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Polietileno de Ultra Alto Peso
    Molecular (PEUAPM)
     Professor: Marcelo de Carvalho Reis.
O que é:
O PEUAPM é um Polietileno linear de alta densidade com
pesos moleculares a partir de um milhão de gramas por
mol. É um termoplástico que apresenta uma combinação
excepcional de propriedades. Além das características de
superfície não aderente, baixo coeficiente de atrito e boa
resistência química, típicas das poliolefinas.

O PEUAPM apresenta ainda uma altíssima resistência ao
impacto, explicável pelas grandes extensões de áreas
amorfas, e a mais alta resistência ao desgaste de todos os
polímeros de engenharia.
Esta combinação de propriedades, especialmente a
elevada resistência ao desgaste, é explicada pelo
tamanho especialmente grande das moléculas que
compõe o polímero.

O comprimento elevado conduz a uma maior entropia e
conseqüentemente à formação de um grande número
de emaranhamentos entre as moléculas, resultando em
uma estrutura com características que se assemelham a
polímeros que apresentam reticulação.

 Em termos mecânicos, a formação de
emaranhamentos entre as cadeias pode ser entendida
como nós em uma rede, que possibilitam a dispersão
das tensões aplicadas em um ponto isoladamente.
O Polietileno de Ultra Alto
Peso Molecular é definido
pela ASTM como o Polietileno     • M = K [n]a Equação 1
que apresenta uma
viscosidade relativa de 2.3 ou
mais em uma solução com          Onde:
concentração de 0.05% em         M = Peso molecular viscosimétrico
decahidronaftaleno               K e a = Constantes determinadas por
(DECALINA) a 135 oC.             espalhamento de luz
Podendo, então, ser calculado    n = viscosidade
o peso molecular                 Trata - se de um Polietileno, portanto
viscosimétrico a partir da       um polímero semi - cristalino, podendo
                                 apresentar cristalinidade média em
equação de Mark-Houwink-         torno de 50 %, porém sob condições de
Flory:                           processamento controladas pode-se
                                 obter percentual pouca coisa maior.
Processamento do PEUAPM
Existem diversos métodos de processamento de polímeros, estando a
maioria deles baseados no escoamento de material fundido. Para que
ocorra este escoamento são necessárias que sejam atendidas algumas
condições básicas de aspecto reológico.

Alguns dos processos mais comumente empregados para o
processamento de polímeros, como injeção, extrusão, termoformagem,
calandragem, sopro e moldagem por transferência, são baseados em
características dos materiais que permitam o escoamento de massa
fundida sob a aplicação de tensão.

Existem, entretanto, polímeros que apresentam – se no estado borrachoso
mesmo em temperaturas muito acima das de fusão, o que simplesmente
inviabiliza seu processamento por qualquer dos métodos expostos.
• Devido ao seu elevado peso molecular, o PEUAPM apresenta
  uma viscosidade do fundido tão alta que acaba por
  determinar um índice de fluidez 0 gr/10min. (DIN 53735) [11]

• Está entre os polímeros cujo processamento não é factível
  pelos métodos normalmente empregados para
  termoplásticos, pois seriam necessárias tensões de
  cisalhamento tão elevadas para o seu escoamento que
  inviabilizariam o processo, tanto sob o aspecto de
  equipamento quanto sob o aspecto de degradação do
  material.

• Devido a este fato, foram desenvolvidos ou são estudados
  diversos processos de moldagem e parâmetros de
  processamento para o PEUAPM [10-31], sendo a maioria
  baseados na metalurgia do pó, normalmente utilizados para
  metais e cerâmicas ou outros polímeros de difícil
  processamento como o Poli (tetrafluoroetileno).
ETAPAS
• O PEUAPM está disponível comercialmente sob a forma de pó,
  sendo processado, basicamente, em três fases,
  independentemente de qual dos tipos de processamento esteja
  sendo utilizado. São elas:


• 1) Compactação do pó a frio
• 2) Aquecimento para plastificação
• 3) Resfriamento

*As variações nas maneiras como são realizadas estas três etapas dão origem a três diferentes
processos, que podem acabar gerando diferentes propriedades finais do material moldado.
A literatura discorre sobre o processamento de moldagem por
compressão, onde o pó é inicialmente compactado à pressão
de 1400 psi (96.55 Kgf/cm2 ou 9,6 MPa), posteriormente é
aquecido sob pressão de 300 a 700 psi (20.68 a 48.27 Kgf/cm2
ou 2 a 4,8 MPa) à temperatura de 400 a 425 F (204.4 C a 218.3
oC) até a fusão completa do material, sendo então resfriado

sob a mesma pressão inicialmente utilizada de 1400 psi.
Uma adaptação do processo de moldagem por compressão que
permite a produção contínua é a extrusão RAM.

Trata – se da composição das três fases, porém ocorrendo ao
mesmo tempo, ou seja: a partir de alimentação contínua de pó o
polímero é compactado seguindo para a etapa de fusão e em
seguida sendo resfriado.

As três etapas ocorrem dentro do mesmo equipamento
funcionando como uma extrusora de rosca, porém o material é
impulsionado por um cilindro hidráulico e aquecido externamente,
ao contrário das extrusões convencionais onde o polímero é
conduzido pela rosca e o aquecimento é gerado,
predominantemente, pelo cisalhamento.
Outras Etapas
  A terceira forma de processamento apresentada
  baseia-se em metalurgia do pó, de maneira idêntica à
  aplicada para metais e cerâmicas. É um técnica
  tipicamente utilizada para PTFE, mostrando-se
  adequada também para o PEUAPM.
  Mais uma vez o processo pode ser dividido em três
  etapas:

