Polipropileno: Avanços tecnológicos sustentam demanda em alta e impulsionam ampliações da resina e do composto

Com taxas de crescimento anuais ao redor de 7% no mundo e algo entre 8% e 10% no mercado brasileiro, o polipropileno sobressai como uma das resinas mais bem-sucedidas da indústria do plástico. Levantamento elaborado pela Comissão Setorial de Resinas Termoplásticas da Associação Brasileira da Indústria Química (Coplast/Abiquim), do consumo aparente brasileiro no primeiro trimestre do ano, aferiu um volume de 314 mil toneladas da resina, alta de 8% sobre o mesmo período de 2007. Na evolução de janeiro a abril, os dados preliminares registram um total consumido de 404 mil toneladas.

Não à toa, os dois fabricantes locais alardeiam investimentos em expansão. Líder, a Braskem inaugurou em abril uma unidade de 350 mil toneladas/ano em Paulínia-SP. O empreendimento absorveu recursos da ordem de R$ 700 milhões e elevou a capacidade de produção da empresa, só de PP, para 1,2 milhão de toneladas/ano.

Sua concorrente, a Nova Petroquímica (nome provisório da Suzano após sua incorporação à Petrobras) desembolsou US$ 80 milhões em um programa de ampliação que contemplou acréscimo recente de 100 mil toneladas anuais na sua unidade de Duque de Caxias-RJ e reverterá, ainda neste ano, na expansão da fábrica de Mauá-SP, de 360 mil para 450 mil toneladas/ano. Até lá, as três instalações (há outra, de 125 mil t/ano, em Camaçari-BA) da empresa estarão aptas a processar um total de 875 mil toneladas/ano de PP.

Além de dilatar a oferta do produto, os investimentos reverteram em mudanças no processo de polimerização com o uso de catalisadores de última geração na unidade de Duque de Caxias. Com a modernização, a Nova Petroquímica ganha maior flexibilidade no desenvolvimento de grades, restritos até então à fábrica de Mauá, e aumenta seu portfólio de produtos.

Motivos há de sobra para justificar tantos aportes na resina, que apresenta uma das mais vantajosas relações custo/benefício. Sua principal característica intrínseca, a baixa densidade, se traduz em maior rendimento por volume adquirido, sinônimo de produtividade para o transformador. Também embute um dos melhores balanços das propriedades de rigidez e impacto. Formulado em compostos, o polipropileno habilita-se à agregação de diversos tipos de cargas e aditivos e esbanja particularidades capazes de desbancar plásticos de engenharia em aplicações de alto rigor técnico, como os exigidos pela indústria automobilística, uma das principais consumidoras dessas receitas. Ainda é passível de moldagem em todos os processos de transformação.

Por trás de tamanha versatilidade, a indústria se move de modo frenético em duas frentes. Na ala das resinas, a corrida visa a aprimorar ainda mais o balanço de suas propriedades de rigidez e impacto, a aumentar a fluidez (sinônimo de ciclos mais rápidos) e a conquistar alta transparência, brilho e barreira, requisitos cada vez mais solicitados, em especial, pelas indústrias de embalagens rígidas e flexíveis.

Na dos compostos, cuja produção supre quase em sua totalidade o setor automotivo, o empenho tem por meta alcançar maior capacidade de absorver impactos, permitir aos projetistas elaborar designs mais complexos, além de conferir às peças moldadas maior estabilidade dimensional, melhor qualidade superficial e facilitar a pintura. Ainda embrionária no país, a nanotecnologia sinaliza potencial para sustentar grande parcela dessa evolução, tanto na resina como nos compostos.

A passos lentos – O transformador brasileiro dispõe de nanocompósitos de PP desde o final de 2006, quando a Braskem e a então Suzano Petroquímica anunciaram os lançamentos, quase simultâneos, com muita pompa e circunstância.

O nanocompósito de PP da Braskem (aditivado com nanopartículas de argila) supera a resina convencional nas resistências química, térmica e mecânica, e na capacidade de barreira a gases, além de oferecer outras vantagens. Para o transformador, esse avanço significa a possibilidade de produzir embalagens “inteligentes”, produtos mais leves, projetos mais arrojados e peças com melhores propriedades.

