanto – Apesar disso, Bahls lembra que a velocidade com que as substituições ocorrem no mercado do Brasil não depende apenas dos fornecedores de compostos, pois é preciso equalizar outras questões, como os investimentos dos OEMs (original equipment manufacturer, ou fabricantes de equipamentos originais), principalmente quando sai de cena um metal para a entrada do plástico. Se a troca é de um polímero por outro, seria normal esperar-se ao menos a troca de molde, em virtude de comportamentos diferentes durante a injeção dos materiais, mas o gerente de marketing revela que em diversos casos práticos nem isso é necessário. Sabendo da resistência dos fabricantes de autopeças à troca de moldes, cujo preço chega a centenas de milhares de dólares, quiçá a milhões, a Borealis desenvolve suas formulações levando em conta as características de contração dos compostos de PP e, em menor conta, sua fluidez, para que os moldes utilizados na conformação de PAs possam ser utilizados, sem maiores dores de cabeça, na transformação do PP. A contração do composto, talvez o fator mais relevante para a manutenção do molde, é uma variável que pode ser alterada por modificações na composição do PP como um todo, ou seja, é necessário ajustar a resina, os reforços e a tecnologia de aditivação. Outros detalhes importantes a se considerar, na troca de PA por PP sem substituição do molde, são o design e os pontos críticos da peça, bem como o processo de injeção propriamente dito, que influenciam fortemente nas chances de sucesso. Essa tática permite que apenas poucos ajustes sejam necessários, como alguma mudança na região de solda, sem mexer com o peso pesado do investimento em uma substituição entre plásticos, o molde. O caso do coletor de admissão de ar, como exemplo, é um daqueles em que foi viável a troca da matéria-prima sem a mudança do ferramental.

Plástico Moderno, Liane Lanzoni, Diretora de vendas e marketing da unidade de negócios Automotive & Appliances, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Liane: falta de informação atrapalha substituições

Mas será que com tantas modificações, esses novos compostos de PP não estariam se tornando muito caros? Bahls prefere não falar em diferenças de preços entre grades de PP e PA, e opta pela abordagem dos ganhos proporcionados pela substituição. Os compostos de PP possuem densidade 15% menor, em média, que as poliamidas e é preciso lembrar que, no cerne da utilização de plásticos em automóveis, em detrimento de metais, está o esforço das montadoras pela redução de peso de seus veículos. Além disso, a densidade inferior traz ganhos de produtividade ao processo de injeção. No caso do coletor de admissão de ar, ocorre também a redução no nível de ruído, da ordem de 5 decibéis, e a soma de fatores como esses apresentados é que conta para a decisão final nos projetos. Por isso, comparar apenas os preços por quilo das resinas, diz o gerente, é injusto. Para Liane Lanzoni, diretora de vendas e marketing da unidade de negócios Automotive & Appliances, a proposta de substituição se encaixa na filosofia de uma proposta de valor. “Às vezes a troca diminui o ciclo de injeção, em outras vezes reduz a densidade da matéria-prima, e a soma das vantagens acaba sendo benéfica do ponto de vista financeiro, que é o principal apelo da troca”, explica.

No entanto, nem sempre é fácil mostrar ao produtor local quão vantajosa pode ser a mudança. Obviamente, quando um vendedor técnico chega ao seu cliente munido de exemplos de sucesso da nova aplicação, a tarefa é menos árdua, mas não tanto quanto se poderia supor. O tamanho das montadoras dificulta o fluxo de informações e, dentro de uma mesma empresa, às vezes é difícil fazer circular exemplos de substituições já em prática na matriz. Para Liane, dentro da própria montadora brasileira é complicado fazer a informação circular e, mais ainda, trazer ao conhecimento da filial local as novidades desenvolvidas pela matriz no exterior. Como uma consequência até certo ponto negativa da autonomia conquistada pelos times locais, o fornecedor da matéria-prima sempre é requisitado a trabalhar em conjunto com a equipe que a montadora emprega por aqui e, em algumas vezes, é o composteiro que acaba fazendo referência às aprovações efetivadas na matriz da montadora em outro país. “Nós levamos essa informação, mas nem sempre a equipe local se interessa por buscar esses fatos internamente”, diz Liane.

