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A influência de aditivos na composição dos termoplásticos

Os aditivos dão características 

Na fase de preparação, a matéria prima pode adquirir características especiais. Usualmente o termoplástico é adquirido pelo transformador (aquele que irá transformá-lo em objetos ou peças) peletizado e já pronto para ser injetado. O fornecedor ao preparar o material, extrudá-lo e peletizá-lo, acrescenta ao mesmo aditivos, cargas e pigmentos para conferir-lhe qualidades que o torne atraente para o transformador, por apresentar melhores qualidades físico-químicas, maiores facilidades de processamento ou outras características especiais.

Muitas vezes o próprio transformador solicita materiais com características especiais, não presentes no material usualmente comercializado. Na formulação de um determinado material, contudo, é necessário um grande cuidado para que os aditivos, cargas e pigmentos utilizados não modifiquem ou anulem efeitos desejados no material, nem reajam entre si ou com o polímero base.

Em aplicações nas quais é exigido que o material seja atóxico, por exemplo, se não for tomado o cuidado necessário, pode-se vir a comprar uma resina reconhecidamente atóxica, porém na qual o pigmento utilizado para obter a cor desejada seja à base de compostos de chumbo ou cádmio, que são tóxicos, ou o material pode conter carga de fibra de vidro, material que se considera cancerígeno quando presente em utensílios para conter ou processar alimentos. O mesmo se aplica com respeito aos aditivos. Por isso, deve-se obter o termoplástico de fornecedores idôneos, e especificar claramente aos mesmos as características e limitações desejadas no material que se está adquirindo.

Os aditivos alteram as propriedades da matéria prima.

Aditivos são substâncias acrescentadas a um termoplástico para conferir, eliminar, aumentar ou diminuir determinada propriedade ou grupo de propriedades do mesmo. Alguns aditivos são de uso tradicional e de composição conhecida. Outros, para aplicações mais especializadas, têm formulações que os fabricantes mantêm como segredo industrial. Os tipos de aditivos usados com maior freqüência são: lubrificantes, estabilizantes, antioxidantes, plastificantes, retardantes de chama e antiestáticos.

Além destes existem também os fungicidas, bactericidas, iniciadores de polimerização e muitos outros.

Os aditivos Lubrificantes, agem de forma interna e externa no processo.

Quando o termo “lubrificante” é usado referindo-se a termoplástico, ele cobre uma infinidade de materiais que proporcionam uma maior facilidade de movimento do polímero em relação a si próprio ou a outros materiais. A ação destes aditivos supre na realidade dois tipos de lubrificação, classificadas como lubrificação interna e lubrificação externa.

A lubrificação interna aumenta a facilidade com que as moléculas de polímero deslizam umas sobre as outras, resultando em menor viscosidade, melhor fluxo, e menor energia requerida no processo. Obviamente, a lubrificação interna se aplica somente ao termoplástico fundido, no estágio pastoso em que é processado.
A rigor, o efeito dos plastificantes também deve ser correlacionado, de alguma forma, com a lubrificação interna, uma vez que esta última influi inclusive na estabilização do material, impedindo que atritos internos elevem a temperatura a ponto de causar a degradação do mesmo.

A lubrificação externa se aplica tanto ao termoplástico no seu estado pastoso quanto ao mesmo quando sólido. Visa facilitar a movimentação do termoplástico na rosca do cilindro da máquina injetora, inclusive a movimentação inter-partículas dos pellets na 1ª região da rosca, bem como a movimentação do material já plastificado nos canais de distribuição e na cavidade do molde, desta forma, influindo na qualidade de superfície da peça injetada. Visa também diminuir o atrito da peça com o molde, por ocasião da extração. Na peça pronta, acrescenta propriedades superficiais que facilitam o deslizamento sobre outros termoplásticos ou sobre metais.

Embora alguns termoplásticos como o ABS, o polistireno e o PVC, muito se beneficiem com o uso de lubrificantes, outros como o polietileno e o polipropileno prescindem totalmente dos mesmos.
Os lubrificantes mais utilizados são ésteres e alcoóis graxos, ácidos graxos, amidas graxas, estearatos metálicos, polietilenos e silicones.

