Materiais plásticos sintéticos
Historial do surgimento do plástico
O termo plástico tem origem numa palavra grega
do grego (plastikós) e exprime a característica dos materiais quanto a
moldabilidade (mudança de forma física). Adota-se este termo para identificar
materiais que podem ser moldados por intermédio de alterações de condições de
pressão e calor, ou por reações químicas.
O primeiro evento que levou à descoberta dos
plásticos foi o desenvolvimento do sistema de vulcanização, adicionando enxofre
à borracha bruta. A borracha tornava-se mais resistente ao calor.
Depois
foi a criação do trinitrocelulose, com a adição de ácido sulfúrico e ácido
nítrico ao algodão. O nitroceluloide era altamente explosivo e passou a ser
utilizado como alternativa à pólvora. Posteriormente, foi desenvolvido o
celuloide com a adição da cânfora.
Esse
novo produto tornou-se matéria-prima na fabricação de uma grande variedade de
produtos como dos filmes fotográficos, bolas de sinuca, placas dentárias, etc.
Em
seguida criou-se a baquelite, primeiro polímero realmente sintético, podendo
ser considerado, portanto, o primeiro plástico. Era resultado da reação entre
fenol e formaldeído, tornando-se útil pela sua dureza, resistência ao calor e à
eletricidade.
Com o
passar dos anos criou-se um novo tipo de plástico: a poliamida, comercialmente
chamada de Nylon, e ainda foram criados outros, como o dácron, o isopor, o
poliestireno, o polietileno e o vinil. Nesse período, os plásticos se
difundiram no cotidiano das pessoas de tal forma a não ser possível imaginar o
mundo de hoje sem eles.
A extração, o
trabalho e o emprego dos metais e em particular, do ferro, caracterizam a atividade
humana ao longo de milhares de anos. Em contrapartida, os materiais plásticos
nasceram em pleno século XX fazendo com que, desde mais pouco de 30 anos, o seu
desenvolvimento e aperfeiçoamento criasse novas possibilidades de aplicação
chegando a penetrar naqueles domínios que pareciam somente reservados aos
metais.
Podemos
mesmo afirmar que é muito ariscado fazer-se qualquer previsão sobre o futuro
desta indústria na economia mundial, porquanto continuamente, se fazem
descobertas de novos produtos, sua utilização e aplicações com a consequente
maquinaria necessária para a sua elaboração e transformação.
Atualmente, a sua produção é superior a de qualquer metal não ferroso,
incluindo a do alumínio, cuja produção mundial se desenvolveu nos últimos
quarenta anos, tão rápida e similarmente, como a dos plásticos.
As últimas
estatísticas davam como principal produtor os Estados Unidos da América do
norte seguido, de perto, pela Alemanha ocidental, Inglaterra, Japão, França e Itália.
Definições e classificações
Os
materiais plásticos fazem parte do grupo das substâncias não metálicas.
Geralmente este material não tem estrutura cristalina sendo, a maior parte das vezes
amorfos. E, assim, sob designação de materiais
artificiais ou materiais plásticos
se classificam em grupo determinado de substâncias orgânicas cujas moléculas
são particularmente grandes, embora não seja visível ao microscópio; essas
moléculas são designadas por macromoleculares
e pelas respectivas dimensões é possível classificar estes materiais assim
como a sua capacidade de sofrer deformações o que caracteriza a sua plasticidade.
Podemos
classificar os materiais plásticos conforme a sua origem ou modo de preparação
e, assim teremos:
- Materiais plásticos de origem animal ou vegetal;
- Resinas sintéticas termoendureciveis;
- Resinas sintéticas termoplásticas;
- Plásticos sintéticos diversos.
Os
materiais plásticos de origem animas são obtidos a partir da caseína, como a galalite que não é inflamável, nem é atacado pelo álcool, benzeno
ou gorduras.
Os
materiais plásticos de origem vegetal são obtidos a partir da celulose que é o constituinte essencial
da matéria vegetal, em particular do algodão, como a celuloide, muito combustível, e os seus derivados, não inflamáveis
mas sensíveis a humidade.
Os
restantes materiais plásticos, ou seja, as resinas sintéticas, são obtidas a
partir de produtos da química orgânica como o fenol, o formol, a ureia, a
glicerina e ésteres diversos.
Elaboração dos materiais plásticos
Todos
os materiais plásticos são elaborados por processos químicos muito complexos
absolutamente fora do âmbito do nosso estudo. No entanto, para melhor
compreendermos a sua fabricação e subsequente utilização daremos, apenas, umas noções
elementares sobre a sua elaboração.