1. Compactação à frio
2. Sinterização em forno com atmosfera controlada
3. Resfriamento sob pressão ambiente, em atmosfera
   controlada
Outros métodos de moldagem do PEUAPM são
baseados em um processamento inicial por alguma
das três técnicas apresentadas e, numa segunda fase
é realizada uma operação de forjamento no
moldado, ou apresentando as mesmas características
básicas dos três processos, mas com variações nos
métodos de aquecimento.
A literatura em processamento de polímeros não
apresenta uma terminologia de consenso para a
denominação dos diferentes processos de fabricação de
moldados a partir da tecnologia do pó. Halldin descreve o
processamento a partir do pó como: "qualquer técnica de
fabricação que utilize um pó ou material em partículas
como forma inicial da matéria-prima. O objetivo do
processamento do pó (powder processing) é causar uma
consolidação ou agupamento para uma forma desejada,
obtendo como conseqüência um aumento nos níveis de
densidade e de resistência.. Zachariades [25] se refere a
processamento do pó como uma tecnologia típica de
processamento de metais e cerâmicas, entretanto para a
confecção de seus corpos de prova o autor descreveu um
processamento idêntico à moldagem por compressão.
A indústria nacional, de maneira geral, processa o
          PEUAPM segundo o seguinte ciclo:


• Prensagem a frio do pó, a 100 Kgf/cm2 ou 10 MPa
• Aquecimento do material sob pressão entre 20 e 50
  Kgf/cm2 (2 e 5 MPa) até 220 oC pelo tempo
  necessário para fundir toda a massa
• Resfriamento sob pressão de 100 kgf/cm2 (10 MPa).
PoliTetraFluorEtileno (PTFE)
HISTÓRICO
• O PTFE (politetrafluoretileno) é um homopolímero etenóide
  (derivado do etileno) com a substituição de todos os átomos de
  hidrogênio do etileno por átomos de flúor.

• O PTFE foi descoberto acidentalmente nos Estados Unidos, em
  1938, pelo Doutor Roy Plunkett, um químico da Kinetc Chemicals,
  Inc., uma subsidiária da E. I. du Pont de Nemous & Co., Inc., e
  General Motors Corporation, quando uma amostra de gás
  Tetrafluoretileno (TFE) sob pressão em um cilindro, polimerizou a
  temperatura ambiente. Ele constatou que o cilindro que estava
  cheio desse gás, na verdade, estava vazio. Ao cortá-lo, verificou-se a
  presença de um resíduo branco em seu interior. Nasceu assim o
  Teflon...

• Algumas das propriedades incomuns do PTFE foram reconhecidas, e
  foram descritas as primeiras polimerizações com iniciadores.
• Rapidamente constatou-se as características de uso e
  processamento do PTFE devido seu alto peso molecular médio e
  porque este não fluí na fusão, porque sua temperatura de fusão
  cristalina é de 327ºC; na realidade o grau de polimerização n na
  fórmula (-CF2-CF2-)n excede a 10.000 para PTFE comercial,
  comparado a um valor de n = 1.000 para polietileno comercial.
  Conseqüentemente, as técnicas convencionais para processamento
  de plásticos não são aplicadas para o PTFE.

• O PTFE foi patenteado em 1941 sob a marca registrada de Teflon®.
  Teflon® é uma família de fluorpolímeros da Du Pont que abrange
  não só o PTFE, mas também copolímeros, como o FEP (copolímero
  de TFE e HFP - hexafluorpropileno) e o PFA (perfluor alkoxy), que
  são também completamente fluorados.

 • Antes e durante a Segunda Guerra Mundial o desenvolvimento de
 PTFE foi empreendido pela Du Pont para aplicações especiais bélicas
 e uma planta piloto estava em operação em 1943. Antes disso, os
 princípios para transformação do monômero TFE em PTFE granular
 já haviam sido propostos, e são utilizados até hoje.
• Devidos os interesses da Du Pont, o PTFE não estava descartado
  como uma curiosidade intratável, mas foram desenvolvidos
  métodos não convencionais de processamento; esta é a
  característica mais notável da história de PTFE.

• A Du Pont trabalhou continuamente, lado a lado, nos polímeros
  e nos processos de transformação durante a década de 1940.
  Uma descoberta muito importante foi a preparação e uso da
  dispersão coloidal aquosa de PTFE, primeiramente mencionada
  em 1946, e então utilizada em 1950. Várias técnicas de obtenção
  e processamento para PTFE já estão bem estabelecidas, e vários
  produtos em PTFE podem ser fornecidos por fabricantes
  experientes nos Estados Unidos, na Inglaterra e em outros
  países.
Hoje, os maiores manufaturadores de PTFE são:


•   Du Pont (EUA) - Teflon®; e
•   Hoechst (Alemanha) - Hostaflon®;
•   I.C.I. (Inglaterra) - Fluon®;
•   Daikin (Japão) - Daiflon®;
•   Montefluos (Itália) - Algoflon®.
A capacidade industrial mundial esperada para o PTFE era
aproximadamente 10.000 toneladas / ano ao final de 1965; da
qual os Estados Unidos contribuíam com 70%, a Inglaterra
com 20%, a Europa com 5% e o Japão com 5%. Comparado
com o progresso da Du Pont descrito acima, a I.C.I. tinha uma
planta piloto em operação antes de 1947, fornecendo
polímeros granulares, com venda regular em 1952, e produtos
de dispersão em 1956.
A qualidade de todo o PTFE comercial melhorou
tremendamente durante os anos. Isto foi alcançado através de
colaboração entre os fabricantes de polímero e os
transformadores em produto acabado, e conduziu a graus de
PTFE que podem ser fabricados mais facilmente em produtos
acabados com propriedades melhoradas.
CONSUMO
• O consumo mundial em 1990 era de 42.500
  toneladas / ano, sendo que os Estados Unidos
  consumiam 14.000 toneladas, a Europa
  consumia 14.600 toneladas, o Japão consumia
  8.000 toneladas; o restante era consumido
  pelos outros países.
FABRICAÇÃO DO PTFE
 Obtenção do monômero
• O monômero do tetrafluoretileno (CF2 = CF2) é
  preparado de acordo com as reações seguintes:




