Compostos: Mercado desfruta pouco de resinas reforçadas com fibras longas ou contínuas

Plástico Moderno, Compostos: Mercado desfruta pouco de resinas reforçadas com fibras longas ou contínuas
Desenvolvidos com o intuito principal de substituir os metais na fabricação de peças estruturais, os compostos termoplásticos reforçados com fibras longas têm seus benefícios reconhecidos e amplo uso no exterior, mas no mercado brasileiro ainda são pouco disseminados. As especificações técnicas requeridas pelas peças norteiam a produção dessas formulações, que incluem desde as commodities até os polímeros de alto desempenho, em composições que aliam tanto as fibras de vidro, mais amplamente usadas, como também as de carbono, de aramida ou até mesmo de aço. Nesse universo, as receitas baseadas em resinas de polipropileno e de poliamida, notadamente a do tipo 6.6, têm se destacado, por conta do bom balanço custo/desempenho.

Plástico Moderno, Edson Simielli: setor automotivo lidera o uso do material
Simielli: setor automotivo lidera o uso do material

“Em relação a materiais reforçados com fibras curtas, os compostos com fibras longas possuem melhor módulo de flexão, rigidez e resistência ao impacto mesmo a baixas temperaturas, possuem boa retenção das propriedades a altas temperaturas, melhor resistência ao creep, à fadiga e ainda estabilidade dimensional, entre outros diferenciais”, atribui Edson R. Simielli. O executivo, que carrega uma bagagem de décadas dedicadas ao mercado de plásticos de engenharia, saiu recentemente da megapetroquímica saudita Sabic, que possui uma unidade produtora de compostos de engenharia em Campinas-SP, e abriu uma empresa de consultoria, a Simielli Soluções em Polímeros.

Segundo informa o especialista, as aplicações dos compostos reforçados com fibras longas estão em fase inicial no mercado brasileiro, com preferência principalmente pelas formulações baseadas em polipropileno; e a indústria automotiva é a pioneira no seu uso, exemplificado em peças como os módulos frontais totalmente moldados com PP reforçado com fibra de vidro longa. “Fora da indústria automobilística praticamente não há aplicação no Brasil”, relata. Ele considera interessante o uso do material na Europa na fabricação de andaimes, com PP reforçado com fibras de vidro longas.

A forte tendência de substituição de metais por polímeros impulsionou o desenvolvimento desses compostos particularmente no setor automotivo. Não à toa, as principais aplicações projetadas com essas formulações têm o polipropileno por base e visam a atender a esse mercado, como apontam as menções de Simielli: suportes para painéis de instrumentos, em uso pela Ford argentina; módulos frontais, aplicados pela Ford e PSA brasileiras; e ainda, suportes para baterias, principalmente de caminhões; pedais de embreagem; alavancas de câmbio; estruturas de portas traseiras e de bancos, entre outras aplicações.

Também os desenvolvimentos da Ticona, relatados pela sua gerente de desenvolvimento e marketing, Simone Orosco, caminham na direção da indústria automotiva. O EcoSport, da Ford, traz o front end todo moldado com PP com 40% de fibra de vidro longa, peça igualmente adotada no novo Fiesta, também da Ford. Os produtos da empresa ainda compõem pedaleiras para acelerador, igualmente de PP reforçado, comuns no mercado automotivo nacional.

Plástico Moderno, Ticona, Simone Orosco, Simone: processo garante melhor dispersão da resina
Simone: processo garante melhor dispersão da resina

Também existem propostas da empresa para aplicações já consolidadas no exterior para homologação no país, como módulos de porta e painel de instrumentos feitos com formulações baseadas em polipropileno com fibra longa. “Todos os desenvolvimentos têm o objetivo de eliminar a alma metálica, mantendo a rigidez estrutural necessária para a aplicação, combinando resistência mecânica e ao impacto”, infere o engenheiro de desenvolvimento da Ticona, Bruno Balico dos Santos.

Ele ainda lembra algumas aplicações para os compostos com fibras longas fora do setor automotivo, como carcaças de bomba (industrial) feitas de PA com fibras de vidro; pás de ventilação, moldadas com polipropileno com fibras de vidro; e carcaças para ferramentas elétricas, de TPU com fibras de vidro.

Segundo relata Simone, nos compostos disponíveis no mercado, as fibras são recobertas com resina, por um processo conhecido como wire-coated. Mas duas produtoras diferenciaram seus produtos com o uso de tecnologias próprias, ambas patenteadas, pelas quais as fibras são impregnadas pelo polímero: a Sabic e a Ticona. “Todas as fibras são revestidas, em um processo patenteado e exclusivo, pelo qual a matriz consegue abrir as fibras no processo, permitindo que todas elas sejam impregnadas pela resina”, explica Simone. Os pellets produzidos pela Ticona com esse material possuem 11 mm de comprimento – o tamanho da fibra. Simone ressalta que a melhor dispersão da resina na fibra permite a obtenção de peças com melhor acabamento, maior resistência mecânica e mais consistência de qualidade.