Plástico Moderno, Sinclair Fittipaldi, gerente de marketing, Polipropileno - Avanços tecnológicos sustentam demanda em alta e impulsionam ampliações da resina e do composto
Fittipaldi: crescimento do PP nos automóveis é significativo

Enquanto comercializa produtos formulados com nanopartículas de prata, com ações bactericida e fungicida, a Nova Petroquímica prepara o lançamento de duas novas linhas nanoestruturadas. Em estágio avançado de desenvolvimento, devem chegar ao mercado nos próximos seis meses. Uma delas promete alta resistência mecânica e ao risco, requisitos muito exigidos pela indústria automotiva; a outra, propriedades antichama. A destinada aos automóveis deverá modelar peças estruturais e semi-estruturais, como painéis, consoles, interior de portas, capa de motor, dutos de admissão, entre outras, informa o gerente de marketing, Sinclair Fittipaldi.

O mercado automobilístico é um dos principais consumidores da empresa. O gerente estima fornecer só para essa indústria em torno de 55 mil toneladas anuais, volume equivalente a algo entre 8% e 10% das vendas ao mercado interno. “O crescimento do setor é significativo. O plástico compõe cerca de 25% do carro e, nessa composição, o PP representa 58%”, calcula Fittipaldi. O polipropileno avança a passos largos, em competição bastante acirrada com os plásticos de engenharia.

As exigências do mercado convergem para quatro pontos, na avaliação do gerente da Nova Petroquímica: preço competitivo e desempenho, essas duas variáveis em sintonia; ganho de competitividade; e logística, a qual, na opinião do gerente, pode se constituir em um diferencial competitivo.

Inseridos no contexto das eternas perseguições do polipropileno, os desenvolvimentos da Nova Petroquímica contemplam copolímeros randômicos aditivados com a última geração de agentes clarificantes da Milliken série NX 8000, que resultam em produtos de altíssima transparência (família Luzz); e polipropilenos com maior resistência à barreira. O hiperclarificante assegura transparência 50% maior em relação ao PP com o agente convencional, entre outros benefícios (ver PM 401, março de 2008, pág. 13). O aprimoramento da barreira é conquista a ser obtida por meio da nanotecnologia e prossegue em fase de desenvolvimento, com promessas de chegar ao mercado no prazo de dez meses, sob a marca Diya.

As pesquisas de laboratório envolvem, ainda, um projeto de maior amplitude, impulsionado pela onda “verde” que se alastra país afora. A Nova Petroquímica planeja produzir propeno derivado da glicerina residual do biodiesel. O processo, desenvolvido em parceria com a Universidade Federal do Rio de Janeiro, foi patenteado com co-titularidade.

O cronograma prevê a conclusão de uma planta piloto até o segundo semestre de 2009 e a entrada em estágio comercial até 2014. A unidade em escala de laboratório deve absorver recursos estimados em US$ 25 milhões. A de proporções comerciais deve receber o dobro de investimentos. “A idéia é produzir 100 mil toneladas/ano de polipropileno com propeno obtido de fonte renovável”, informa o gerente de tecnologia, Pedro Boscolo. Inicialmente, a novidade deve abarcar 10% dos negócios.

Como o polietileno fabricado com eteno derivado da rota alcoolquímica, o polipropileno polimerizado com propeno proveniente da glicerina residual do biodiesel possui a mesma estrutura molecular do PP produzido via rota petroquímica. A vantagem é a de ter matéria-prima retirada de fonte renovável.

Endereço único – Os dois maiores fabricantes de compostos de polipropileno instalados no país, Basell e Borealis, ambos grupos transnacionais, concentram seus negócios nas mãos de um mesmo segmento de mercado: o automotivo. Para a primeira representa 90% dos negócios e para a outra, 80%. A diferença, no caso da Borealis, segue para a linha branca e, no da Basell, eletroeletrônico e outras aplicações especiais.