As resinas termoendureciveis não são
plásticos senão no decurso da operação de moldagem que sofrem no molde. Sob a influência
da pressão e da temperatura as reações químicas produzidas formam uma estrutura
reticular irregular a três dimensões. Esta é uma operação de endurecimento e as
resinas são, relativamente frágeis. Por esta razão são, quase sempre, comprimidas
com outras substâncias que desempenham o papel de aglutinantes tais como a serradura, fibras de amianto ou fibras
têxteis que lhes conferem consideráveis propriedades de resistência e dureza.
As
principais resinas sintéticas termoendureciveis são:
Fenoplastos –
Obtidos a partir do fenos e do formos. São facilmente fusíveis e solúveis num
grande número de líquidos orgânicos. Boa facilidade de moldação permitindo
obter as mais variadas peças e objetos com interessantes propriedades físicas,
químicas e mecânicas. Com um aglutinante de fibra de vidro pode obter-se um
material plástico com uma tensão de rotura de até 80. São bons isoladores,
donde a sua larga utilização na indústria elétrica.
Aminoplastos
– Obtidos em grande parte, da condensação do formol com a ureia, sendo solúveis
num grande número de dissolventes como o álcool e os ésteres, o que permite a obtenção
de resinas transformáveis em filme perfeitamente incolores e transparentes.
Resinas gliceroftálicos –
Obtidas pela condensação da glicerina e do ácido ftálico. Geralmente, são
utilizadas em associação com produtos naturais como o óleo de linhaça, o óleo
de rícino, o óleo de soja, etc. são caraterizadas pela sua resistência a luz e
as intempéries.
Os
materiais vazados em moldes não necessitam, em geral, de qualquer trabalho
ulterior de acabamento. Os materiais prensados e entregues ao comercio sob a
forma de placas, tubos e barras perfiladas podem ser trabalhados com ferramenta
de corte.
As
qualidades de resistência destes materiais dependem, principalmente, do
aglutinante utilizado. Assim, podem empregar-se materiais plásticos endurecidos
para peças de construção submetidas a pequenos e médios esforços, até a chamada
madeira dura, tela dura e papel duro
muito indicado para peças submetidas a esforços consideráveis como rodas de
engrenagens, chumaceiras, e peças de automóveis.
As resinas termoplásticas apresentam as
suas macromoléculas não em forma reticular mas sim em catenária, ou em cadeia.
Estas resinas não perdem a sua forma mesmo em caso de aquecimentos repetidos.
Sob a ação de temperatura altas elas amolecem e passam do estado duro a um
estado elástico com a consistência da borracha macia. Neste estado pode-se
dar-lhes a forma que se deseja, forma essa que se mantém após o arrefecimento a
temperatura inferior à que provocou o amolecimento. No entanto, se reaquecermos
o material termoplástico acima daquela temperatura critica vemo-lo retomar a
sua forma primitiva. Esta é, portanto, uma deformação puramente plástica.
As
principais resinas sintéticas termoplásticas são:
Resinas vinílicas –
obtidas pela polimerização do cloreto vinílico, gás incolor e facilmente
condensável. São inodoras, não inflamáveis e muito resistentes aos agentes
químicos. Existem numerosas variedades apresentando propriedades tão diferentes
que a sua aplicação estende-se a todos os ramos de atividade econômica atual.
Resinas de poliestireno –
obtidas a partir do estireno ou vinilbenzeno que se polimeriza. O poliestireno
oferece-se ao comercio sob a forma de folhas, chapas, barras, tubos, em grãos
ou em pó, a fim de ser trabalhado isoladamente ou com aglutinante. As suas
propriedades variam muito. São, sobretudo, bons isoladores elétricos e resistem
notavelmente aos ácidos e as bases. Possuem grande facilidade de moldação.
Resinas metacrílicas –
obtidas a partir da polimerização de ésteres do ácido metacrílico. São
transparentes, leves e muito resistentes. O vidro acrílico fornece-se em chapas,
folhas, tubos e perfilados e, ainda, como massa destinada a fundição injetada
para fabricação em grande escala.
Processo de trabalho dos materiais plásticos
Os
materiais plásticos apresentam-se sob a forma de resinas vazadas, de chapas, de
tiras, tubos, materiais estratificados ou em pó destinado a moldação.