Essa situação contrasta com o panorama de alguns anos atrás, em que as filiais locais das montadoras recebiam pacotes fechados, com determinadas resinas especificadas para certas peças sem maior chance de desenvolvimentos locais. Isso ainda acontece quando a fábrica brasileira é usada como plataforma de exportação e o veículo vendido ao exterior atende a especificações globais, ou quando há um projeto global, caso de um modelo do Polo, da Volkswagen, cuja campanha de divulgação aludia ao fato de que o Polo comprado no Brasil era igual ao Polo comprado na Alemanha. Essas duas situações, porém, já não refletem a totalidade do que acontece nas montadoras instaladas no Brasil.

Um ponto que atrai a atenção, quando se fala na troca de PP por PA em peças operando sob o capô, é que a poliolefina utilizada nessas aplicações nem sempre é reforçada por fibras de vidro longas. Bahls e Liane, aliás, compartilham a opinião de que as fibras longas tendem a perder seu espaço no mercado, pois a própria Borealis já está conseguindo substituir resinas reforçadas com esse tipo de material por compostos contendo fibras convencionais, como no exemplo do front end europeu. O advento das fibras longas ocorreu na tentativa de aproximar o PP das características técnicas da PA e, durante algum tempo, essa tecnologia, com seu destacado balanço de propriedades, foi aquela que mais obteve êxito em tal objetivo. No entanto, ela apresenta alguns inconvenientes, notadamente uma maior dificuldade de processamento e restrições à liberdade de design. A injeção de PP reforçado com fibras longas requer cuidados especiais para que as fibras não sejam quebradas durante o processamento, visto que suas propriedades superiores decorrem exatamente de seu comprimento. Além disso, as linhas mais arredondadas, fluidas, que caracterizam o design tido como moderno, são muitas vezes inatingíveis quando se usa fibras longas, pois é necessário facilitar ao máximo o fluxo da resina durante a injeção, sob pena de quebrar as fibras de vidro. Também são necessários ajustes dos canais de injeção, que devem ser maiores – a janela de processo é um tanto reduzida. Mesmo com as precauções, há formas que nunca serão possíveis com esse tipo de reforço.

Mais simples é melhor – Como nenhum processador se submete a todas essas exigências de bom grado, a Borealis, após estudar as fibras longas, continuou pesquisando maneiras de atingir as propriedades de poliamidas com materiais mais facilmente processáveis e que não exigissem condições específicas dos transformadores e acabou chegando a resultados adequados com fibras convencionais. O segredo desse desenvolvimento? Bem, ainda é segredo! No entanto, Bahls afirma tratar-se de uma combinação de aditivos e resinas aperfeiçoados, combinados a fibras com melhores interações com as cadeias poliméricas. Liane destaca o papel das resinas, obtidas pelo processo Borstar, uma tecnologia proprietária da Borealis, que leva a poliolefinas muito especiais, e que dá um grande impulso para a obtenção dos resultados ora apresentados.

Plástico Moderno, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Frente de Stralis deixou o SMC e converteu-se ao PP

O fato é que a tecnologia de fibras longas ainda não vai morrer, pois o balanço de propriedades que ela oferece ainda não pode ser obtido pelas fibras convencionais em médio prazo, mas as últimas devem ser a tendência do futuro, pois estão alinhadas com outras diretrizes importantes, como a facilidade de processamento em injetoras convencionais, sem a necessidade de aquisição de equipamentos específicos, e com chance de maior arrojo no design.

