Compósitos – Materiais e tecnologia avançam em resistência

Plástico Moderno, Degraus e guarda-corpos feitos por pultrusão
Degraus e guarda-corpos feitos por pultrusão

Peso menor, resistência a corrosão e a agentes químicos, flexibilidade para design, custo, esses diferenciais consolidam os compósitos em diversos setores, muitos deles demandantes de materiais com elevadas características de desempenho, casos das indústrias aeronáutica e automobilística, da produção de óleo e gás, dos postes de transmissão de eletricidade, da geração de energia eólica, e da siderurgia.

Plástico Moderno, Patrícia: resina acrílica gera compósitos termoplásticos
Patrícia: resina acrílica gera compósitos termoplásticos

É certo que, mesmo disputando mais aplicações em novos mercados, a indústria brasileira de compósitos também sofre com os problemas da economia nacional (ver box). Mas ela conta com um portfólio crescentemente diversificado de produtos, com mais opções de resinas termoplásticas em um campo em que predominam amplamente as termofixas (especialmente poliéster, epóxi e PU). E, mesmo com novas tecnologias de reaproveitamento de compósitos com termofixos (ver nesta edição), os materiais termoplásticos, alardeiam seus fornecedores, são ambientalmente mais sustentáveis, pois integralmente recicláveis.

É termoplástica, entre outras, a resina acrílica para compósitos Elium que a Arkema começa a oferecer no Brasil. “Ela é reciclável, reutilizável, termoformável e tem excelentes propriedades mecânicas, como rigidez, dureza e resistência, podendo até permitir a produção de peças mais leves que as fitas de epóxi ou poliéster”, enfatiza Patrícia Lanzarini, gerente de unidade de negócios dessa empresa. “Pode ser utilizada em qualquer um dos atuais processos de trabalho com compósitos.”

Essa resina, afirma Patrícia, apresenta cura em baixas pressão e temperatura – em alguns casos, até na temperatura ambiente – e custo competitivo com o das resinas epóxi. “Pode-se fazer uma lateral completa de um ônibus com essa resina”, exemplifica. “Na Europa e nos Estados Unidos ela já aparece em aplicações aeronáuticas e automotivas, e começamos a apresentá-la para potenciais clientes brasileiros”, complementa a profissional da Arkema (empresa cujo portfólio para compósitos inclui ainda resinas PEKK e PVDF, entre outros itens).

Por sua vez, a Covestro inaugurou em março último, na Alemanha, uma fábrica de compósitos feitos com policarbonato, TPU (poliuretano termoplástico) e outras resinas termoplásticas. Reforçados com fibra de vidro ou carbono, esses compósitos são fornecidos em fitas ou placas, já prontas para a termoformagem. “Esses compósitos começam a ser utilizados na Europa e certamente ganharão espaço no mercado”, prevê Luís Carlos Sohler, gerente da Unidade de Negócios de Policarbonatos para América Latina da Covestro.

Plástico Moderno, Marques: PMI forma núcleo para sanduíches estruturais
Marques: PMI forma núcleo para sanduíches estruturais

Os compósitos produzidos nessa nova fábrica da Covestro com resinas recicláveis trazem a marca Makrolon, e têm atualmente carcaças de computadores, capas de notebooks e autopeças entre suas principais aplicações. “Eles apresentam elevada resistência com redução de peso e excelente acabamento, com brilho”, destaca Sérgio Navarro, da área comercial de policarbonatos da Covestro. “Há também compósitos feitos com blendas de PC, como PC + ABS + fibra de vidro, utilizado em peças estruturais de veículos, nas quais o ABS agrega melhor qualidade de acabamento”, ressalta.

São termoplásticas também as resinas da família PAEK – como PEEK e PEKK, entre outras –, que a Victrex insere em compósitos para aplicações de alto desempenho, fornecidos na forma de fitas pré-impregnadas que mediante fusão se transformam nos produtos desejados (a empresa também realiza a sobremoldagem desse compósitos em peças nas quais eles estarão em insertos).