Os aditivos Estabilizantes protegem contra a degradação

Os estabilizantes visam proteger o termoplástico contra a degradação provocada principalmente pelo calor e pela luz ultravioleta (UV). Entre os termoplásticos, o mais sensível a este tipo de degradação é o PVC. O PVC não estabilizado, além de extremamente sensível ao calor e à luz ultra violeta, também sofre com forças de cisalhamento, que lhe causam descolorações e perda das propriedades físico-químicas. Como o PVC tem que ser aquecido a temperaturas relativamente altas para ser processado, obrigatoriamente tem que incluir em sua formulação estabilizantes que o proteja contra o calor e/ou luz (UV).

• Os estabilizantes primários, são materiais que podem ser usados sozinhos nas formulações de PVC, para conseguir o nível adequado de proteção térmica e os mais frequentemente usados são sais de chumbo, sabões metálicos de cálcio e zinco, sabões metálicos de bário e cádmio, fosfitos e organocompostos de estanho.

• Os estabilizantes secundários, são compostos que não podem por si só, garantir a proteção desejada, porém são usados geralmente em conjunto com os estabilizantes primários, por garantir uma estabilização do PVC a longo prazo. Os mais comuns derivam de uma das famílias de epóxis, obtidas pela epoxidação natural de óleos vegetais insaturados, ou pela epoxidação de ésteres sintéticos de ácidos graxos derivados de animais ou vegetais.

Os aditivos Antioxidantes evitam a degradação

Os antioxidantes são usados com a finalidade de evitar ou retardar a degradação dos termoplásticos causada pela oxidação de suas cadeias, por influência atmosférica ou por temperaturas elevadas atingidas durante seu processamento, tanto na fase de fabricação (na extrusão, após a polimerização), quanto durante a sua transformação.
Estes aditivos portanto, inibem ou minimizam a degradação por oxidação dos termoplásticos durante a fabricação, estocagem e uso.

A oxidação é uma forma de degradação dos termoplásticos e borrachas sintéticas que afeta suas propriedades mecânicas, diminuindo sensivelmente a resistência à tração. Esta degradação ocorre através de uma sequência complexa e reações químicas. O peso molecular é alterado consideravelmente na maioria destas reações por cizão das cadeias e/ou ligações cruzadas; contudo, a deterioração pode ocorrer sem mudanças significativas no tamanho das moléculas do polímero, no caso dos termoplásticos, a oxidação diminui a vida útil das peças, principalmente pelo aparecimento de trincas.

Os Plastificantes são aditivos que permitem maior flexibilidade

São líquidos de origem orgânica de elevada temperatura de ebulição, ou sólidos de baixa temperatura de fusão que são acrescentados a resinas rígidas ou duras, principalmente o PVC para conferir flexibilidade. Os plastificantes agem como solventes com diferentes intensidades. A principal diferença entre solventes comuns e os plastificantes é a volatização. Embora por definição sejam corretamente classificados como aditivos, os plastificantes são utilizados em proporções muito grandes como ilustra o fato de participarem da formulação do PVC em emulsão com 20 a 50 % em peso.

Os antioxidantes para ação a longo prazo são de origem fenólica. Os utilizados para proteger o termoplástico durante a fase de processamento derivam de fosfitos e os antioxidantes para proteger o material tanto na fase de processamento quanto a longo prazo são do grupo dos tióesteres. Utilizam-se também antioxidantes amínicos, os quais afetam a coloração do termoplástico, sendo por este motivo classificados de manchantes, e consequentemente denominado de não manchantes os que se originam de fenólitos, fostitos e tioésteres.

Devido à facilidade de fabricação e ao tipo de matéria-prima utilizada, os plastificantes são produzidos pela maioria das grandes fábricas de tinta. Basicamente são isobutanol, álcool amílico, álcool tridecpílico, com anidros reagentes (anidro ftálico, anidro maléico, ácido furmárico, ácido adípico etc).
De acordo com o tipo e a quantidade de plastificante utilizado obtem-se PVCs com diferentes características.