Amparada por suas pesquisas, a Borealis, no Brasil, tem divulgado as possibilidades de substituição de metais e PA desde 2005. À época, muitos tratavam as afirmações como absurdas, particularmente nas aplicações under the hood. Hoje, porém, o mercado de poliamida percebe que o PP começa a incomodar, mas ainda não acredita que possa haver uma grande evolução em termos de fatia de mercado. Bahls, opostamente, vê um grande espaço para o composto crescer. Como lastro de suas palavras ele cita um desenvolvimento em conjunto com a BMW, no qual a estrutura interna do banco traseiro dos modelos da Série 7 foi feita de PP reforçado, uma verdadeira ruptura tecnológica, dado que os assentos são aplicações de alta segurança em automóveis, e tabu até para materiais como a PA, pois ainda empregam, na maior parte das vezes, metais. Outra aplicação que corrobora o otimismo do gerente de marketing é a substituição do SMC (sheet molding compound), um compósito termofixo, em peças da parte frontal do caminhão Stralis, da Iveco. Algumas peças de grandes dimensões, principalmente de caminhões, ônibus e implementos agrícolas utilizam o compósito, um material que não é reciclável e, por isso mesmo, só é empregado quando não há alternativas. A dependência desse tipo de peça em relação a compósitos é tão grande que a associação entre essa matéria-prima e caminhões é imediata. Causa surpresa, desse modo, a conquista da aplicação pelo PP, visto que nem outros termoplásticos costumam se aventurar na seara dominada pelos compósitos.

Plástico Moderno, Marcos Curti da Silva, Diretor do negócio de Plásticos de Engenharia e Polímeros da Rhodia, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Curti crê em revolução do tamanho dos motores e temperatura alta

Algumas tendências da indústria automotiva, por outro lado, podem tornar mais difícil ao PP atingir as suas pretensões. Muitas montadoras lidam com a possibilidade de tornar os motores de seus carros menores, sem, no entanto, reduzir suas potências. Marcos Curti da Silva, diretor do negócio de Plásticos de Engenharia e Polímeros da Rhodia na América Latina, explica que, nesse caso, a temperatura na região dos motores se elevará, e esse aumento requererá materiais mais sofisticados em termos de resistência térmica – hipótese em que as coisas poderiam se complicar para o PP. “Se for desenvolvido um motor com os sistemas de refrigeração e ventilação relativamente distantes da zona de calor, acaba o problema da temperatura e a demanda por materiais que resistam a 130ºC ou 140ºC, e um produto que resistisse a 90ºC seria adequado. Depende de como os motores e a estrutura under the hood serão construídas”, afirma. Por enquanto, diz Curti, a competição com o PP ainda não assusta.

Para ele, os carros que são produzidos no Brasil têm uma “cara” de contração do conjunto do motor, muito mais do que de expansão, uma vez que nossos veículos ainda são pequenos, se comparados, por exemplo, às “banheiras” idolatradas pelos norte-americanos. A ideia parece bastante coerente, se lembrarmos que os modelos mais vendidos por aqui são automóveis como o Palio, o Gol e o Uno, cujas áreas disponíveis para o motor e seus sistemas são bastante reduzidas.

Plástico Moderno, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Caixa de fusíveis cresce com a eletrônica embarcada

Tabu – Por outro lado, depois de tantos anos sendo o país do carro 1.0, o Brasil está se dirigindo para veículos com maior potência, como aqueles com motor 1.4. O problema é que o motor fica mais robusto, mas o mercado também quer carros com vidro elétrico, ar condicionado, teto solar, GPS, e isso implica aumento da quantidade de peças e conectores e ampliação do tamanho de caixas de fusíveis e outros dispositivos. Essa tecnologia embarcada reduz ainda mais o espaço disponível no interior do carro. Outro efeito é o aumento do peso do automóvel. Para um produtor de poliamidas, como a Rhodia, isso se traduz em um esforço redobrado no sentido do desenvolvimento de novas aplicações para a PA, a fim de compensar o aumento de peso proporcionado pela agregação de equipamentos com a ampliação da substituição do metal. Em média, um plástico de engenharia diminui o peso de uma peça metálica a um terço do original. Vale lembrar que, na Europa, principalmente, existe a preocupação de se diminuir a emissão de CO2 por quilômetro rodado, e a relação entre as emissões e o peso do automóvel é bastante acentuada. Estima-se que uma redução percentual no peso do automóvel acarreta a mesma redução percentual na liberação de CO2 pelos escapamentos automotivos.