Plástico Moderno, Liane Lanzoni, diretora de marketing, vendas e desenvolvimento da Borealis, Polipropileno - Avanços tecnológicos sustentam demanda em alta e impulsionam ampliações da resina e do composto
Liane: substituir materiais é o maior desafio

A soma da capacidade instalada das duas, de 109 mil toneladas anuais, hoje abastece com pouca folga as necessidades de seu principal mercado, consumidor de algo em torno de 100 mil t/ano, segundo estimativas de um dos seus fornecedores. Ambas, porém, tocam projetos de ampliação que darão novo fôlego à oferta e ao crescimento esperado na produção de automóveis.

Parceira da Nova Petroquímica, a Basell estréia em setembro uma nova linha que elevará a capacidade das atuais 60 mil t/ano para 80 mil t/ano, toda ela concentrada em Pindamonhangaba-SP, onde também funcionam o centro de desenvolvimento e os laboratórios. O investimento alcança US$ 8 milhões. “A produção brasileira de compostos de polipropileno supre à atual demanda e até as projeções de crescimento para 2012, com previsão de 5 milhões de automóveis”, acredita o gerente de negócios e desenvolvimento da Basell, Ricardo Souza.

A Borealis compra a resina da Braskem, que detém 20% dos negócios da primeira no Brasil, e opera duas linhas que, somadas, atingem o limite de processamento de 49 mil toneladas anuais. A instalação de uma terceira linha, de R$ 18 milhões, prevista para partir em outubro, elevará o volume para 60 mil t/ano. A empresa já acalenta outro projeto de expansão de 10 mil t/ano. A capacidade atual se distribui em Triunfo-RS (25 mil t) e Itatiba-SP (24 mil t).

A terceira linha será acrescentada nesta última unidade. É uma extensão da planta já existente, ampliada com uma nova linha de extrusão adquirida da alemã Werner & Pfleiderer. “É um investimento de longo prazo e precisa ser de altíssima tecnologia para atender às exigências do mercado”, informa Liane Lanzoni, diretora de marketing, vendas e desenvolvimento da Borealis.

Plástico Moderno, Daniel Bahls, gerente de marketing da Borealis, Polipropileno - Avanços tecnológicos sustentam demanda em alta e impulsionam ampliações da resina e do composto
Bahls: composto é desenvolvido sob medida

E por falar em exigência, se a indústria de embalagem persevera pela alta transparência e, em um segundo plano, barreira, a de automóveis entrou numa corrida desenfreada pela redução de peso dos veículos, o que implica autopeças mais leves. Nos carros, resulta em maior eficiência e menor consumo de combustível.

Além do alívio no peso, os fabricantes de compostos têm se desdobrado no desenvolvimento de formulações para atender ainda a outras imposições de seu cliente magno: maior resistência ao risco e aos raios ultravioleta, baixo brilho, menor emissão de voláteis, e, ainda, menos odor e efeito fogging. “Existem vários produtos para atender a essas propriedades, quase 100% formulados sob medida. A montadora manda as especificações e desenvolvemos o composto de acordo com essas exigências. Não dá para aproveitar o desenvolvimento de uma montadora em outra, pois cada qual tem seu próprio conceito, até mesmo para o mesmo grupo de propriedades”, declara o gerente de marketing da Borealis, Daniel Bahls.

No centro de desenvolvimento da Basell, as formulações visam à combinação balanceada de rigidez e impacto com maior índice de fluidez, o que permite a produção de peças de designs mais complexos e com ciclos menores de injeção – sinônimo de maior produtividade. As peças ficam mais leves e o projetista ganha maior flexibilidade no projeto. “A relação rigidez/impacto busca peças com espessuras cada vez mais finas, e isso está diretamente associado a uma maior fluidez, pois, se não tiver fluidez, não se consegue preencher o molde”, explica Souza.

Entre os últimos lançamentos, o gerente menciona produtos de alto desempenho, reunindo rigidez, impacto e fluidez. A título de referência, na década de 80, a fluidez do composto destinado à fabricação de pára-choques era por volta de 3 g/10 min. Dez anos depois, subiu para 10 a 12 g/10 min. Hoje esse índice gira em torno de 30 g/10 min. “E a espessura caiu de 3,5 mm para 2,8 mm”, ressalta o gerente da Basell.

Brechas para expansão – Nas contas da diretora da Borealis, o carro brasileiro carrega, em média, de 32 a 34 quilos do material plástico.