Óleo e gás (O&G), indústria aeroespacial e implantes médicos são mercados que já demandam esses compósitos. Em O&G, por exemplo, compósitos com resinas PAEK servem para produzir, entre outras coisas, tubos que, de acordo com Ricardo Ehlke, gerente de negócios na Victrex para América Latina, são mais leves, resistentes e baratos do que os produzidos com trançados metálicos. “Já produzimos e está em uso no Mar do Norte uma tubulação de 3 km de extensão totalmente feita de compósitos PAEK”, diz Ehlke.

“Na indústria aeronáutica atualmente focamos muito os suportes – por exemplo, de tanques e de assentos –, que normalmente são metálicos.”.

Mas Ehlke olha com atenção também para a indústria automobilística, que devido ao custo mais elevado hoje utiliza compósitos com resinas PAEK basicamente em modelos de luxo. “Mas a expansão dos veículos elétricos ampliará esse uso, pois esses veículos precisam ganhar autonomia e, ao reduzir peso, compósitos contribuem com esse objetivo”, acrescenta.

Plástico Moderno, França: novo epóxi oferece aumento de tenacidade
França: novo epóxi oferece aumento de tenacidade

Termofixos se movimentam – Fornecedores de resinas termofixas investem, porém para manter, e mesmo expandir, sua posição hegemônica no mercado de compósitos. É o caso da Olin, que no ano passado lançou uma linha de sistemas epóxidos, denominada Lifestone. “Esses sistemas somam o que há de melhor em tecnologia de resinas epóxi, incluindo vários tipos de tenacificantes, aditivos de umectação e catalisadores para garantir o melhor desempenho mecânico e de processo”, relata Marcos França, líder de P&D na América Latina da Olin (empresa cujo portfólio inclui também, entre diversos itens, outras resinas epóxi na linha DER, por exemplo, e os endurecedores DEH).

Com a linha Lifestone, a Olin busca atender a demanda de segmentos como produção de veículos e indústria aeroespacial por materiais que proporcionem redução de peso, eficiência energética, sustentabilidade e flexibilidade de fabricação. “Crescem atualmente os sistemas de resinas tenacificados, que elevam a resistência mecânica e ao impacto dos compósitos”, especifica França (sistemas tenacificados contêm aditivo tenacificante, que aumenta a tenacidade, ou resistência a impactos; a própria Olin fornece esses aditivos com a marca Fortegra).

Já no mercado da energia eólica, prossegue França, o aumento do tamanho das pás das turbinas – hoje com mais de 70 metros – demanda sistemas epóxi especiais de baixa viscosidade e baixa exotermia, capazes de suportar processos mais longos de infusão. Para esse mercado, a Olin disponibiliza uma linha específica, denominada Airstone.

Plástico Moderno, Benko: opção mais acessível de endurecedor que não amarela
Benko: opção mais acessível de endurecedor que não amarela

Além disso, avanços significativos em processos de produção mais sofisticados, como ATL (Automated Tape Laying), AFP (Automated Fiber Placement) e a impressão 3D, requerem sistemas de resinas diferenciados, mais adequados para produção de peças complexas e mais capazes de atender exigências rigorosas. “Cresce também o uso de nanotecnologia – com grafeno, nanocelulose, nanosilica – para possibilitar níveis de resistência e durabilidade nunca antes atingidos”, salienta. “Pelo aspecto da sustentabilidade, despontam as fibras naturais como reforços”, complementa França.

Essas fibras naturais têm origem em fontes diversas, como cana-de-açúcar e coco, vêm sendo estudadas também pela Huntsman, empresa cujo portfólio de resinas para compósitos também toma o epóxi como base, e leva a marca Araldite.