Plástico Moderno, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Bico de PA desmente dificuldade da resina com marcação a laser

Como consequência, os engenheiros de plásticos começam a se voltar a conjuntos que, no passado, não eram objeto da conversão à PA, como a estrutura dos assentos, que ainda tem alma metálica. Curti considera esse passo como um desafio tecnológico importante, pois os assentos não são meros bancos. Eles possuem mecanismos de ajuste, muitos encerram sistemas de aquecimento (principalmente nos países com climas mais rigorosos), há os dispositivos de ajuste lombar, e todas essas peculiaridades estão sujeitas a rigorosas normas de segurança. Mesmo assim, criar um assento automotivo com “alma” termoplástica não chega a ser um desafio tão mais importante que a criação de um para-choque ou de um pedal de freio, mas é um desenvolvimento que demanda forte atuação conjunta entre fornecedores de plásticos de engenharia, produtores de autopeças e montadoras. Por quê? Por se tratar de uma barreira conceitual que ainda não foi rompida, e que ainda se insere em um conjunto de peças consideradas como tabu, em termos de substituição por plástico. O pedal do freio esteve nesse rol durante muito tempo, como o cárter de óleo ainda está. “Existem peças metálicas que ainda precisam ter algumas equações resolvidas, envolvendo resistências térmicas mais elevadas, resistências a produtos químicos diferentes dos convencionais e propriedades mecânicas superiores”, diz o diretor. O caso do coletor de admissão de ar, sempre apontado como um sucesso da PA, apesar da complexidade da peça, é um exemplo em que ainda há pouca exposição a pedras soltas no asfalto, ou a outras peças na região do motor, ou a choques com o chão. É uma situação diferente do que ocorre com o cárter, que é muito mais suscetível a esse tipo de incidente. A poliamida, de certo modo, está acostumada com esse tipo de desafio. Quando surgiram os motores a álcool, havia muita dúvida se o combustível e a resina seriam compatíveis. Os próprios clientes da Rhodia, quando dos primeiros passos na direção dos motores flex, se perguntavam se não haveria problemas, para depois se convencerem de que a PA suportava com sucesso a exposição ao álcool. O cárter de óleo, novamente, vai exigir um trabalho de convencimento dos mais céticos.

Outro exemplo: o mercado sempre desconfiou da capacidade da PA de receber marcação a laser. Era outro tabu, devidamente desmascarado com o desenvolvimento de um bico de injeção eletrônica, anteriormente manufaturado com metal. Internamente, os técnicos da empresa sempre souberam que o polímero poderia ser gravado com o feixe concentrado de luz, mas só depois do desenvolvimento conjunto com o fabricante da peça foi possível mostrar essa habilidade da PA de forma ampla para o mercado.

O recrudescimento dos requisitos técnicos sobre a poliamida, no entanto, não faz a Rhodia pensar na utilização de polímeros de outras funções químicas. A empresa até já teve em seu portfólio poliftalamidas, em parceria com uma empresa italiana, mas saiu desse negócio por questões de definição de focos estratégicos. Os poliacetais tiveram o mesmo destino, e a estratégia em poliésteres também foi revisada. Amadurecida a decisão de optar pelas poliamidas, restou trabalhar fortemente no desenvolvimento de grades com maior resistência térmica, o que levou à obtenção de PAs que suportam picos de até 200ºC, e temperaturas de operação contínua ao redor de 180ºC, utilizadas, por enquanto apenas em veículos europeus. No entanto, a Rhodia já discute no Brasil aplicações, como o cárter de óleo, em que temperaturas ao redor dos 180ºC costumam ocorrer. Mesmo carros mais simples, como um Celta, apresentam partes do motor com esse tipo de requisito térmico, o que leva Curti a acreditar no potencial local para a utilização desse tipo de poliamida.