O clorofórmio de CHCl3 é adquirido por clorações sucessivas de metano a 5 bar e 320°C.
O gás freon® 22 (difluormonoclorometano – CHClF2), obtido na primeira reação, é
submetido a uma temperatura entre 600 a 800 ºC, obtendo-se o monômero TFE. Após
este processo, o gás TFE é submetido a um processo de lavagem e sacagem, e então é
liquefeito a baixas temperaturas (-35 ºC). Após liquefeito, os subprodutos indesejados
são separados por destilação, estando então o TFE pronto para a polimerização. As
propriedades explosivas do monômero TFE obrigam a adoção de inúmeras precauções
para que sua manipulação ocorra sem perigo.
Polimerização do PTFE
• A polimerização de TFE é realizada em reatores adequados, na presença
  de água e iniciadores de radical-livre em solução aquosa, como
  peroxidissulfatos, peróxidos orgânico, ou sistemas de redução-ativação.
  Assim, a água age como um veículo para o iniciador e também como um
  meio para transferência do calor liberado durante a polimerização, por se
  tratar de uma reação exotérmica.
• Embora água não interfira com a preparação de PTFE de alto peso
  molecular, a gama de aditivos úteis é muito pequena, desde que a
  maioria das substâncias químicas orgânicas cause inibição da
  polimerização ou conduza a produtos com propriedades
  normalmente inaceitáveis. Até mesmo hidrocarbonetos saturados
  como aditivo inibem polimerização a menos que sua solubilidade
  em água seja muito pequena; assim, parafinas até C12 são inibidoras
  para o sistema de polimerização granular, considerando-se que as
  parafinas de cadeias longas podem ser aceitas em sistemas por
  dispersão.

• Na obtenção de PTFE por dispersão coloidal aquosa, podem ser
  usados emulsificadores altamente halogenados, como os sais de
  ácidos completamente fluorados, mas emulsificadores normais são
  inibidores, exceto se injetados depois do início da polimerização,
  quando estes permitem alguma polimerização adicional.
O TFE polimeriza a temperatura e pressão moderadas, de 40-80 ºC e 50-
     400 psi; entretanto às vezes pode ser um problema controlar a taxa de
     polimerização e temperatura, tornando-se necessária uma boa
     transferência de calor, e isto pode ser prejudicado pela formação de
     adesões de polímero nas paredes do vaso de pressão, particularmente
     durante polimerização granular.

     Os principais processos de obtenção do PTFE são:

 •   Granular Polymers
 •   Coagulated Dispersion Polymers
 •   Liquid Dispersion
 •   Filled Polymers
Conforme as condições de polimerização (formulação, temperatura, pressão, influencias
mecânicas), obtém-se diferentes grades e tipos de PTFE, tais como os polimerizados em
suspensão e em emulsão
PRINCIPAIS PROCESSOS:
    O acondicionamento dos polímeros resultantes depende do
    seu tipo. Os principais processos realizados são os
    seguintes:

• lavagem;
• secagem;
• granulação;
• composição (para a preparação de materiais com
  reforços);
• concentração (apenas para polimerizados em dispersão);
• formulação de sistemas de recobrimento.
CONSTITUIÇÃO E PROPRIEDADES
Natureza estrutural
 Constituição da cadeia

As macromoléculas do PTFE apresentam uma estrutura molecular linear. Devido à sua
insolubilidade, não é possível determinar seu peso molecular pelos métodos
convencionais. Ensaios específicos mostram valores de peso molecular variando entre
400.000 e 900.000. Na prática, apenas o peso molecular relativo é determinado,
medindo-se a densidade de corpos de prova normalizados.

Ao aumentar a densidade juntamente com o grau de cristalização e ao ser este
inversamente proporcional ao peso molecular, os corpos de prova provenientes de
tipos de PTFE com alto peso molecular apresentam menor densidade que os corpos de
prova de tipos com baixo peso molecular.

A ligação química carbono-flúor, cuja energia de dissociação é de 460 kJ/mol, é uma da
mais sólidas na química orgânica, pois somente se rompe sob condições extremas.
As cadeias de carbono estão cobertas quase inteiramente por átomos de flúor, o que
equivale a uma proteção da cadeia de carbono contra influências externas, cuja
conseqüência é a elevada resistência do PTFE aos agentes químicos.
 Cristalinidade
O PTFE é um polímero parcialmente cristalino, cuja estrutura cristalina pode ser vista
na figura 2. Acima do ponto de fusão cristalina, que está entre 325 e 340 ºC, material
é muito transparente, caso contrário, abaixo deste ponto, é branco e opaco.
Sinterizando lâminas finas de PTFE a aproximadamente 400 ºC e resfriando-as
rapidamente à temperatura ambiente, a estrutura molecular é enrijecida com um
amplo grau de estado amorfo, conservando-se as lâminas transparentes. Pelo
contrário, se o resfriamento se realizar lentamente, existe tempo suficiente para a
cristalização, resultando num produto branco-leitoso.
A 19 ºC ocorre, no PTFE, uma transição em sua fase cristalina, cuja diversidade de
formas pode se ver na figura 2.
Constituição dos compostos de PTFE
• O PTFE é mais utilizado no Brasil e no mundo inteiro em sua forma pura.
  Em condições específicas de trabalho podemos optar pelo PTFE com
  cargas especiais, melhorando assim algumas propriedades do material
  obtendo um melhor rendimento e uma vida útil maior da peça. A princípio
  o PTFE carregado e mais caro que o puro, porém, a vida útil da peça
  poderá ser aumentada em várias vezes.

• Os compostos de PTFE são mesclados de grande qualidade contendo
  reforços inorgânicos, principalmente fibras de vidro, carbono e diversas
  modificações, metais e compostos metálicos, como por exemplo, óxido e
  sulfures.