Há poucas semanas, a Huntsman agregou a esse portoflio um endurecedor que confere grande resistência ao amarelamento (endurecedores são os chamados ‘componentes B’ das resinas epóxi, e na Hunstman têm a marca Araldur). “Já havia endurecedores que evitavam amarelamento, mas eles tinham custo muito elevado. O nosso tem custo acessível, e pode ser utilizado em aplicações que exigem melhor aspecto visual, como artigos náuticos e raquetes esportivas”, destaca Rodrigo Benko, promotor industrial da Huntsman.

A Huntsman também lançou adesivos estruturais para a fixação de componentes dos mais diversos materiais – metal, madeira, outros plásticos – nas peças feitas de compósitos, “Esses adesivos têm baixo custo e além de realizar a fixação promovem a vedação, dispensando a necessidade de aplicação posterior de silicone”, acrescenta.

Plástico Moderno, Blyde: infusão bate laminação em produtividade e acabamento
Blyde: infusão bate laminação em produtividade e acabamento

O epóxi, afirma Benko, vem avançando em aplicações de compósitos que antes privilegiavam o poliéster, que é menos resistente, porém mais barato. “O custo do epóxi se tornou mais competitivo e a maioria das pás eólicas, antes feitas de poliéster, agora são de epóxi”, detalha o profissional da Huntsman. “Além de não conter estireno, o epóxi também permite trabalhar com altas espessuras, com ganhos de performance”, ele pondera.

Mas o maior fabricante mundial de pás eólicas, a LM, recentemente adquirida pela GE, tem o poliéster como matéria-prima, ressalta Juan Márquez Blyde, diretor-geral da Novapol, empresa sediada na cidade capixaba de Serra hoje integrante do grupo colombiano Orbis e que com a marca Cristalan fornece resinas de poliéster insaturada para compósitos utilizados em diversos mercados, além das pás eólicas: setor automobilístico, mármores sintéticos, telhas para tetos de galpões, piscinas, entre outros.

Blyde cita, como processo mais novo de transformação de compósitos que utiliza crescentemente essas resinas, a infusão, que produz, por exemplo, cascos de embarcações até 100 pés. “Pode-se fazer esses cascos pelos processos tradicionais de laminação, mas a infusão, que utiliza resinas especiais, é feita com moldes fechados, aumenta a produtividade e propicia melhor acabamento”, argumenta. Amplia-se também a demanda pelos SMC (sheet moulding compounds): compostos de resinas, fibras e catalisadores já prontos para a termoformagem, que a Novapol hoje fornece para empresas produtoras de carrocerias de veículos utilitários, entre outras aplicações.

Na opinião do diretor da Novapol, a dificuldade de reaproveitamento das resinas termofixas inseridas em compósitos, caso do poliéster, deve ser analisada considerando-se que esses produtos têm vida útil longa (que reduz os impactos ambientais). Além disso, pode-se triturar os compósitos e reaproveitá-los como cargas, e há empresas pesquisando a biodigestão dos termofixos por microorganismos. “Cerca de 80% das resinas fabricadas pela Novapol hoje usam PET que é proveniente de garrafas recicladas”, acrescenta Blyde.

Segundo ele, em seus dez anos de presença do Brasil, o grupo Orbis aqui investiu R$ 60 milhões (sem contar a própria aquisição da Novapol). Parte importante desses recursos foi alocada em um upgrade da planta de resinas e no mercado de SMC, além do ingresso no mercado de gel coats, no qual há uma joint venture com a empresa inglesa Scott Bader.

Plástico Moderno, Unidade de produção de SMC da Novapol/Orbis no Brasil
Unidade de produção de SMC da Novapol/Orbis no Brasil

Aplicações exigentes – Gel coats aparecem também no portfólio da PolyntReichhold, empresa que entre outros produtos fornece para o mercado de compósitos diversas versões de resinas poliéster e epóxi. E setores como indústria automotiva e de transporte, construção civil, setor náutico, hoje utilizam intensivamente esses géis, relata Cristian Campos, assistente técnico da PolyntReichhold. “Gel coats são formulados para proporcionar características específicas de acabamento superficial aos compósitos, conforme as necessidades de resistência a intempéries, brilho, retenção de cor, lixamento, entre outras”, detalha Campos.