Os
trabalhos dos materiais plásticos em forma de chapas, tiras ou tubos depende
das qualidades do mesmo visto que existe para cada qualidade condições ótimas
de trabalho. Deste modo, vejamos em resumo, os processos gerais de trabalho a
que podem ser submetidos.
Corte –
As chapas finas ou folhas cortam-se a tesouras com os derivados celulósicos e
as resinas vinílicas. As chapas grossas são cortadas a serra circular ou a
serra de fita. Se o material é inflamável a velocidade da serra terá de ser
reduzida. Assim, por exemplo, se abrem os dentes dos pentes.
Forramento –
pode-se efetuar com a saca-bocados após prévio aquecimento durante alguns
segundos da peça a furar, ou com brocas de aço rápido para a galalite,
fenoplastos e aminoplastos.
Torneamento –
pode efetuar-se em tornos de metais com velocidades de corte na ordem do 25 a
30m/min, sobre tubos e varões em galalite.
Dobragem, estiragem e estampagem –
podem ser realizadas sobre plásticos celulósicos, galalites, resinas
termoplásticas e celuloide, após o amolecimento prévio em agua quente durante
alguns minutos. A estampagem executa-se por meio de prensas, com molde e contramolde,
aquecidos estes eletricamente e com comando por uma alavanca manual.
Sopro e soldadura –
o processo de sopro como no fabrico do vidro, só se aplica aos materiais mais
termoplásticos susceptíveis de se colarem, por simples aquecimento a vapor como
o celuloide, o acetato de celulose e as resinas vinílicas. A soldadura ou
colagem é realizada, muitas vezes com o auxílio dum dissolvente com a acetona
que se elimina por evaporação.
Polimento –
os materiais plásticos permitem obter superfícies lizas e brilhantes. O alisamento
efetua-se numa roda de trapo embebido em agua contendo, em suspensão, pó muito
fino de pedra-pomes e redondo a várias centenas de rotações por minuto. O
polimento é realizado numa roda de pele de camurça esfregada com uma pasta de sebo
e Trípoli fino.
Metalização e impressão –
pode ser utilizada a galvanoplastia na metalização de objetos em plástico como
o pratear e o doirar. Também se pode imprimir com o auxílio duma tinta obtida a
base de óleo de rícino cozido com pigmentos apropriados.
O
trabalho de materiais plásticos em pó consiste na sua moldação sendo mais utilizados a
moldação por compressão, moldação por injeção e a extrusão.
Moldação por compressão –
consiste em exercer uma forte pressão sobre o material na resina sintética, em
forma de pó, colocado no molde previamente aquecido.
Se a
substancia é termoplástica a que arrefecer o molde antes de se retirar a peça
moldada a fim de se evitar qualquer deformação.
Se a substância é termoendurecivel a desmoldagem pode efetuar-se a
quente.
Este último
caso é mais vantajoso pois os moldes podem ser de aço e devem retirar as
enormes pressões da ordem das várias centenas de toneladas a 200°C. Devem
também possuir uma grande resistência a corrosão e permitir a obtenção de
superfícies o mais lisas possível.
São
utilizadas prensas mecânicas com motor ou prensas hidráulicas, ais possantes
Muitas
vezes faz-se um pré-aquecimento, antes da moldação, a fim de eliminar os gazes
oclusos, por meio de raios infravermelhos, ou por processos elétricos.
Moldação por injeção –
este processo de trabalho dos materiais plásticos consiste em enviar o pó a
moldar para um cilindro no qual, sob a ação do calor, ele se torna viscoso.
Daqui, é empurrado a grandes velocidades por meio dum êmbolo através dum
pequeno orifício para dentro do molde.
O êmbolo
pode ser acionado por ar comprimido ou por pressão de óleo (hidraulicamente).
São trabalhados por este processo os acetatos de celulose, as resinas
poliestirénicas, as resinas vinílicas e as metacrílicas.
Extrusão –
os atuais processos técnicos de fabricação por extrusão do material são
idênticos ao de injeção. Simplesmente no processo de extrusão o material
fabricado sai pronto e duma maneira continua em forma de chapa, varão redondo
ou retangular, ou tubo, e meio amolecido, sendo continuamente impelido através
do orifício da câmara de aquecimento. Assim, o pó plástico entrando na câmara
de aquecimento é impelido pelo parafuso sem-fim e vai-se transformando numa
massa viscosa devido ao aquecimento, acabando por sair através do furo que lhe dá
a forma requerida. Depois entra numa cadeia transportadora onde arrefece e é
cortado automaticamente no tamanha desejado.