• Conforme as propriedades desejadas, os compostos podem conter entre 5
  e 40% em volume de reforços.
Formas de reforços utilizados:
CARGAS MAIS USUAIS:            PROPRIEDADES DO COMPOSTO:

Fibra de Vidro                 • alta resistência à compressão
                               • resistência ao desgaste
                               • ótima resistência química


Carbono                        • resistência ao desgaste
                               • alta resistência à compressão
                               • boa condutibilidade térmica


Grafite                        • boa condutibilidade térmica
                               • boas propriedades de deslizamento
                               • baixo coeficiente de atrito


                               • resistência ao desgaste
Bronze                         • alta resistência à compressão
                               • baixo escoamento a frio
                               • ótima condutibilidade térmica



MoS2                           • ótimos propriedades de deslizamento
                               • reduz desgaste
Estabilidade térmica
• A estabilidade térmica do PTFE não é alcançada por nenhum plástico
  comercial, nem sequer por nenhum outro polímero fluorado. Aquecendo-
  se, por exemplo, a 300 ºC durante 4 semanas, as lâminas fabricadas em
  PTFE, sua resistência à ruptura diminuí entre 10 e 20% apenas. Por este
  motivo, não existe necessidade alguma de proteger o material da ação
  térmica por meio de estabilizadores especiais.

• O PTFE, apresenta uma temperatura de início de degradação em torno de
  370 ºC e temperatura de término de degradação em torno de 520 ºC.
Temperaturas constantes de trabalho
A temperatura constante de trabalho máxima admissível depende
das exigências mecânicas impostas em cada caso. Quando se trata
de cargas médias, o limite superior de temperatura, a que os
produtos em PTFE podem submeter-se a esforços, situa-se em 260
ºC. Em muitos casos, pode-se ultrapassar esta temperatura por um
curto período de tempo sem nenhum inconveniente.

Não apenas a temperatura ambiente, mas também a baixas
temperaturas, o PTFE possui uma boa flexibilidade e
extensibilidade, podendo ser utilizado sem limitações para a
maioria dos artigos, inclusive a temperatura de ebulição do
nitrogênio líquido (-196 ºC). Dos inúmeros materiais ensaiados, o
PTFE é o único que não se torna quebradiço em hélio líquido (-269
ºC).
Comportamento durante a fusão
• O PTFE possui um ponto característico de transição a 325 a 340 ºC,
  passando de um estado branco e cristalino a um estado vítreo,
  amorfo e transparente. Para a transformação do PTFE é importante
  saber que, na zona compreendida entre a temperatura ambiente e
  325 ºC, ocorre um aumento reversível de volume da ordem de 30%.
  E quanto ao seu comportamento durante a fusão, o PTFE se
  diferencia consideravelmente dos outros termoplásticos: com 1010
  Pa x seg., apresenta uma extrema viscosidade durante a fusão, o
  qual tem como resultado que os produtos em PTFE não comecem a
  fluir acima dos 325 ºC, sem que conservem sua forma geométrica.

• Como conseqüência a este comportamento inusitado, não podem
  ser aplicados para o PTFE os procedimentos de transformação
  usuais nos termoplásticos (por exemplo, injeção), o que obriga o
  desenvolvimento de técnicas especiais que se assemelham mais aos
  métodos de metalurgia de sinterização.
Influencia do tipo de PTFE e as condições de
                     transformação
• Os produtos sinterizados em PTFE são tenazes e flexíveis, embora
  não elástico como a borracha. A maioria de suas propriedades
  mecânicas dependem das condições de transformação,
  desempenhando um papel importante o fato de que o polímero
  não se converta a uma massa fundida de baixa viscosidade ao ser
  sintetizado, sem que as diferentes partículas conservem sua forma
  ao serem prensadas e somente sintetizem com maior ou menor
  solidez

• Mediante as condições de transformação podem variar-se dentro
  de amplas margens diferentes de propriedades do PTFE.
Variáveis de processo que requerem um controle
                                exato:
•     Pressão de prensagem;
•     Temperatura e tempo de duração da sinterização;
•     Velocidade de aquecimento e resfriamento.

     Como estas variáveis influem na porosidade e na cristalinidade, os quais, por sua vez,
      influem sobre as seguintes propriedades:
•
•     Resistência mecânica:
•     Elasticidade;
•     Dureza;
•     Permeabilidade;
•     Rigidez dielétrica.



    Se comparar os diferentes tipos de PTFE, poderá comprovar-se que as diferenças entre
    suas propriedades mecânicas são relativamente pequenas. As principais diferenças
    ocorrem quanto à viscosidade e a porosidade. Ao incorporar cargas e/ou aditivos ao
    PTFE, suas propriedades sofrem mudanças importantes, conforme citado.
Atrito
    As reduzidíssimas forças intermoleculares do PTFE são a causa, entre outros fatores,
    de que o mesmo possua, entre todos os materiais sólidos, os menores coeficientes de
    atrito. O coeficiente de atrito determinado em cada caso depende de inúmeros
    fatores, tais como pressão e velocidade de deslizamento, elemento oposto,
    composição da atmosfera e uma possível lubrificação adicional. Generalizando, pode -
    se dizer que:

•   Os coeficientes de atrito estático e dinâmico do PTFE são idênticos entre si. Por isto,
    não ocorre nenhum movimento “stick-slip”;

•   A medida que se aumenta a carga, o coeficiente de atrito aumenta primeiro
    rapidamente e, após, com maior lentidão.