A elevação dos requisitos técnicos também direcionou a Rhodia para a criação de polímeros reforçados com altos teores de carga aliados à elevada fluidez, de modo que essas duas tendências, alta temperatura e alta carga, são hoje os dois principais motes de desenvolvimento para a empresa.

[toggle_simple title=”Calotas que se desprende: de quem é a culpa?” width=”Width of toggle box”]

Cena comum ao final de estradas sinuosas em trechos de serra: calotas automotivas deformadas se desprendem das rodas e se acumulam pelas pistas, evidenciando a falha de uma aplicação de segurança – você já imaginou o que pode acontecer com uma calota que se desprende da roda e atinge um pedestre?

Todas as calotas produzidas pelos OEMs são confeccionadas com PA. A peça possui requisitos de segurança, estética, requisitos mecânicos e restrições a ruídos. A frenagem provoca o aquecimento das rodas, então o material utilizado na calota deve possuir resistência térmica para evitar a deformação da peça, que poderia causar seu desprendimento, ou o surgimento de ruídos incômodos, além de uma resistência mínima a choques, que podem ser ocasionados por pedras soltas na estrada, por exemplo. Alguns fornecedores de resinas garantem que as calotas de PA suportam perfeitamente as solicitações mecânicas e térmicas, e nunca se desprendem ou deformam. Outros sustentam que erros de design podem provocar as inconvenientes falhas. Em qualquer das hipóteses, os problemas não seriam causados por deficiências da poliamida. De quem então é a culpa?

O problema é que as calotas vendidas no mercado de reposição são feitas, em sua maioria, de PP reciclado, um material com pouca chance de aprovação no rigoroso teste de descida de serra, que mede a capacidade da calota de absorver o calor gerado pelas frenagens continuadas sem se deformar ou desprender. Nesse ponto, concordam tanto os fornecedores de PA quanto os de compostos de PP. Aliás, os fornecedores da poliolefina argumentam que um composto adequado pode substituir a PA na aplicação. A Borealis, por intermédio de uma iniciativa de sua equipe brasileira de técnicos, estuda a aplicação e realiza testes com montadoras instaladas no Brasil. O maior temor, no início das conversas, recaía sobre o risco de empenamento da peça, pois sua injeção não é tão simples. Os primeiros resultados revelaram que esse temor não é justificado, e o PP reforçado está próximo de ser submetido ao teste final de descida de serra. Se a avaliação for positiva, a ideia poderá ser “exportada” para a Borealis na Europa, mesmo que a aplicação não decole por aqui, uma vez que a substituição não depende apenas do atendimento dos requisitos técnicos.

Curiosamente, o desprendimento das calotas de PP reciclado não oferece grande perigo aos transeuntes, pois a resistência mecânica do material é baixa. As feitas de PA ou compostos de PP, no entanto, não podem se desprender, dado o perigo que sua rigidez muito maior oferece.

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Embora a indústria automobilística requeira, em grande número de aplicações, polímeros reforçados, a Rhodia também oferece poliamidas sem cargas para aplicações como conectores e braçadeiras. Essas resinas, bem como as resinas com alto teor de carga, têm em sua elevada fluidez um apelo irresistível em tempos de recuperação de crise econômica. Explicando: em alguns momentos da última crise financeira e até mesmo nos estágios iniciais do pós-crise, a produtividade foi relegada a segundo plano – era mais importante manter-se vivo. No auge da crise, produzir com mais velocidade passou a ser irrelevante para uma indústria que se deparava com uma demanda em baixa. A forte retomada dos negócios e do bom humor dos consumidores, principalmente aqui no Brasil, ocupou rapidamente as capacidades instaladas pela súbita elevação da demanda. Nesse novo contexto, tornou-se novamente muito importante produzir rapidamente, e a produtividade voltou a ocupar posição central. “É preciso tirar mais produto dos equipamentos existentes”, explica Curti.