Mas nos países da Europa o volume chega a 70 kg e, no Japão, a 90 kg. Para o gerente da Basell, o interior dos veículos está saturado de polipropileno. O composto substituiu metais e plásticos de engenharia em diversas aplicações consolidadas. Os fabricantes dos compostos de PP agora se armam para conquistar as peças externas. “Esse avanço propiciaria grande ganho de volume e hoje o segmento que está sendo bastante trabalhado é o de pára-lamas, com vantagens para as montadoras de ganho de custo energético e leveza”, comenta Souza, da Basell.

Plástico Moderno, Polipropileno - Avanços tecnológicos sustentam demanda em alta e impulsionam ampliações da resina e do composto
Suporte de pedaleira de PP desenvolvidos pela Borealis

Nos países desenvolvidos, alguns modelos de carros contemplam essas peças no composto poliolefínico. Nas expectativas do gerente da Basell, a disponibilidade dessa aplicação no Brasil é prevista para a próxima década, porém, deve acompanhar o ritmo do andamento dos projetos.

A diretora da Borealis também aposta na evolução dos compostos de PP para os painéis externos, em substituição aos plásticos de engenharia. A empresa atuou com a BMW no desenvolvimento de um conjunto que integra vários componentes: pára-lama com iluminação, além de partes estruturais. “A redução no peso foi de 50%”, comemora Liane. Também o Smart, da Chrysler, embute diversos painéis externos fabricados com polipropileno composto, tais como portas, capôs, pára-choques etc.

Outras tendências – estas mais afeitas à realidade nacional – desbancam os plásticos de engenharia e englobam: coletor de admissão, front end (apóia componentes como ventoinha, faróis e outros sistemas) e suporte de pedaleira. Para os executivos da Borealis, essas conquistas acompanham os avanços do composto, que já consegue suportar temperaturas de até 120ºC a 125ºC.

“O composto de polipropileno é bastante interessante para as montadoras porque é muito versátil e fácil de processar; os desafios estão em conseguir aumentar o volume do material em aplicações do metal e do plástico de engenharia no mercado brasileiro, porque é uma quebra de paradigma, embora já se use no exterior”, pondera Liane.

Plástico Moderno, Ricardo Souza, gerente de negócios e desenvolvimento da Basell, Polipropileno - Avanços tecnológicos sustentam demanda em alta e impulsionam ampliações da resina e do composto
Souza: tendência aponta para redução no número de materiais

A apreensão mundial em cuidar melhor do meio ambiente também impulsiona novas pesquisas. Não é de hoje que a indústria declara sua disposição para reduzir o número de materiais empregados na produção de um veículo a fim de facilitar a reciclagem pós-consumo e aumentar esse índice. A Basell admite preocupar-se nesse sentido. “A idéia é desenvolver um único composto capaz de atender a todas as especificações”, explica Souza.

Ele acredita que essa meta possa ser alcançada já na próxima década. Além de superar os obstáculos de ordem técnica, também será preciso atingir um denominador comum em termos de custo/benefício, visto que um produto capaz de atingir um desempenho tal a ponto de atender a todas as especificações estará muito provavelmente superdimensionado, agregando a peças de menor exigência técnica  requisitos, valor e custos além do necessário. Mas na visão de Souza, a produção de uma única formulação reverterá em uma série de benefícios como contrapeso, entre os quais ganho de escala, portanto, menor custo para o fabricante de compostos; vantagens de logística e de ajuste de máquinas na transformação.

A Toyota constitui um exemplo de montadora disposta a apostar na racionalização do número de produtos. De acordo com Souza, o modelo Corolla carrega os resultados desse desenvolvimento feito totalmente em conjunto com a Basell do Japão.

[toggle_simple title=”HIPERNUCLEANTES REDUZEM DEFORMAÇÕES” width=”Width of toggle box”]

Além do aprimoramento nas tecnologias de polimerização da resina, a evolução do polipropileno também conta com o esforço dos fabricantes de aditivos para melhorar as suas propriedades. Nesse contexto, os agentes nucleantes desempenham papel fundamental na escalada de sucesso do PP. Adicionados à resina, atuam para aumentar a temperatura de cristalização e acelerar esse processo.
O gerente-comercial da América Latina da Milliken, Roberto Guzman, ensina que os nucleantes convencionais hoje disponíveis no mercado ajudam a reduzir os tempos de ciclo, aumentam a rigidez, e apresentam melhor comportamento quanto à resistência ao impacto. Mas ainda geram deformações nas peças, causadas por anisotropia.