•   Ao aumentar a velocidade de deslizamento pode ser observado, até a
    aproximadamente 50 m/mim, um aumento do coeficiente de atrito, o qual não
    depende apenas da velocidade quando esta é superior a 50 m/mim, menos que
    produzam superaquecimentos localizados a uma temperatura superior a de fusão
    cristalina, entre 325 e 340 ºC, e ocorra uma alteração irreversível da estrutura
    superficial;

•   Ao aumentar a temperatura, os coeficientes de atrito aumentam de forma
    insignificante na zona entre 20 ºC (em conseqüência da mudança de fase cristalina
    nesta temperatura), mantendo-se praticamente constantes até 327 ºC. Para muitas
    aplicações é importante que o produto conserve suas favoráveis propriedades deslizantes
    também abaixo de 0 ºC.
Os coeficientes de atrito dos diferentes compostos de PTFE não
diferem muito entre si, situando-se abaixo dos valores
correspondentes para o PTFE puro. Geralmente o coeficiente de
atrito do PTFE é da ordem de 0,1 a 0,25. Nos casos mais favoráveis
(PTFE contra aço, com profundidade de aspereza inferior a 2 m,
carga de 0,05 N/mm2, velocidade de deslizamento inferior a 100
mm/mim, lubrificação com óleo de silicone), o coeficiente de atrito
pode ser inferior a 0,01.
Comportamento frente ao desgaste
  O PTFE puro é superado por alguns outros plásticos com relação
  quanto a resistência a abrasão, isto es atribui, por uma parte, as
  escassas forças intermoleculares e, por outra, a que as diferentes
  partículas do polímero não formam uma massa apropriadamente
  fundida durante a transformação, sendo que estas partículas
  somente se sinterizam entre si com maior ou menor força.

  Um ensaio pelo procedimento de roda abrasiva, conforme o projeto
  da norma FNK/FNM de 1965 (“Abrasión Taber”), proporciona os
  seguintes resultados em PTFE:

• Desgaste em peso:           Gs = 85 mg / 100 revoluções;
• Desgaste em volume:         Vs = 40 mm3 / 1100 revoluções.

  Ao contrário, os compostos de PTFE apresentam uma boa
  resistência a abrasão, inclusive na presença de cargas relativamente
  importantes.
TIPOS DE PTFE
    Devido as suas propriedade físicas, o PTFE unicamente pode transformar-
    se por processos especiais.

•   prensagem seguida de sinterização
•   extrusão ram
•   extrusão de pastas
•   revestimento seguido de sinterização
•   impregnação
•   Os diferentes tipos de PTFE estão adaptados a estes métodos de
    transformação.

    Para a Moldagem por Compressão e a Extrusão Ram somente são
    adequados os polimerizados em suspensão em forma de pó de partículas
    grossas acondicionados .Por outro lado, a Extrusão de Pastas unicamente
    resulta possivelmente uma base de pó obtida coagulando-se dispersões
    de PTFE (polimerizados em emulsão). O PTFE em forma de Dispersão
    Aquosa se aplica para revestir e impregnar diversos substratos
Transformados por extrusão Ram
    Os materiais transformados por extrusão Ram devem possuir os
    seguintes requisitos:

•   Boa fluidez
•   Alto peso aparente
•   Boa estabilidade de suas partículas
•   Partículas duras

  Seguem o perfil a obter suas dimensões, as pressões de extrusão se
  situam entre 25 e 800 bares, margem que, como é lógico, é incapaz
  de cobrir um só produto. Por conseguinte, no momento de
  selecionar o material deverá distinguir-se entre:
• PTFE pré-sinterizado e
• PTFE não pré-sinterizado
Aplicações
Lubrificantes secos
• O Hostaflon TF 9205 e o TF 9202 podem empregar-se como lubrificantes
   secos, substituindo o grafite e o Bisulfeto de Molibdênio.
Óleos e graxas
• Misturados com óleos resistentes a altas temperaturas, como os de
   silicone, podem obter graxas termoresistentes. A quantidade a utilizar dos
   mesmos depende da viscosidade do óleo e da consistência desejada na
   graxa lubrificante final.
Misturados com outros plásticos
• Adicionando Hostaflon TF 9205, TF 9202 e TF 9203 em qualidade de
   reforços, melhoram consideravelmente as propriedades deslizantes e
   antiabrasiva de termoplásticos e termofíxos. As doses a utilizar nos
   mesmos são situadas entre 10 e 30 % em peso.
Tintas de Impressão
• Dispersando Hostaflon TF 9205 e TF 9202 em tintas de impressão
   melhoram as características impermeabilizantes destas.
Revestimento
• Com sistemas de revestimento contendo Hostaflon TF 9205 ou TF 9202,
   podem elaborar-se revestimentos autolubrificantes e resistentes a
   abrasão.

Spray anti aderentes
• O Hostaflon TF 9202 pode utilizar-se como lubrificantes em forma de
   spray, dispersando-o muito finamente. Para melhorar a aderência, pode
   adicionar-se um ligante.
REVESTIMENTOS
Existe no mercado uma completa linha de revestimentos em PTFE voltada para aplicações
    em peças industriais, onde performance e produtividade são fundamentais.
    Os revestimentos em PTFE foram desenvolvidos para solucionar os mais variados
    problemas, possuindo propriedades como: antiaderência, baixa fricção, resistência à
    corrosão, à abrasão e em altas e baixas temperaturas, além de hidrofobia e oleofobia.

Comparado aos demais revestimentos, PTFE é o que tem o menor coeficiente de atrito e o
   que mais resiste a altas temperaturas, podendo suportar temperaturas contínuas de até
   290ºC e de até 314ºC por breves períodos. Além de bom isolante elétrico, é hidrofóbico
   e possui boa resistência à corrosão química devido à sua menor permeabilidade,
   podendo alcançar 140 microns de espessura final. Seu uso em utensílios domésticos é
   aprovado pelo FDA e por outros órgãos de saúde de todo o mundo.