A PolyntReichhold disponibiliza até um produto – denominado Patchaid – capaz de melhorar as propriedades de aplicação dos sprays para remendos de gel coats. “Essa melhora decorre do afinamento do gel coat, minimizando a rugosidade, acelerando a cura e reduzindo as saliências da superfície na qual ele será aplicado”, destaca Campos.

Os aditivos, ele observa, são fundamentais para a evolução da tecnologia dos compósitos. Inúmeros deles – umectantes, dispersantes, antiespumantes, de dispersão, de reologia líquida, redutor de emissão de estireno, por exemplo – hoje permitem desenvolver resinas com características muito específicas, como maior resistência química e mecânica, alta elongação, elevada HDT (temperatura de distorção térmica), entre várias outras.

Plástico Moderno, Feltran: espuma de PU forma postes resistentes aos tufões
Feltran: espuma de PU forma postes resistentes aos tufões

Ou, então, com os reduzidos índices reduzidos de contração de uma resina específica para fabricação de moldes que a PolyntReichhold inseriu em sua linha de resinas de poliéster insaturado Polylite. “Essa resina tem contração inferior a 0,3%, que reduz o print trhough (marcação das fibras), e as distorções na superfície, com rapidez na confecção”, ressalta o profissional da empresa.

A linha de espuma elastômero microcelular integral e rígida de poliuretano de marca Elastolit é o principal ativo da Basf no mercado de compósitos. Recentemente, na Coreia do Sul, essa linha foi aplicada no desenvolvimento de postes de transmissão de eletricidade capazes de suportar condições climáticas bastante agressivas. “São postes extremamente leves e robustos, além de flexíveis, resistentes até mesmo a tufões”, destaca Murilo Feltran, gerente de marketing de Materiais de Performance da Basf.

Para indústria automobilística, a Basf recentemente forneceu soluções Elastolit para a concha autossustentável do banco traseiro de um veículo elétrico da marca BMW. “Esse componente integra diversas funções, como porta-copos e bandeja de armazenamento – diminuindo o trabalho de montagem e o peso – e pela primeira vez em um veículo de produção em série combinou fibras de carbono com matriz de poliuretano”, destaca Feltran. “Apesar da espessura de parede de apenas 1,4 mm, as propriedades especiais desse material permitiram atender aos rígidos requisitos de segurança do Grupo BMW”, acrescenta.Mas a Basf atua no mercado automobilístico com outras soluções, além da Elastolit: entre elas, a linha Elastoflex, também de sistemas de PU. Nesse mercado, ressalta Feltran, é amplo o espaço para a expansão do uso de compósitos, até pela possibilidade de sua inserção em peças compostas com núcleos estruturais de baixo custo, como os chamados honeycombs (estruturas de papelão no formato de colméias).

Na Europa, já foram desenvolvidas autopeças com a tecnologia honeycomb e soluções Elastoflex: caso de um teto retrátil cujo módulo é uma colmeia de papel revestida por duas mantas de fibra de vidro, depois revestidas com o sistema Elastoflex, sendo esse conjunto prensado com um filme classe A no quesito segurança ao fogo. “Em uma única operação, produz-se assim um módulo de teto cerca de 30% mais leve que o teto do modelo anterior, com a mesma resistência e rigidez à flexão”, ressalta Feltran.

Plástico Moderno, Macaúbas: PU de origem vegetal pode ser aplicado a compósitos
Macaúbas: PU de origem vegetal pode ser aplicado a compósitos

Fontes vegetais e desmoldagem – Além de mais termoplásticos, o rol de resinas para compósitos busca se posicionar como ambientalmente mais salutar e inclui também o PU de origem vegetal da empresa paulista CPA Brasil (cuja formulação patenteada, entre outros ingredientes, inclui óleo de mamona). “Desenvolvemos inicialmente formulações com esse PU vegetal para revestimentos, coatings e adesivos, e no final do ano passado lançamos uma formulação para compósitos e laminação”, conta Paulo Macaúbas, responsável pelo desenvolvimento de produtos da CPA.