Justamente para eliminar essa inconveniência, a empresa criou uma geração de hipernucleantes. Segundo o fabricante, são aditivos capazes de elevar a temperatura e a velocidade de cristalização combinadas com a melhor isotropia e sem perda na resistência ao impacto – garantia de maior produtividade e qualidade das peças, com redução de custos. “Além disso, os integrantes da família de agentes hipernucleantes oferecem possibilidades de melhorar o balanço rigidez/impacto e também a resistência térmica do PP”, ressalta.

Ele explica que os agentes hipernucleantes oferecem uma superfície ideal para as moléculas do PP se ordenarem melhor para a formação dos cristais. Também a forma das partículas dos hipernucleantes contribui para promover um crescimento mais uniforme aos cristais, independentemente da direção do fluxo do fundido dentro do molde. “Tudo isso ajuda o PP a cristalizar mais rápido, mais homogêneo e mais controlado.”

Denominada Hyperform, a família de hipernucleantes é composta por dois produtos, o HPN-68L e o HPN-20E, que podem ser empregados tanto nos homopolímeros como nos copolímeros. De acordo com orientações de Guzman, em geral, são incorporados diretamente na polimerização do polipropileno, mas também podem ser formulados em compostos, masterbatches e dispersões líquidas.

Na opinião do gerente, uma das características mais interessantes do HPN-68L é que, graças à sua potência, o agente de nucleação permite estabilidade de processo independentemente dos pigmentos utilizados, mantendo a produtividade, a redução nos empenamentos, o controle da contração e a maior robustez do processo.

O outro produto foi desenvolvido com particularidades mais afeitas às necessidades de balanço de propriedades, envolvendo rigidez, impacto e resistência térmica. Na opinião do gerente, o HPN-20E possui características que o indicam em especial aos processos de extrusão de chapas e tubos. Mas também consegue nuclear diferentes tipos de polietileno, principalmente para aplicações de sopro, rotomoldagem e filmes de PE linear.

Ao aliar os hipernucleantes ao processo, a cadeia do plástico pode aliviar a pressão exercida pela indústria automobilística por produtos de melhores propriedades mecânicas, estabilidade dimensional e redução de peso.

A última geração de agentes clarificantes desenvolvida pela empresa e lançada no mercado recentemente serviu de trampolim para mais um salto tecnológico do polipropileno em direção às tão almejadas propriedades de alta transparência e brilho. O Millad NX8000 (ver PM 401, março de 2008, pág.13 ) tem aprovação para contato com alimentos e confere à resina um novo patamar de transparência, até mesmo em peças de parede grossa.

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Nano em debate – Que a nanotecnologia chegou para ficar ninguém duvida. No entanto, a despeito dos lançamentos alardeados em linhas de polipropilenos aditivados com nanopartículas, há contestações sobre sua aplicabilidade no curto prazo, em particular no setor automotivo.

A primeira a anunciar novidades nesse campo foi a Braskem, no final de 2006. A fabricante criou uma linha de polipropilenos aditivados com nanopartículas de argila para a qual declarou vislumbrar aplicações nas indústrias automobilísticas e de embalagens, entre outras, oferecendo vantagens de moldar peças com novos designs, menor peso e maior resistência mecânica.

Os produtos disponíveis, porém, não atendem a contento às necessidades da indústria de compostagem, como atesta Liane, diretora da Borealis. Na visão dela, a nanotecnologia está longe de apresentar soluções para o polipropileno composto destinado ao setor automobilístico. E essa análise dela se estende ao mercado global. “A compostagem ainda não é a melhor solução para a nanotecnologia porque destrói algumas propriedades da carga durante o processo. Não é fácil incorporar nanotubos ou argilas lamelares na extrusão sem destruir alguma coisa”, justifica. Para ela, será necessária muita pesquisa até a obtenção de resinas nanotecnológicas que se comprovem em aplicações na indústria automotiva.

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