•   Cilindros têxteis e de secadores têxteis: Promove a antiaderência, evitando
    acúmulo de resíduos e corrosão;

•   Trocadores de Calor: Elimina incrustações, reduzindo o tempo gasto na limpeza;

•   Moldes em Geral: Facilita a antiaderência de produtos que trabalhem no molde
    entre 260ºC a 290ºC.
Tubo trocador de calor revestido com PTFE   Molde revestido com PTFE
• Rolos de fotocopiadoras: Facilita a antiaderência a
  temperaturas de até 260ºC;

• Skids de pinturas: Facilita a antiaderência e a limpeza;

• Moldes em geral: Facilita a desmoldagem de produtos que
  trabalhem até 260ºC;

• Válvulas e bombas: Evita a corrosão química de produtos
  que trabalhem em temperaturas inferiores a 260ºC;

• Rotores industriais: Previne o acúmulo de sujeira, evitando
  o desbalanceamento, dando aos rolamentos maior
  durabilidade;
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Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM)

  • 1. Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM) Professor: Marcelo de Carvalho Reis.
  • 2. O que é: O PEUAPM é um Polietileno linear de alta densidade com pesos moleculares a partir de um milhão de gramas por mol. É um termoplástico que apresenta uma combinação excepcional de propriedades. Além das características de superfície não aderente, baixo coeficiente de atrito e boa resistência química, típicas das poliolefinas. O PEUAPM apresenta ainda uma altíssima resistência ao impacto, explicável pelas grandes extensões de áreas amorfas, e a mais alta resistência ao desgaste de todos os polímeros de engenharia.
  • 3. Esta combinação de propriedades, especialmente a elevada resistência ao desgaste, é explicada pelo tamanho especialmente grande das moléculas que compõe o polímero. O comprimento elevado conduz a uma maior entropia e conseqüentemente à formação de um grande número de emaranhamentos entre as moléculas, resultando em uma estrutura com características que se assemelham a polímeros que apresentam reticulação. Em termos mecânicos, a formação de emaranhamentos entre as cadeias pode ser entendida como nós em uma rede, que possibilitam a dispersão das tensões aplicadas em um ponto isoladamente.
  • 4. O Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular é definido pela ASTM como o Polietileno • M = K [n]a Equação 1 que apresenta uma viscosidade relativa de 2.3 ou mais em uma solução com Onde: concentração de 0.05% em M = Peso molecular viscosimétrico decahidronaftaleno K e a = Constantes determinadas por (DECALINA) a 135 oC. espalhamento de luz Podendo, então, ser calculado n = viscosidade o peso molecular Trata - se de um Polietileno, portanto viscosimétrico a partir da um polímero semi - cristalino, podendo apresentar cristalinidade média em equação de Mark-Houwink- torno de 50 %, porém sob condições de Flory: processamento controladas pode-se obter percentual pouca coisa maior.
  • 5. Processamento do PEUAPM Existem diversos métodos de processamento de polímeros, estando a maioria deles baseados no escoamento de material fundido. Para que ocorra este escoamento são necessárias que sejam atendidas algumas condições básicas de aspecto reológico. Alguns dos processos mais comumente empregados para o processamento de polímeros, como injeção, extrusão, termoformagem, calandragem, sopro e moldagem por transferência, são baseados em características dos materiais que permitam o escoamento de massa fundida sob a aplicação de tensão. Existem, entretanto, polímeros que apresentam – se no estado borrachoso mesmo em temperaturas muito acima das de fusão, o que simplesmente inviabiliza seu processamento por qualquer dos métodos expostos.
  • 6. • Devido ao seu elevado peso molecular, o PEUAPM apresenta uma viscosidade do fundido tão alta que acaba por determinar um índice de fluidez 0 gr/10min. (DIN 53735) [11] • Está entre os polímeros cujo processamento não é factível pelos métodos normalmente empregados para termoplásticos, pois seriam necessárias tensões de cisalhamento tão elevadas para o seu escoamento que inviabilizariam o processo, tanto sob o aspecto de equipamento quanto sob o aspecto de degradação do material. • Devido a este fato, foram desenvolvidos ou são estudados diversos processos de moldagem e parâmetros de processamento para o PEUAPM [10-31], sendo a maioria baseados na metalurgia do pó, normalmente utilizados para metais e cerâmicas ou outros polímeros de difícil processamento como o Poli (tetrafluoroetileno).
  • 7. ETAPAS • O PEUAPM está disponível comercialmente sob a forma de pó, sendo processado, basicamente, em três fases, independentemente de qual dos tipos de processamento esteja sendo utilizado. São elas: • 1) Compactação do pó a frio • 2) Aquecimento para plastificação • 3) Resfriamento *As variações nas maneiras como são realizadas estas três etapas dão origem a três diferentes processos, que podem acabar gerando diferentes propriedades finais do material moldado.
  • 8. A literatura discorre sobre o processamento de moldagem por compressão, onde o pó é inicialmente compactado à pressão de 1400 psi (96.55 Kgf/cm2 ou 9,6 MPa), posteriormente é aquecido sob pressão de 300 a 700 psi (20.68 a 48.27 Kgf/cm2 ou 2 a 4,8 MPa) à temperatura de 400 a 425 F (204.4 C a 218.3 oC) até a fusão completa do material, sendo então resfriado sob a mesma pressão inicialmente utilizada de 1400 psi.
  • 9. Uma adaptação do processo de moldagem por compressão que permite a produção contínua é a extrusão RAM. Trata – se da composição das três fases, porém ocorrendo ao mesmo tempo, ou seja: a partir de alimentação contínua de pó o polímero é compactado seguindo para a etapa de fusão e em seguida sendo resfriado. As três etapas ocorrem dentro do mesmo equipamento funcionando como uma extrusora de rosca, porém o material é impulsionado por um cilindro hidráulico e aquecido externamente, ao contrário das extrusões convencionais onde o polímero é conduzido pela rosca e o aquecimento é gerado, predominantemente, pelo cisalhamento.