Segundo ele, esse PU vegetal pode ser utilizado com todos os reforços e em todos os processos aos quais são submetidos os compósitos, e tem alta resistência química e à abrasão, interessantes propriedades de resistência à falha na elongação e alta molhabilidade (em linhas gerais, molhabilidade é a capacidade de um líquido de umectar uma superfície com a qual tem contato). “Seu preço é similar ao das resinas epóxi éster-vinílicas, e ele é menos denso que poliéster e epóxi, contribuindo para a leveza dos compósitos”, ressalta Macaúbas.

Por enquanto, essa resina de fonte vegetal não está sendo utilizada em compósitos. “Mas ela já aparece em nossos revestimentos e é vendida para fabricantes de coatings, inclusive de outros países, e de adesivos de alto desempenho”, relata o profissional da CPA.

Acirra-se a concorrência no mercado dos desmoldantes para compósitos, onde um nome forte é a Chem-Trend, que nele atua com a marca Chemlease. “Recomendados para diversas aplicações e processos de transformação de compósitos, os produtos dessa linha têm solventes mais amigáveis ao meio ambiente e aos usuários”, destaca Eduardo Colacio, gerente nacional de vendas da Chem-Trend.

Há cerca de dois anos, o portfólio de desmoldantes da Chem-Trend passou a incluir também a linha Chemlease Flex, cujos integrantes, afirma Colacio, propiciam excelente acabamento, com alto brilho, dispensam a necessidade de remoção posterior à aplicação do desmoldante, e podem ser aplicados por spray, nas mais diversas resinas e nos vários processos de transformação de compósitos (as linhas Chemlease e Flex já são integralmente fabricadas no Brasil). “Temos também a linha Zyvax, com sistemas de desmoldagem desenvolvidos para as exigências do segmento aeronáutico e de compósitos avançados, como menor tempo de preparação, maior ciclo de utilização e facilidade na limpeza dos moldes e das peças. Essa linha também é majoritariamente base água”, acrescenta Colacio.

Mas a distribuidora Redelease, que anteriormente oferecia os desmoldantes da Chem-Trend, agora disputa esse mercado com uma linha própria, produzida em joint-venture com a empresa inglesa Marbocoats: denominada Ycon, ela inclui produtos para desmoldagem de resinas poliéster, éster-vinílicas, epóxi e fenólicas.

Para pultrusão de resinas poliéster e fenólicas, sem adição de cargas minerais, a nova linha da Redelease tem o desmoldante interno Ycon 100, isento de silicones, estearatos e ceras. “Com aplicação entre 0,5 a 1,5%, esse produto permite excelente deslize do perfil”, diz Rubens Cruz, sócio-diretor da Redelease. “Para pultrusão de resinas epóxi temos o Ycon 344, que, com adição de 0,5 a 1%, permite obter perfis com excelente acabamento”, acrescenta.

A Redelease hoje enfatiza também a disponibilidade de adesivos estruturais capazes de substituir rebites, soldas e parafusos como elementos de fixação em peças/equipamentos de compósitos. Produzidos pela empresa Lord, esses adesivos, afirma Roberto Iacovella, também sócio-diretor da empresa, já são comuns em outros mercados, e começam a se consolidar no Brasil. “Além de terem uso rápido, eles são extremamente fortes”, comenta.

Compósitos, observa Iacovella, seguem ganhando espaço como substitutos de outros materiais, até em condições bastante agressivas. “Por exemplo, em ambientes de siderúrgicas, onde há muitos vapores, eles começam a substituir o aço em painéis e em outras aplicações”, especifica o diretor da Redelease.

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