Os Retardantes de chama dificultam ação de queima
Os retardantes são incorporados aos termofixos e aos termoplásticos com o objetivo de modificar o comportamento dos mesmos quando expostos à chama, quer impedindo-os de pegar fogo, quer impedindo a propagação da chama, ou a formação de fumaça, ou até mesmo impedindo-os de pingar quando queimando.

Os retardantes de chama inibem um ou mais dos mecanismos de queima, são utilizados em produtos passíveis de provocar incêndios e ainda em aplicações onde as características anti-chama das peças são indispensáveis no produto. O motivo do uso restrito é o custo pois, em alguns casos o retardante de chama é responsável por 50% do custo da matéria prima.

Há uma grande variedade de aditivos retardantes de chama, cada um com uma aplicação específica, sendo usados com maior freqüência os à base de bromo, como o TBBA (tetrabromobisfenol), aplicável a poliésteres, poliestireno, polipropileno e polietileno, e o TDX (tetrabromoxileno), aplicável ao ABS, poliestireno e polietileno. Existe e são comuns os retardantes de chama à base de fósforo.

Os aditivos, inibem a existência de eletricidade estática

A maioria dos termoplásticos são bons isolantes elétricos. Esta propriedade, embora bastante desejável para muitas aplicações, faz com que sob determinadas condições, o termoplástico adquira facilmente, mas não perca com a mesma facilidade, cargas de eletricidade estática.

A carga de eletricidade estática pode ser tanto um excesso quanto uma falta de elétrons, e sua causa mais comum é a fricção que pode ocorrer em fases do processo como extrusão, por exemplo, ou durante a vida dos artigos plásticos, no atrito com embalagens, etc. A carga de eletricidade estática causa 3 inconvenientes básicos sendo um deles, a atração e retenção de partículas de poeira.

Em outro caso, problemas de manuseio, principalmente quando o artigo é embalado automaticamente e tende a “agarrar” o filme do material utilizado para embalá-lo.

Ocorre ainda, possibilidade de causar descargas elétricas, dando choques em pessoas ou provocando faíscas que podem dar origem à explosões ou incêndios.

Os antiestáticos são aditivos que objetivam impedir a criação ou o armanezamento de eletrecidade estática nas peças ou produtos fabricados de termoplástico.

A criação ou geração de cargas de eletricidade estática pode ser evitada por um lubrificante, que impeça ou minimize o efeito da fricção. O lubrificante minimiza a criação de cargas estáticas, porém dificulta a descarga, por ser, geralmente, não condutor elétrico. O armazenamento das cargas elétricas pode ser minimizado através da criação de uma película condutora na superfície das peças, capaz de dissipar as cargas de eletricidade na atmosfera.

Tanto o lubrificante quanto a película condutora podem ser aplicados pela imersão da peça pronta numa solução que os contenham, ou pela inclusão, no termoplástico, de um aditivo que garanta a formação e manutenção da película na superfície das peças pela migração contínua do aditivo, do interior do termoplástico para a sua superfície. O aditivo ideal é aquele que proporciona uma película condutora e, ao mesmo tempo, lubrificante.

O uso deste tipo de aditivo aplica-se, principalmente, aos países de clima muito seco, ou em ambientes onde o uso de ar condicionado tenha se tornado tradicional, e perenize uma situação de ambientes com umidade relativa do ar muito baixa. Na maior parte do território brasileiro, contudo, estes aditivos têm pouca aplicação, em vista do clima com ar predominantemente úmido.

A formulação dos antiestáticos é cuidadosamente protegida pelos fabricantes, e derivam principalmente de compostos de amônia quartenária, ésteres fosfáticos e ésteres poliglicois de ácidos graxos, sorbitol e glicerina.

Publicado em 11/06/2017

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Fonte: Moldes Injeção Plásticos