  • 10. Outras Etapas A terceira forma de processamento apresentada baseia-se em metalurgia do pó, de maneira idêntica à aplicada para metais e cerâmicas. É um técnica tipicamente utilizada para PTFE, mostrando-se adequada também para o PEUAPM. Mais uma vez o processo pode ser dividido em três etapas: 1. Compactação à frio 2. Sinterização em forno com atmosfera controlada 3. Resfriamento sob pressão ambiente, em atmosfera controlada
  • 11. Outros métodos de moldagem do PEUAPM são baseados em um processamento inicial por alguma das três técnicas apresentadas e, numa segunda fase é realizada uma operação de forjamento no moldado, ou apresentando as mesmas características básicas dos três processos, mas com variações nos métodos de aquecimento.
  • 12. A literatura em processamento de polímeros não apresenta uma terminologia de consenso para a denominação dos diferentes processos de fabricação de moldados a partir da tecnologia do pó. Halldin descreve o processamento a partir do pó como: "qualquer técnica de fabricação que utilize um pó ou material em partículas como forma inicial da matéria-prima. O objetivo do processamento do pó (powder processing) é causar uma consolidação ou agupamento para uma forma desejada, obtendo como conseqüência um aumento nos níveis de densidade e de resistência.. Zachariades [25] se refere a processamento do pó como uma tecnologia típica de processamento de metais e cerâmicas, entretanto para a confecção de seus corpos de prova o autor descreveu um processamento idêntico à moldagem por compressão.
  • 13. A indústria nacional, de maneira geral, processa o PEUAPM segundo o seguinte ciclo: • Prensagem a frio do pó, a 100 Kgf/cm2 ou 10 MPa • Aquecimento do material sob pressão entre 20 e 50 Kgf/cm2 (2 e 5 MPa) até 220 oC pelo tempo necessário para fundir toda a massa • Resfriamento sob pressão de 100 kgf/cm2 (10 MPa).
  • 15. HISTÓRICO • O PTFE (politetrafluoretileno) é um homopolímero etenóide (derivado do etileno) com a substituição de todos os átomos de hidrogênio do etileno por átomos de flúor. • O PTFE foi descoberto acidentalmente nos Estados Unidos, em 1938, pelo Doutor Roy Plunkett, um químico da Kinetc Chemicals, Inc., uma subsidiária da E. I. du Pont de Nemous & Co., Inc., e General Motors Corporation, quando uma amostra de gás Tetrafluoretileno (TFE) sob pressão em um cilindro, polimerizou a temperatura ambiente. Ele constatou que o cilindro que estava cheio desse gás, na verdade, estava vazio. Ao cortá-lo, verificou-se a presença de um resíduo branco em seu interior. Nasceu assim o Teflon... • Algumas das propriedades incomuns do PTFE foram reconhecidas, e foram descritas as primeiras polimerizações com iniciadores.
  • 16. • Rapidamente constatou-se as características de uso e processamento do PTFE devido seu alto peso molecular médio e porque este não fluí na fusão, porque sua temperatura de fusão cristalina é de 327ºC; na realidade o grau de polimerização n na fórmula (-CF2-CF2-)n excede a 10.000 para PTFE comercial, comparado a um valor de n = 1.000 para polietileno comercial. Conseqüentemente, as técnicas convencionais para processamento de plásticos não são aplicadas para o PTFE. • O PTFE foi patenteado em 1941 sob a marca registrada de Teflon®. Teflon® é uma família de fluorpolímeros da Du Pont que abrange não só o PTFE, mas também copolímeros, como o FEP (copolímero de TFE e HFP - hexafluorpropileno) e o PFA (perfluor alkoxy), que são também completamente fluorados. • Antes e durante a Segunda Guerra Mundial o desenvolvimento de PTFE foi empreendido pela Du Pont para aplicações especiais bélicas e uma planta piloto estava em operação em 1943. Antes disso, os princípios para transformação do monômero TFE em PTFE granular já haviam sido propostos, e são utilizados até hoje.
  • 17. • Devidos os interesses da Du Pont, o PTFE não estava descartado como uma curiosidade intratável, mas foram desenvolvidos métodos não convencionais de processamento; esta é a característica mais notável da história de PTFE. • A Du Pont trabalhou continuamente, lado a lado, nos polímeros e nos processos de transformação durante a década de 1940. Uma descoberta muito importante foi a preparação e uso da dispersão coloidal aquosa de PTFE, primeiramente mencionada em 1946, e então utilizada em 1950. Várias técnicas de obtenção e processamento para PTFE já estão bem estabelecidas, e vários produtos em PTFE podem ser fornecidos por fabricantes experientes nos Estados Unidos, na Inglaterra e em outros países.
  • 18. Hoje, os maiores manufaturadores de PTFE são: • Du Pont (EUA) - Teflon®; e • Hoechst (Alemanha) - Hostaflon®; • I.C.I. (Inglaterra) - Fluon®; • Daikin (Japão) - Daiflon®; • Montefluos (Itália) - Algoflon®.
  • 19. A capacidade industrial mundial esperada para o PTFE era aproximadamente 10.000 toneladas / ano ao final de 1965; da qual os Estados Unidos contribuíam com 70%, a Inglaterra com 20%, a Europa com 5% e o Japão com 5%. Comparado com o progresso da Du Pont descrito acima, a I.C.I. tinha uma planta piloto em operação antes de 1947, fornecendo polímeros granulares, com venda regular em 1952, e produtos de dispersão em 1956. A qualidade de todo o PTFE comercial melhorou tremendamente durante os anos. Isto foi alcançado através de colaboração entre os fabricantes de polímero e os transformadores em produto acabado, e conduziu a graus de PTFE que podem ser fabricados mais facilmente em produtos acabados com propriedades melhoradas.
  • 20. CONSUMO • O consumo mundial em 1990 era de 42.500 toneladas / ano, sendo que os Estados Unidos consumiam 14.000 toneladas, a Europa consumia 14.600 toneladas, o Japão consumia 8.000 toneladas; o restante era consumido pelos outros países.
