Desafios do Plástico no Carro Elétrico

Requisitos técnicos ficam mais rígidos e advento do carro elétrico gera desafios adicionais

– Desafios do Plástico no Carro Elétrico: A substituição de outros materiais pelo plástico ocorre desde os anos 60 nas peças presentes nos automóveis. A iniciativa proporciona a produção de veículos mais leves e econômicos, objetivo perseguido de forma incansável pela indústria automobilística. O uso do plástico também permite o aproveitamento de processos de fabricação mais fáceis e econômicos do que os utilizados com outros materiais, além de permitir aos projetistas adotar designs de veículos mais arrojados.

Como os itens fabricados pela indústria de autopeças atuam em condições rigorosas de desempenho, as resinas utilizadas em muitas aplicações necessitam de elevado grau de sofisticação. O desafio tem sido enfrentado com muitos investimentos pelas gigantes do mundo químico, que têm preocupação constante na pesquisa e desenvolvimento de novas formulações. São empresas como Basf, Covestro, Solvay, Radici, DuPont e a brasileira Braskem, entre outras.

Desafios do Plástico no Carro Elétrico
Ilustração da Covestro mostra integração de plásticos com novas demandas automotivas

As novidades apresentadas para os clientes do setor são constantes. Não por acaso. Onde se encontram instalações da indústria automobilística se desenvolve um milionário nicho de mercado para o setor de transformação.

No Brasil, por exemplo, no primeiro semestre deste ano foram fabricados 1,47 milhões de veículos automotores, de acordo com a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores (Anfavea). Some-se ao plástico utilizado nesse volume de veículos novos o das peças comercializadas pelo mercado de manutenção e se chega a números para lá de expressivos.

De acordo com Nicolai Duboc, responsável por desenvolvimento de negócios de polipropileno da Braskem, o segmento automobilístico é de grande relevância para a empresa, tanto por seu porte quanto pela contribuição do plástico na evolução sustentável do setor.

“Ao todo, cerca de 4% da nossa produção de resinas (PE, PP e PVC) é destinada para este mercado anualmente, para as mais variadas aplicações”. Ele informa que, em média, um automóvel possui hoje em torno de 50 kg de peças e acessórios feitos de resinas termoplásticas, quantidade que substitui em torno de 350 kg do aço usado anteriormente.

Josimar Fazolare, diretor de marketing e vendas na América do Sul da Solvay, lembra que, em volume de vendas, o setor automotivo representa a maior fatia de mercado para a companhia atualmente. Pensamento similar tem Murilo Feltran, gerente de marketing e produto de materiais de performance da Basf.

“O setor automobilístico é o que mais demanda os plásticos de engenharia da Basf. Eles estão presentes em praticamente todo o veículo, como nos acabamentos da parte interna e na parte mecânica, em peças como embreagem, acelerador, câmbio e outras”. Outros profissionais ligados a outras marcas dão depoimentos que seguem a mesma toada.

Plástico Moderno - Fazolare: faróis mais potentes trocam o PC pelas sulfonas
Fazolare: faróis mais potentes trocam o PC pelas sulfonas


Plástico no carro elétrico: Resinas e especialidades

A Braskem oferece diversas opções de resinas para o segmento automotivo. Entre elas, Duboc ressalta o polietileno, utilizado em tanques de combustível, reservatórios e dutos. “Os principais grades utilizados nestas aplicações são os HS4506, HS4606A, HS5407 e GF4950, GF4950HS”. O polipropileno é bastante utilizado em para-choques, painéis de portas e outros componentes.

“Na linha de polipropileno, os carros-chefes são os copolímeros de alto teor de borracha (CP396XP, CP295 e EP200K), que tem como finalidade trazer propriedades diferenciadas de resistência ao impacto”. Ele também cita fórmulas desenvolvidas para aplicações mais técnicas, como a CP 393, de ótima estabilidade dimensional, e a TI2900C, que permite bom fluxo durante os processos de transformação, de modo a eliminar marcas em peças grandes de espessura fina.

O executivo também destaca a linha Amppleo, resina de polipropileno com propriedade de High Melt Strength (alta resistência do material fundido), desenvolvida para a produção de espumas. “A família de resinas modificadas de EVA (copolímero de etileno e acetato de vinila), comercializada sob a marca Evance, pode ser customizada para cada tipo de aplicação e tem o setor automotivo como um de seus segmentos foco”. No campo do PVC, a empresa fornece um compósito com pó de MDF. “Com alta durabilidade, maior leveza e 100% reciclável, essa ‘madeira plástica’ se apresenta como solução para aplicações como carrocerias e pisos de ônibus e caminhões”.