Daí a importância de materiais com alta fluidez. Pelo lado das poliamidas sem carga, utilizadas em conectores e braçadeiras, a viscosidade reduzida permite aumentar em 10% a velocidade de produção de um conector, consumindo entre 20% e 30% menos energia. Além disso, esse tipo de peça precisa de uma certa flexibilidade, que seria prejudicada por fibras de vidro.

Pelo lado das resinas com carga, raciocínio semelhante pode ser feito. A Rhodia já disponibilizava no Brasil uma linha de poliamidas com altos teores de fibra de vidro, e agora está oferecendo aos seus clientes uma versão com alta fluidez. O material é usado em peças um pouco mais sofisticadas, encerrando teores entre 40% e 50% de fibra de vidro, como um determinado conjunto de sustentação de bloco. O trabalho tem se desenvolvido no sentido de estimular os próprios clientes da PA convencional a substituir a resina pelos novos grades com menor viscosidade.

Quando o requisito de resistência térmica não é tão elevado, outra vertente de utilização desses novos polímeros é reduzir o teor de carga, para elevar ainda mais a fluidez da PA, dado que a adição de carga para atender à demanda térmica altera as propriedades reológicas do termoplástico, elevando sua viscosidade.

Crescimento – O carro brasileiro comum, na visão de Marcos Curti, ainda utiliza entre 10 e 11 kg de poliamida, em média. Um carro alemão, por sua vez, pode chegar aos 20 kg, como um modelo da Audi ou da BMW. Só o coletor de admissão de um veículo desses pesa cerca de 5 kg, enquanto o coletor de um Palio Fire, nacional, não passa de 1,5 kg. O conjunto das peças debaixo do capô deve pesar algo como 400 kg, então se pode supor, corretamente, que ainda há muito espaço para o crescimento das poliamidas. Obviamente, não existe nenhuma pretensão quanto a utilizar termoplásticos para fabricar o bloco do motor, mas uma grande quantidade de peças periféricas do under the hood ainda é passível de conversão, perfazendo um potencial total de cerca de 15 kg de PA, dos quais apenas dez ou onze já foram realizados.

Esses números explicam, em parte, a expectativa da Rhodia, no negócio de plásticos de engenharia, de crescimento de 10% nos próximos quatro ou cinco anos. A substituição dos metais traria metade do crescimento previsto; a evolução orgânica do mercado automobilístico proporcionaria os outros 5%. Essas previsões alimentam um ciclo de investimentos da empresa francesa no Brasil, que vai resultar, muito em breve, no anúncio do aumento da capacidade da fábrica de Santo André-SP, das atuais 40 mil t/ano, para cerca de 44 mil t/ano, uma elevação de 10%.

Outro desafio tecnológico que continua trazendo desenvolvimentos para as poliamidas está relacionado com a emissão de compostos orgânicos voláteis, os chamados VOCs, na sigla em inglês. Quem sabe muito bem disso é a Evonik, que produz PAs 12 para aplicação em linhas de combustíveis, particularmente suscetíveis a esse inconveniente.

Plástico Moderno, Haroldo Paganini Rodrigues, Chefe de produto da Evonik, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Paganini vê indústria pró-ativa aliviando emissão do Estado

Os tubos utilizados nas linhas de combustíveis já foram feitos de metal e borracha. A primeira matéria-prima tinha o inconveniente do peso e da maior dificuldade de moldagem. A borracha, por outro lado, costumava ressecar após algum tempo de funcionamento do carro e se soltava das presilhas que mantinham os tubos fixados. Os termoplásticos, por sua vez, são fáceis de conformar, são mais leves e mais baratos que os concorrentes. A PA 12 é empregada nessa aplicação pela sua destacada resistência química e, nas primeiras versões de tubos plásticos, o termoplástico era utilizado na forma de tubos monocamadas. O surgimento de regulamentações restringindo as emissões de VOCs, inicialmente nos EUA e na Europa, depois no Japão e até – quem diria – na China, forjaram a criação de tubos com múltiplas camadas, conhecidos como MLTs (multilayer tube), uma especialidade da Evonik, que dispõe de amplo portfólio para esse tipo de peça, e fornece resinas para a adequação da indústria automobilística nos mercados regulamentados.

