sexta-feira, 5 de julho de 2013

Aspectos Químicos


Veja um guia completo sobre essa resina na edição de Junho 2000 da revista Plástico Industrial, pág. 48-61

Antonio Augusto Gorni

Editor Técnico, Revista Plástico Industrial




P.E.T. - POLI(TEREFTALATO DE ETILENO)


. Introdução

  • Plástico da família do poliéster.
  • Mero: ácido tereftálico ou tereftalato de dimetila e glicol etilênico.
  • Principais propriedades:
    • Boa resistência mecânica térmica e química;
    • Boas propriedades de barreira: absorção de oxigênio é de 10 a 20 vezes menor que nos plásticos “commodities”;
    • Fácil reciclabilidade.
  • Produção brasileira em 1998: 143.000 t.
  • Trata-se de um polímero de engenharia que, graças ao contínuo aperfeiçoamento de seu processo de fabricação e à enorme aceitação na fabricação de garrafas de refrigerante, acabou mudando de status: passou de plástico de engenharia para commodity.
  • Aplicações:
    • Como garrafas para bebidas carbonatadas, óleos vegetais, produtos de limpeza, etc.;
    • Na forma de fibras, sob marcas Tergal ® (ICI) ou Dracon ® (Du Pont), apresentam excelente resistência mecânica e ao amassamento, bem como lavagem e secagem rápida;
    • Na forma de películas transparentes e altamente resistentes, sob marca Mylar ®, mas algo caras. São usadas em aplicações nobres: isolamento de capacitores, películas cinematográficas, fitas magnéticas, filmes e placas para radiografia;
    • Resina para moldagem com reforço de 30% de fibra de vidro, sob marca Rynite ® (Du Pont), usada na fabricação de carcaças de bombas, carburadores, componentes elétricos de carros, etc.





CARACTERÍSTICAS

As macromoléculas de PET puro (o chamado homopolímero) constituem-se de repetições da molécula mais simples (mero) de tereftalato de etileno. Nos polímeros comerciais, 130 a 155 repetições desse mero constituem a macromolécula típica de PET.
O PET homopolímero cristaliza-se com facilidade, prejudicando a transparência do polímero. Para se evitar esse problema as condições de processamento têm de ser muito precisas, o que atrapalha a vida do transformador. Por isso, o PET homopolímero não é muito usado. Prefere-se usar copolímeros de PET, os quais se cristalizam mais lentamente, facilitando as condições de transformação para se obter um produto com boa transparência.
As macromoléculas dos copolímeros de PET contém outros meros além do tereftalato de etileno. Ou seja: no homopolímero a macromolécula é constituída pela repetição de um só mero (molécula simples), como se fosse um trem constituído de vagões idênticos. Já no copolímero a macromolécula é constituída pela repetição de mais de um mero, como se fosse um trem constituído por mais de um tipo de vagão.
Alguns copolímeros de PET apresentam macromoléculas formadas pela repetição de dois meros:

  • ciclohexanodimetanol e ácido tereftálico;
  • etilenoglicol e ácido isoftálico.
Eles estão distribuídos aleatóriamente ao longo da macromolécula, dificultando a cristalização do polímero e favorecendo sua transparência. Este tipo de copolímero é especialmente adequado para moldagem por injeção sob curtos tempos de ciclo, como peças em geral, pré-formas, garrafas com paredes espessas.
Outro copolímero, PETG, inclui um glicol modificado em suas macromoléculas. Ele é amorfo (não-cristalino), quimicamente resistente e altamente transparente. Seu processamento é fácil. Normalmente ele é produzido na forma de chapas ou filmes extrudados, podendo ser termoformados, serrados, furados e estampados. A moldagem por injeção e extrusão mais sopro também são viáveis.
Produção de garrafas e frascos por extrusão de parison mai sopro necessitam de resinas de PET com maior resistência mecânica do fundido (maior tempo de escoamento, ou seja, maior melt flow index).
A produção de filmes e fitas de PET se faz através de extrusão utilizando-se matrizes com fendas; o extrudado passa então por rolos que lhe confere o formato final. Já a produção de fibras é feita através da extrusão do polímero fundido, sendo obtidos filamentos muito finos através de sua passagem por matrizes especiais (spinnerets). Esses filamentos são estirados, torcidos, enredados e plissados para se formar a fibra.
Algumas designações para o PET:

  • OPETPET orientado, ou seja, que foi estirado antes do sopro da garrafa. O estiramento promove maior grau de cristalização do polímero, aumentando sua resistência mecânica e propriedades de barreira.
  • APETPET amorfo, ou seja, sem orientação e de baixa cristalinidade. É menos resistente mecanicamente e apresenta propriedades de barreira um pouco inferiores aos do OPET, muito embora sejam satisfatórias para muitas aplicações. Por sua vez, apresenta alto brilho e transparência. Uma vez que pode ser selado a quente, muitas vezes é usado para a produção de bandejas termoformadas para alimentos.
  • CPETPET cristalino, que contém aditivos como iniciadores e nucleadores de cristalitos. Como o nome já diz, apresenta alto grau de cristalinidade; é opaco. Serve para a produção de bandejas para alimentos termicamente estáveis, inertes, leves e reaquecíveis. Pode ir do freezer ao forno sem sofrer perda de propriedades.