A Braskem também oferece ampla gama de produtos químicos usados na produção automotiva em tintas, lubrificantes, pneus e borrachas, peças internas e até nas carrocerias dos veículos. Entre eles, a linha de resinas hidrocarbônicas Unilene, indicadas para a produção de compostos de borracha de alto desempenho. “Esse produto é amplamente utilizado na produção de pneus”, informa Rafael Segatto Catelan, gerente de contas na área.

Plástico no carro elétrico: especiais e poliamidas


Dois são os segmentos de produtos oferecidos pela Solvay para a indústria automobilística, o de polímeros especiais e o das poliamidas. “Com o nosso amplo portfólio de polímeros especiais, atendemos demandas de todas as tecnologias de mobilidade disponíveis no mercado nacional e internacional, seja ela com carros impulsionados por motores a combustão interna, elétricos ou híbridos”, informa Fazolare.

Desafios do Plástico no Carro Elétrico
Emy: PA 6.6 avança quando se busca resistência superior

Como exemplo, ele cita o Ryton XE PPS (sulfeto de polifenileno), que oferece excelente oportunidade para extrudar tubos, substituindo metal, elastômeros ou soluções à base de poliamida que atingiram limitações de desempenho.

“Essa aplicação está sendo adotada por clientes na Europa e encontra-se na fase de desenvolvimento no mercado brasileiro”. Outra linha em desenvolvimento é a das sulfonas com a marca Veradel, que atendem os requisitos técnicos do setor de iluminação dos autos. “O Veradel oferece maior proteção térmica comparada aos policarbonatos e materiais similares. Essa característica é importante, uma vez que os novos autos estão utilizando lâmpadas com cada vez maior potência”.

Plástico Moderno - Válvula termostática feita de poliftalamida (Amodel)
Válvula termostática feita de poliftalamida (Amodel)

Outros materiais bastante procurados são os polímeros cristalinos Amodel (poliftalamida – PPA), IXEF PARA (poliarilamida) e OMNIX HPPA (poliamida de alta performance). Na família das sulfonas, ele aponta o Tecnoflon FKM (fluorelastômero). “As principais características dessas linhas são alta resistência térmica, química e mecânica. São destinados a diferentes aplicações em peças de alta exigência”.

“Na área de poliamidas, a PA 6.6 comercializada com a marca Technyl tem sido bastante procurada, em especial nas situações que exigem manutenção de resistência à tração ou flexão e alta rigidez estrutural, mesmo em condições de umidade e elevadas temperaturas ou superior resistência a combustíveis, fluido do sistema de arrefecimento e outros agentes químicos”, explica Emy Yanagizawa, diretora comercial para as Américas de poliamidas de alto desempenho.

No Brasil, a Solvay desenvolve grades para novas aplicações de poliamidas em seu laboratório de pesquisa e inovação em São Bernardo do Campo-SP. “Também utilizamos soluções desenvolvidas em outras plantas industriais, notadamente nas unidades localizadas na Ásia”. A diretora anuncia como novidade a chegada do Technyl AR 100 Black, poliamida 6.6 de alta fluidez e ótimo acabamento superficial.

Plástico Moderno - Feltran: todas as partes dos carros usam algum plástico
Feltran: todas as partes dos carros usam algum plástico

Novas poliamidas

Plásticos de engenharia com propriedades mecânicas, físicas e químicas diferenciadas são as atrações oferecidas pela Basf. De acordo com Feltran, esses materiais possuem características que se adequam às diferentes aplicações. No caso de peças que trabalham próximas dos motores, por exemplo, existem fórmulas com elevada resistência a temperaturas.

A leveza aliada ao desempenho mecânico é outro fator importante, permite que sejam produzidas peças mais maleáveis e de fácil tratamento com características similares às fabricadas com aço. Entre os plásticos mais procurados da empresa estão os das marcas Ultramid (linha formada por poliamidas 6, 6.6 e 6.10), Ultradur (produtos com politereftalato de butileno ou PBT), Ultraform (poliacetal ou POM) e Ultrason (polissulfona, poli-éter-sulfona ou polifenilsulfona).

A empresa apresenta três lançamentos na linha de poliamidas Ultramid. Uma das novidades é a poliamida semicristalina Ultramid Vision, que combina a transparência à luz com uma baixíssima dispersão.

“É a primeira do mundo para componentes semitransparentes ou transparentes indicada para ambientes com muitos desafios químicos. Ela resiste aos raios ultravioleta, às altas temperaturas, aos riscos, a ataques químicos e atende os requisitos de segurança ao fogo”. A solução pode ser usada em diversas áreas de aplicação, sendo recomendada especialmente para peças de controle visual, iluminação ou design de luz.