No Brasil, infelizmente, a atuação governamental ainda não impôs nenhuma restrição oficial aos VOCs, relegando o país a uma posição bastante atrasada em termos de legislação. No entanto, muitas montadoras, por influência de suas matrizes, têm adotado espontaneamente padrões limítrofes para as emissões de VOCs dos veículos aqui produzidos, segundo o chefe de produto na América do Sul da Evonik, Haroldo Paganini Rodrigues. Ele descreve uma situação curiosa: se as regras impostas nos países de origem das matrizes das montadoras fossem adotadas ipsis litteris no Brasil, os carros se tornariam caros demais para o bolso do brasileiro. Desse modo, mimetizando o jogo de cintura do jeitinho brasileiro, a indústria automobilística tem optado por um meio termo, representado por um limite mínimo do qual não se pode abrir mão, a despeito do desinteresse das autoridades públicas. A Volkswagen, que Rodrigues reputa como uma das empresas na dianteira desse processo, por exemplo, já utiliza MLTs com estruturas de cinco camadas nos veículos mais sofisticados, embora os modelos mais simples ainda empreguem os tubos com uma única camada. Além do impacto no montante das vendas de PA 12 da Evonik por aqui, o chefe de produto vê o mercado local discutindo, ainda, a quarta geração de MLTs, enquanto na Europa se fala na oitava.

Um dos motivos relevantes para a adoção dos tubos multicamadas, além da adequação às regulamentações, está na redução de custo das linhas de combustíveis, pois, com várias camadas, é possível utilizar uma camada mais fina do material que efetivamente reduzirá as emissões, junto com outras camadas de materiais mais baratos. Além disso, um tubo feito apenas com PA 12 não preenche os requisitos mais severos. No desenvolvimento inicial de MLTs, foi agregado à PA 12 o fluoreto de polivinilideno (PVDF), mas a redução dos limites de emissão de VOCs e o encarecimento dos tubos multicamadas trouxeram novos materiais, como o copolímero de etileno e álcool vinílico (EVOH) e o copolímero de etileno e perfluoroetilenopropeno (EFEP). O EVOH, por questões de preço, já está quase fora dos mercados mais avançados de linhas de combustíveis. A quarta geração de MLTs, que predomina nas discussões no Brasil, pode ser composta (do exterior para o interior do tubo) de uma camada de PA 12; uma de PA 12 modificada, funcionando como adesivo; uma camada de EVOH e uma camada de PA 6. A oitava geração, em utilização na Europa, ainda agrega a esses materiais o EFEP.

[toggle_simple title=”Preço atrapalha PA de conteúdo parcialmente renovável” width=”Width of toggle box”]
Plástico Moderno, Fábio Sanches, Coordenador de negócios em plásticos de engenharia da Basf, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Sanches: PA relançada ainda se encontra em fase de testes

A Basf lançou, na última edição da feira K, em 2007, uma PA 6.10 obtida em parte do ácido sebácico, um derivado do óleo de mamona. O insumo de fonte natural substitui uma fração da caprolactama que seria utilizada na obtenção de uma PA 6 comum, e responde por cerca de 60% da composição final da PA 6.10. Essa resina, por sinal, não é nova, mas à época de seu lançamento inicial, há algumas décadas, o seu preço foi um forte desestímulo ao interesse de potenciais consumidores. Com a explosão do apelo de marketing de materiais derivados de fontes renováveis, a Basf decidiu retomar o produto, mas, mesmo com a onda verde, o preço da PA 6.10, muito superior ao de outras poliamidas ainda está travando a disseminação do material, como explicou Fábio Sanches, coordenador de negócio em plásticos de engenharia da Basf na América do Sul. O material, desde 2007, tem passado por testes em algumas montadoras, e a empresa alemã estuda diversas aplicações potenciais nos mercados do exterior. Sanches confirma uma ou duas consultas no Brasil, que, no entanto, não redundaram em testes. As vantagens do produto de fonte parcialmente renovável, em comparação à PA 6, são a densidade um pouco menor, que leva à redução do peso das peças, um ótimo apelo para a indústria automotiva, além da menor tendência à absorção de água, que proporciona melhor estabilidade dimensional. A questão do condicionamento após a injeção também é melhorada, e o material se encontra mais próximo de suas características finais logo após o processamento.