De acordo com Simielli, as extrusoras comumente usadas no mercado para produzir esses compostos em pellets são projetadas para assegurar o comprimento desejado da fibra, entre 10 mm e 15 mm, contra cerca de 3 mm das convencionais. “Quanto maior o comprimento da fibra, melhores serão as propriedades da peça final.”

Plástico Moderno, Tecnologia da Ticona possibilita a impregnação total das fibras: pellets de fibras longas (esquerda) e fitas, com fibras contínuas
Tecnologia da Ticona possibilita a impregnação total das fibras: pellets de fibras longas (esquerda) e fitas, com fibras contínuas

Na comparação com as fibras curtas em uma mesma matriz polimérica, o engenheiro da Ticona atribui aos compostos com fibras longas melhor estabilidade dimensional e maior resistência ao impacto. “O material reforçado com fibras longas tem o benefício do baixíssimo coeficiente de expansão térmica, que permite aplicações com exigências de alta precisão dimensional em componentes montados sujeitos à variação de temperatura.” E ainda reduzem peso em relação ao metal.

Coordenador de negócios de plásticos de engenharia para a América do Sul da Basf, Luiz Roxo informa que a tecnologia para incorporação das fibras longas é gerenciada pela Basf alemã. Além de considerar que esse material exibe excelente resistência ao impacto a baixas temperaturas, Roxo ressalta sua maior energia de absorção.

Ele também concorda que as matrizes poliméricas mais aplicadas nessas formulações atualmente são o polipropileno e as poliamidas. E a preferência pelas fibras de vidro se justifica não só pelo baixo custo desses reforços, mas também no fato de, como ele explica, os compostos elaborados com essas fibras possuírem boas propriedades, como baixo coeficiente de dilatação térmica e boa resistência ao impacto e à tração.

O processamento desses compostos no formato de pellets exige alguns cuidados do transformador. Tanto Simielli como Santos recomendam atenção com o cisalhamento. Como o consultor explica, o seu conselho visa a evitar quebras excessivas das fibras, o que provocaria perda de propriedades. Para evitar tais problemas, o engenheiro da Ticona sugere o uso de bicos de injeção maiores e a aplicação de velocidades menores de dosagem com menor contrapressão. Medidas que ajudam a manter as fibras no maior comprimento possível. “Processos mais agressivos quebram as fibras e reduzem as vantagens do composto”, justifica Santos. Ele ainda ressalta que os compostos com fibras longas, porque apresentam menos pontas, agridem menos os equipamentos do que os de fibras curtas.

Plástico Moderno, Semiacabado com fibra contínua de carbono da Ticona para o setor de óleo e gás
Semiacabado com fibra contínua de carbono da Ticona para o setor de óleo e gás

Cardápio recheado – Os transformadores têm à disposição uma ampla variedade de composições com fibras longas. A família desses produtos da Basf, denominada Ultramid Structure, é composta por cinco grades: dois baseados em PA 6 (o B3WG8, com 40% de fibra; e o B3WG10, com 50% de fibra); dois formulados com PA 6.6 (o A3WG8 e o A3WG10, reforçados com 40% e 50% de fibra, nessa ordem); e ainda o A3WG12, de PA 6.6 carregada com 60% de fibra longa.

Roxo tem expectativas muito positivas de crescimento significativo para esses compostos no país, particularmente na indústria automobilística, pois, na opinião dele, esse tipo de material supre as necessidades das montadoras na substituição do metal por peças plásticas, com idêntica garantia de desempenho. “A alta qualidade e a performance são características dos produtos da Basf e as chances de uso dessas soluções de fibra longa são elevadas, não apenas no mercado automotivo, mas em todos os segmentos em que a qualidade e a resistência mecânica sejam indispensáveis”, diz.

Comercializados sob a marca Celstran CFR-TP, os termoplásticos reforçados com as fibras contínuas da Ticona compõem uma grande família de produtos, creditando a si diferenciais como a ampla variedade de fibras, resinas e aditivos, sua experiência em polímeros especiais e a qualidade de impregnação que a sua tecnologia oferece.

De acordo com os requisitos das aplicações, a Ticona disponibiliza formulações que abrangem até os polímeros de alto desempenho classificados no topo da pirâmide, como o poliéter-éter-cetona (PEEK), associados a aditivos e fibras longas de vidro, de aramida ou de aço inoxidável. A empresa assegura que o seu material possibilita o aproveitamento total da força mecânica das fibras de reforço, pode ser reprocessado e reciclado, e ainda facilita projetos de geometrias complexas.

Além dos pellets, a Ticona comercializa os compostos em formatos de fitas, com larguras padrão ou customizadas, de termoplásticos reforçados com fibras contínuas, e ainda semiacabados customizados de fibras contínuas (circular, oval, retangular ou perfis). “Estão disponíveis em qualquer base termoplástica ou tipo de fibra”, diz Simone.

Segundo explica, as fitas e semiacabados visam a aplicações que necessitam de altíssima resistência mecânica, como tubos de alta resistência à pressão de explosão, peças para aviação, carenagens e aplicações na construção civil. As fitas, em geral, são processadas pelo transformador por enrolamento contínuo (filament winding) ou prensagem, enquanto os semiacabados são, quase sempre, fornecidos na forma final de uso.

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