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A Substituição dos Metais pelos Polímeros

Durante anos foi muito comum associar resistência mecânica e térmica aos metais e ligas metálicas, e continuaria assim se os polímeros se limitassem a PET, PVC e outros polipropilenos do tipo. Mas com o avanço da tecnologia, esse pensamento tem mudado gradativamente conforme a necessidade por materiais mais leves e mais baratos aumentou. Percebeu-se também a necessidade de que esses materiais tivessem a performance equivalente à ligas metálicas como o bronze.

Para-raio polimérico

À parti disso criou-se, por exemplo, o Grivory, desenvolvido pela empresa EMS na Suíça. Trata-se de uma PPA (poliftalamida) reforçada com diferentes componentes como fibra de vidro, fibra de carbono e carga mineral, tendo altíssima rigidez e suportando temperaturas de até 300°C, além de ser fácil de processar. Segue abaixo o link um vídeo mostrando um teste de resistência do Grivory, substituindo um parafuso metálico.

Esse material chega a possuir uma resistência à tração ainda maior que ligas de alumínio e silício, e quase tão alta quanto ligas de zinco, além de ultrapassá-las em quesitos como economia de energia e vida útil. Também possui temperaturas de processamento consideravelmente menores.

 

 

 

Também há um problema muito comum em processos produtivos à base de metais, que é o acabamento. Sobram rebarbas que precisam ser removidas, pode haver necessidade de fazer a usinagem da peça, dependendo da utilização o metal precisa ser temperado e tratado com calor para obter a resistência desejada, polido, entre outras coisas. Já com polímeros, falando de forma mais geral, o processo produtivo pode ser composto de apenas uma etapa, que é a formatação do produto em seu molde, talvez necessitando de uma mínima finalização. Isso reduz consideravelmente os custos da produção incluindo mão de obra. Um exemplo do ganho real que o Grivory pode proporcionar é o caso em que um parafuso de aço inox que possuía um custo de R$ 1,50 por unidade foi substituído por Grivory GVX-7H, passando a ter um custo de R$ 0,05 por unidade.

Por mérito de informação quanto à redução de densidade que o material pode proporcionar, enquanto o aço possui uma densidade de 7,9g/cm3 e a do alumínio é 2,7g/cm3, a densidade dos tipos de Grivory fica em torno de 1,5g/cm3.

Agora, vamos avaliar alguns benefícios:

Portanto, já temos os seguintes motivos para substituir metais por polímeros:

– Redução de peso;

– Redução de custo;

– Redução de processos produtivos.

E ainda há alguns que não foram citados, como:

– Versatilidade estética;

– Resistência à corrosão;

– Redução dos custos com compostos químicos.

Vamos tomar como exemplo a produção de uma alavanca. Se for metálica, necessitará de oito processos de fabricação diferentes e de 4 operadores, enquanto uma polimérica  precisa apenas da injeção de molde e um operador. A estimativa de economia gira em torno de 40% nesse caso específico.

Se um carro possuir o máximo de aproveitamento polimérico possível, ele vai passar a usar menos combustível para se locomover, pois facilitará o trabalho do motor em relação ao peso do veículo, o que também reduz a emissão de CO2 no ambiente. Isso também se estende à bens de consumo e ao meio industrial.

Também temos o Celstran, um termoplástico de fibra longa reforçada, que se diferencia pela elevada performance térmica, alta resistência a impacto (inclusive superior ao alumínio nesse quesito) e a fluência, além de possuir seu coeficiente de dilatação semelhante ao do aço.

Também é constantemente aplicado à produção de peças de veículos, como o para-choque. É possível, dessa forma, reduzir o peso da porta de um carro em até 8kg substituindo o aço pelo Celstran. Se aplica também na área da construção civil e até mesmo na aeroespacial.

Nisso também se aplica o PPS (polisulfeto de fenileno), porém ele vai mais além, podendo participar da fabricação de eletrodomésticos, eletrônicos e fibras técnicas.

Ele é uma ótima escolha para demandas de alta temperatura em uso contínuo, resistência química à solventes, ácidos e bases sob alta temperatura, não possuindo solvente conhecido até 200°C, e também para demandas de baixa permeabilidade e resistência à hidrólise. Possui elevada dureza e rigidez.

Na sua utilização, pode haver mais de 40% de redução de peso e 25% de redução de custo na substituição do alumínio.

Apesar de para alguns o uso do plástico para tarefas de alta resistência, por exemplo, parecer algo duvidoso, escolhendo o componente certo, é possível se beneficiar aos montes fazendo a substituição dos metais pelos polímeros, principalmente na parte que envolve a facilidade da produção, e o investimento na área pode valer muito a pena.

 

 

 

 

Fontes:

http://masterpolymers.com.br/material-plastico-para-substituicao-de-metais/

http://www.ima.ufrj.br/wp-content/uploads/2014/10/Polimeros-de-Alto-Desempenho-para-substitui%C3%A7%C3%A3o-de-Metais.pdf

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