As aplicações para a PA 6.10 poderiam ser aquelas em que atualmente se usa a PA 6, como o coletor de admissão de ar, conectores de chicotes, carcaças e peças dos sistemas de arrefecimento. A PA 6.10 aparece no assento do carro-conceito i-flow, da Hyundai, uma aplicação alvo de muitos estudos por parte da indústria de plásticos de engenharia. Como outros técnicos do setor, Sanches reconhece que é difícil convencer as montadoras da viabilidade dessa aplicação, mas também acredita ser questão de tempo até que o plástico desbanque o metal mais uma vez.

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Plástico Moderno, Automóveis - Formulações avançadas esquentam briga do PP com a PA sob o capô
Panamera testa nova linha de arrefecimento com MLT termoplástico

A PA 12 também é utilizada na produção de linhas de freios, principalmente os de caminhões, o maior mercado da Evonik. Com sua boa resistência química, a resina garante que o contato com fluidos do motor não provocará ataques ao material usado no sistema de freios, que poderia comprometer sua resistência mecânica, que, afinal, é o principal requisito da aplicação. Os sistemas de freios de caminhões são mecanismos hidráulicos, então outra propriedade que qualifica a PA 12 à aplicação é a sua alta resistência ao estouro, até mesmo nas baixas temperaturas do continente europeu.

Mais recentemente, a Evonik também conquistou aplicações nos sistemas de arrefecimento do motor, que é feito com o auxílio de água em presença de glicol e calor, uma combinação mortal, mesmo para a poliamida 12, pois ela é produzida por policondensação em água, e poderia ter sua polimerização revertida na presença dos produtos químicos empregados no arrefecimento. Com sua expertise em MLTs, foi bastante natural para a empresa alemã adequar essa tecnologia para as linhas de resfriamento, com alguns ajustes. Os tubos usados nessas aplicações possuem uma camada interna de PP modificado (desenvolvido em parceria com a empresa RTT, pois a Evonik não produz a poliolefina), uma camada intermediária de um polietileno especial, e uma camada exterior de PA 12. O mercado de linhas de arrefecimento é dominado atualmente pela borracha, mas o MLT termoplástico se apresenta como uma alternativa mais barata. Embora bem-vista pela indústria automobilística, a novidade está sendo testada inicialmente em um modelo de luxo, o Porsche Panamera, e os resultados definirão a utilização em veículos mais baratos. No Brasil, surpreendentemente, Rodrigues afirma que há discussões acerca da utilização do novo MLT, e testes estão sendo feitos com vistas ao emprego em caminhões.

A resistência química também é um item importante no mercado de biodiesel. O combustível, por ser obtido de diferentes fontes, como soja e gordura animal, tem composições diferentes ao redor do mundo, que acarretam especificações diferentes para os respectivos MLTs. Esse fato torna a aplicação muito regionalizada e específica para cada mercado, requerendo soluções ajustadas para cada composição. A Evonik já fornece resinas para os MLTs que transportam biodiesel alemão, americano e finaliza os testes para o biodiesel brasileiro. Por conta das diferenças regionais, é necessária a realização de testes em cada um dos diferentes mercados para o correto entendimento das necessidades locais. Um dos aspectos que pode variar é a acidez do combustível renovável e a maneira como ele ataca a PA 12. O material usado com sucesso na Alemanha é destruído em poucas horas pelo biodiesel utilizado em outros locais. O produto-padrão da Evonik para essa aplicação é um MLT com uma camada interna de EFEP e uma externa de PA 12, que podem ser alteradas de região para região. No Brasil, já há discussões acerca do emprego da estrutura multicamada, sem maior ênfase em aplicações concretas, entretanto, até o momento.

 

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