EQUIPAMENTOS:

O PET é higroscópico, ou seja, absorve umidade: 0,03%. Normalmente a resina tem de ser seca antes de ser transformada, devendo conter não mais do que 0,01% de água. Logo, secadoras devem ser um equipamento de grande demanda nos transformadores de PET.
Há diversos fabricantes de sopradoras para garrafas e outras peças vazadas: Aoki, Sidel do Brasil, Krupp Korpoplast, Krones, Bekum e Nissei ABS, entre outras.
As sopradoras podem ser de dois tipos:

  • Um estágio (ciclo quente): a mesma máquina injeta a pré-forma, que é soprada em seguida.
  • Dois estágios (ciclo frio): a pré-forma é produzida numa injetora e soprada em outra máquina (sopradora).
Destaque: algumas máquinas da Aoki dispensam a desumidificação prévia da resina antes da moldagem da pré-forma por injeção, pois um sistema de degasagem acoplado ao canhão da injetora extrai todos os gases da resina fundida. Segundo a Aoki, este sistema permite ainda a adição de PET reciclado à resina virgem.
Embora a rota clássica para produção de garrafas seja através do sopro de pré-formas injetadas, elas também podem ser produzidas a partir da extrusão de parison seguido de sopro posterior. Diversos tipos de autopeças são feitos através da moldagem por injeção de PET. Neste caso, ele é usado como plástico de engenharia, em função de suas propriedades mecânicas excepcionais. Geralmente eles contém agentes de reforço (por exemplo, fibras de vidro).
Filmes de PET também são produzidos por extrusão, usando-se matriz com formato de fenda. Mas, certamente, o número de transformadores que fazem esses produtos deve ser significativamente menor que os produtores de garrafas.
As injetoras e extrusoras para PET devem ter sistemas de aquecimento suficientemente potentes para fundir a resina (250-260oC). O formato da rosca deve ser apropriado para a resina, em termos da evolução de seu diâmetro e do passo da rosca ao longo do seu comprimento.
Esta resina, na sua versão amorfa (APET) ou de alta cristalinidade (CPET), é muito utilizada na fabricação de bandejas termoformadas para alimentos. Espumas de PET também podem ser consideradas para esta aplicação, em função de seu baixo peso e alta resistência térmica.
A produção de fibras deve ser restrita a poucos fabricantes, em função da complexidade do equipamento.







ADITIVOS:

O PET normalmente não necessita de adições de plastificantes ou outros aditivos para seu processamento. Mesmo nos casos onde ocorre o uso de aditivos, a formulação é feita pelo próprio produtor da resina e não pelo transformador, que já compra o produto pronto.
Contudo, há diversas versões com propriedades especiais que podem conter:

  • reforço com fibra de vidro;
  • idem, mais modificadores de impacto para tornar a resina mais tenaz;
  • idem, mais aditivos anti-chama;
  • idem, mais mica;
  • idem, mais resina reciclada;
  • reforço com fibras longas de vidro;
  • aditivos condutores de eletricidade (para que a resina barre radiações eletromagnéticas) mais fibras de carbono para reforço;
Ver também normas ASTM D3220 e D4507.
Outros agentes de reforço normalmente usados nas resinas de PET são fibras de aramidaesferas de vidrocarbonato de cálcio (por ex., em fitas magnéticas de PET, pois melhora o coeficiente de fricção da fita),asbestos e wollastonita.
Os graus com agentes de reforço (fibras de vidro e carbonomica) normalmente são direcionados para peças moldadas por injeção de alto desempenho. Note-se que estas cargas afetam negativamente a transparência do plástico.
Componentes de PET para uso externo devem conter aditivos anti-raios ultravioleta. Por exemplo, absorvedores de ultravioleta do tipo benzotriazola, pois afetam muito pouco a cor do plástico, que passa a ter grande estabilidade.
A versão de alto grau de cristalinidade (CPET) contém aditivos para promover a formação de cristalitos na resina (iniciadores, agentes nucleantes).
O PET também pode ser usado na forma expandida, requerendo neste caso a adição de agentes de expansão.
Obviamente, corantes e pigmentos são utilizados para colorir as resinas. No caso de filmes, podem ser usados aditivos para controlar a rugosidade superficial e, conseqüentemente, o coeficiente de atrito da superfície do filme. Outros aditivos podem ser usados para controlar o grau de transparência e de reflexão superficial.






- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS



  1. MICHAELI, W. e outros. Tecnologia dos Plásticos. Editora Edgard Blücher Ltda., São Paulo, 1995. Introdução e Lição 1, p. 1 a 13.
  2. ANON. Curso Básico Intensivo de Plásticos. Jornal de Plásticos, Niterói, 1997. 4.9.1. Poli(tereftalato de etileno)
  3. STRONG, A.B. Plastics – Materials and Processing, Prentice Hall, Columbus, 1996. Thermoplastic Materials, p. 153-174.
  4. RODRIGUEZ, F. Principles of Polymer Systems, Taylor & Francis, Washington, 1996. Introduction, p. 14-19.
  5. KAPLAN, A. Modern Plastics Encyclopedia '99, McGraw-Hill Book Company, Highstown, November 1998.



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Última Atualização: 10.09.2003
© Antonio Augusto Gorni