Outro plástico de engenharia colocado no mercado recentemente é o Ultramid Advanced T2000, que combina resistência mecânica e dielétrica (isolação elétrica) a altas temperaturas. “Baseado em PA 6T/6.6 ele possui estrutura química parcialmente aromática, tornando-se a solução ideal para peças que demandam elevadas rigidez e resistência mecânica de forma constante em uma ampla gama de temperaturas, combinadas à resistência térmica e à umidade, além de propriedades opcionais de retardância a chamas”.

A série de poliamidas Ultramid Deep Gloss passa a ser disponível também em cores. “O material que fez sucesso na cor black piano, está abrindo possibilidades para projetos mais versáteis de interiores de carros, com cores contrastantes e que seguem tendências de mercado”. Feltran explica que a série possui excelentes propriedades, como resistência a riscos, radiação UV e atmosferas sujeitas a ataques químicos. “O alto nível de brilho reproduz estruturas com detalhes fiéis e permite a mistura bem contrastante de luz e sombra, sem revestimento adicional”.

Altas temperaturas

A Lanxess possui ampla gama de produtos destinados à indústria automobilística. Os materiais da empresa mais procurados são os que aliam alta rigidez e resistência mecânica, bem como suportam altas temperaturas ao longo do tempo com o mínimo de perda de propriedades mecânicas.

“Nesse caso, a PA 6 se destaca frente a PA 6.6, pois resiste mais a temperatura de aplicação contínua”, informa Anderson Maróstica – gerente de desenvolvimento de aplicações e suporte técnico. Um exemplo dessas poliamidas é o Durethan BKV60H2.0EF 900116, material que possui elevado módulo de elasticidade e mantém elevadas propriedades mecânicas com envelhecimento térmico de 170ºC durante mil horas.

Desafios do Plástico no Carro Elétrico
Maróstica: PA 6 resiste à alta temperatura por mais tempo

“A linha XTS1 – Xtreme Thermal Stability está sendo aplicada no desenvolvimento de motores turboalimentados, onde a exigência de temperatura de aplicação contínua pode ultrapassar os 200°C”, informa. A empresa também oferece o Durethan BKV30XTS1 (PA 6 com 30% de fibra de vidro). “Ele é capaz de manter a propriedade de resistência à tração após 3 mil horas de uso a 200°C”. A linha XTS2 foi desenvolvida para suportar temperaturas até 230°C.

Plástico Moderno - Duto de ar feito de Hytrel reduz vibração em motores turbinados
Duto de ar feito de Hytrel reduz vibração em motores turbinados

Uma das preocupações da empresa é auxiliar os clientes no desenvolvimento de projetos. Por meio de análises estruturais, uma das metas é se chegar ao design ideal das peças a serem fabricadas. Um exemplo se deu no desenvolvimento de pedais de freio híbridos, executado para uma montadora cujo nome é mantido em sigilo. “Os pedais possuem estrutura de metal e todos os demais detalhes fabricados com o Durethan BKV60H2.0EF 900116, PA 6 com 60% de alta fluidez. A solução permitiu reduzir o peso da peça em torno de 30% quando comparado com o pedal feito totalmente de metal, além da redução no custo de fabricação”.

Plástico Moderno - Vides: união de gigantes gerou um portfólio diversificado
Vides: união de gigantes gerou um portfólio diversificado

Plástico no carro elétrico: portfólio complementado

Fruto de sua fusão com a Dow, a nova DuPont viu seu portfólio de produtos para o segmento automobilístico mais forte e diversificado com a incorporação dos produtos da Dow Automotive.

“Nossa linha de produtos para esse segmento é formada por resinas, adesivos e lubrificantes”, informa Thiago Vides, gerente de vendas.

O executivo destaca a linha de produtos para mobilidade para mobilidade avançada chamado AHEAD (acelerando a condução autônoma híbrida-elétrica), cujo aumento de procura se mostra bastante satisfatória.

“Os produtos desta carteira fornecem soluções inovadoras para a ponderação da luz, componentes da bateria/montagem, gerenciamento térmico/segurança, motores elétricos e outras aplicações”.

Vides também chama a atenção para as propriedades do Hytrel, termoplástico elastomérico à base de poliéster. Para exemplificar a utilidade do material, cita o case da fabricação de dutos de ar automotivos produzidos por sopro e voltados para melhorar o desempenho do motor turboalimentado. Nessa aplicação, substitui metais ou borrachas.

“O duto cumpre sua tarefa de forma eficiente, resiste a vapores de óleo e combustível, temperaturas até 180°C e vibrações constantes, mantendo o sistema em ótimas condições de funcionamento”. O gerente aponta outras vantagens obtidas com o projeto do duto. “O Hytrel permite redução de peso do componente”. Além da leveza, ele cita o custo de produção. “A produção elimina múltiplos componentes intermediários, necessários com outras matérias-primas”.

Plástico no carro elétrico: PC, PU, revestimentos

A Covestro, nome da empresa formada a partir da antiga divisão de materiais especiais da Bayer, atua em diversas frentes para atender a indústria automotiva. A importância dada pela empresa ao setor é tanta que ela chegou a desenvolver um carro elétrico conceitual, todo elaborado a partir do uso do plástico. A empresa oferece uma série de materiais específicos para revestimentos, adesivos, espumas, filmes e compósitos que podem ser aproveitados em peças o interior e exterior dos veículos, iluminação, estofamento e protetores para baterias de carros elétricos, entre outras aplicações.

Plástico Moderno - Carro elétrico conceitual da Covestro é feito de plásticos
Carro elétrico conceitual da Covestro é feito de plásticos

Com as marcas Makrolon e APEC, a empresa comercializa policarbonatos que podem ser aproveitados em uma série de aplicações. Entre as características desses materiais, se encontram durabilidade, resistência e possibilidade de substituição de metais com a respectiva redução de peso, além de permitir aos projetistas grande liberdade de desenvolvimento de design. Outro destaque fica para a linha de Bayblend, formada por diversas formulações de blendas feitas a partir da adição de policarbonato a outros materiais (ABS, ASA ou SAN), cujas características atendem a uma série de aplicações.

As espumas rígidas de poliuretano são produtos tradicionais da empresa. Elas podem ser aproveitadas na produção de tetos, displays, componentes nos quais se acondicionam alto-falantes ou como isolamento térmico. Também de poliuretano, as espumas flexíveis são utilizadas na produção dos assentos. Outro foco de atuação da empresa é o fornecimento de endurecedores feitos a partir de produtos biológicos voltados para revestimentos. O produto, aplicado recentemente de forma pioneira em um corpo de teste de um modelo de automóvel da Audi, proporciona maior proteção e resistência a arranhões.

Resistência térmica

Os principais produtos comercializados pela Radici para o mercado automobilístico são as poliamidas da marca Radilon (PA 6, PA 6.6, PA 6.10 e PA 6.12).

“Eles apresentam excelentes propriedades mecânicas, resistência a altas temperaturas de utilização contínua e elevada resistência química. São materiais com desempenho estrutural para a substituição do metal”, resume Luis Baruque, gerente de marketing e desenvolvimento para o mercado automotivo sul-americano.

Hoje, a maior preocupação da empresa tem sido a de desenvolver novos grades com alta resistência térmica, que mantenham propriedades mecânicas ao longo do tempo quando submetidos a elevadas temperaturas de trabalho. “Para aplicações desse tipo lançamos duas novas linhas de produtos”, informa o gerente. Um deles é o Radilon Aestus T.

“Trata-se de um PPA com elevada temperatura de fusão e distorção sob carga, possui reduzido índice de absorção de umidade e excelente resistência ao envelhecimento quando em contato com ar, etilenoglicol e gasolina com álcool”. O outro é o Raditeck P. “É um PPS com excepcional resistência química e térmica, excelente estabilidade dimensional e propriedades antichama”.

Mais leve, carro emite menos CO2

O plástico vem sendo bastante criticado por ambientalistas, não raro é apontado como o maior “vilão” entre os materiais causadores da poluição. Em defesa do material, alguns fabricantes têm adotado medidas as mais variadas em busca da redenção da imagem. Uma dessas iniciativas partiu da Braskem, promotora de um estudo inédito para provar que o plástico, quando utilizado em segmentos industriais importantes, pode atuar como fator de redução das emissões de gases causadores do efeito estufa.

De acordo com este levantamento, o uso de plásticos na frota de automóveis brasileira, graças à redução de peso que proporciona aos veículos, na última década evitou a emissão do equivalente a 126,5 milhões de toneladas de CO2. O número é semelhante à quantidade de gases de efeito estufa emitida pela República Tcheca em 2013, quando o país tinha cerca de dez milhões de habitantes. Pelo estudo, um automóvel médio de mil quilos, por exemplo, tem 11% do seu peso em plástico. Sem polímeros entre as peças, o peso do veículo chega a ser 16,5% maior.

Divulgado no ano passado, o trabalho foi desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Avançados de Gestão de Produção (SAGE/COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro e revisado pela KPMG.

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