  • 21. FABRICAÇÃO DO PTFE Obtenção do monômero • O monômero do tetrafluoretileno (CF2 = CF2) é preparado de acordo com as reações seguintes: O clorofórmio de CHCl3 é adquirido por clorações sucessivas de metano a 5 bar e 320°C. O gás freon® 22 (difluormonoclorometano – CHClF2), obtido na primeira reação, é submetido a uma temperatura entre 600 a 800 ºC, obtendo-se o monômero TFE. Após este processo, o gás TFE é submetido a um processo de lavagem e sacagem, e então é liquefeito a baixas temperaturas (-35 ºC). Após liquefeito, os subprodutos indesejados são separados por destilação, estando então o TFE pronto para a polimerização. As propriedades explosivas do monômero TFE obrigam a adoção de inúmeras precauções para que sua manipulação ocorra sem perigo.
  • 22. Polimerização do PTFE • A polimerização de TFE é realizada em reatores adequados, na presença de água e iniciadores de radical-livre em solução aquosa, como peroxidissulfatos, peróxidos orgânico, ou sistemas de redução-ativação. Assim, a água age como um veículo para o iniciador e também como um meio para transferência do calor liberado durante a polimerização, por se tratar de uma reação exotérmica.
  • 23. • Embora água não interfira com a preparação de PTFE de alto peso molecular, a gama de aditivos úteis é muito pequena, desde que a maioria das substâncias químicas orgânicas cause inibição da polimerização ou conduza a produtos com propriedades normalmente inaceitáveis. Até mesmo hidrocarbonetos saturados como aditivo inibem polimerização a menos que sua solubilidade em água seja muito pequena; assim, parafinas até C12 são inibidoras para o sistema de polimerização granular, considerando-se que as parafinas de cadeias longas podem ser aceitas em sistemas por dispersão. • Na obtenção de PTFE por dispersão coloidal aquosa, podem ser usados emulsificadores altamente halogenados, como os sais de ácidos completamente fluorados, mas emulsificadores normais são inibidores, exceto se injetados depois do início da polimerização, quando estes permitem alguma polimerização adicional.
  • 24. O TFE polimeriza a temperatura e pressão moderadas, de 40-80 ºC e 50- 400 psi; entretanto às vezes pode ser um problema controlar a taxa de polimerização e temperatura, tornando-se necessária uma boa transferência de calor, e isto pode ser prejudicado pela formação de adesões de polímero nas paredes do vaso de pressão, particularmente durante polimerização granular. Os principais processos de obtenção do PTFE são: • Granular Polymers • Coagulated Dispersion Polymers • Liquid Dispersion • Filled Polymers Conforme as condições de polimerização (formulação, temperatura, pressão, influencias mecânicas), obtém-se diferentes grades e tipos de PTFE, tais como os polimerizados em suspensão e em emulsão
  • 25. PRINCIPAIS PROCESSOS: O acondicionamento dos polímeros resultantes depende do seu tipo. Os principais processos realizados são os seguintes: • lavagem; • secagem; • granulação; • composição (para a preparação de materiais com reforços); • concentração (apenas para polimerizados em dispersão); • formulação de sistemas de recobrimento.
  • 27. Natureza estrutural  Constituição da cadeia As macromoléculas do PTFE apresentam uma estrutura molecular linear. Devido à sua insolubilidade, não é possível determinar seu peso molecular pelos métodos convencionais. Ensaios específicos mostram valores de peso molecular variando entre 400.000 e 900.000. Na prática, apenas o peso molecular relativo é determinado, medindo-se a densidade de corpos de prova normalizados. Ao aumentar a densidade juntamente com o grau de cristalização e ao ser este inversamente proporcional ao peso molecular, os corpos de prova provenientes de tipos de PTFE com alto peso molecular apresentam menor densidade que os corpos de prova de tipos com baixo peso molecular. A ligação química carbono-flúor, cuja energia de dissociação é de 460 kJ/mol, é uma da mais sólidas na química orgânica, pois somente se rompe sob condições extremas. As cadeias de carbono estão cobertas quase inteiramente por átomos de flúor, o que equivale a uma proteção da cadeia de carbono contra influências externas, cuja conseqüência é a elevada resistência do PTFE aos agentes químicos.
  • 28.  Cristalinidade O PTFE é um polímero parcialmente cristalino, cuja estrutura cristalina pode ser vista na figura 2. Acima do ponto de fusão cristalina, que está entre 325 e 340 ºC, material é muito transparente, caso contrário, abaixo deste ponto, é branco e opaco. Sinterizando lâminas finas de PTFE a aproximadamente 400 ºC e resfriando-as rapidamente à temperatura ambiente, a estrutura molecular é enrijecida com um amplo grau de estado amorfo, conservando-se as lâminas transparentes. Pelo contrário, se o resfriamento se realizar lentamente, existe tempo suficiente para a cristalização, resultando num produto branco-leitoso. A 19 ºC ocorre, no PTFE, uma transição em sua fase cristalina, cuja diversidade de formas pode se ver na figura 2.
  • 29. Constituição dos compostos de PTFE • O PTFE é mais utilizado no Brasil e no mundo inteiro em sua forma pura. Em condições específicas de trabalho podemos optar pelo PTFE com cargas especiais, melhorando assim algumas propriedades do material obtendo um melhor rendimento e uma vida útil maior da peça. A princípio o PTFE carregado e mais caro que o puro, porém, a vida útil da peça poderá ser aumentada em várias vezes. • Os compostos de PTFE são mesclados de grande qualidade contendo reforços inorgânicos, principalmente fibras de vidro, carbono e diversas modificações, metais e compostos metálicos, como por exemplo, óxido e sulfures. • Conforme as propriedades desejadas, os compostos podem conter entre 5 e 40% em volume de reforços.
  • 30. Formas de reforços utilizados: CARGAS MAIS USUAIS: PROPRIEDADES DO COMPOSTO: Fibra de Vidro • alta resistência à compressão • resistência ao desgaste • ótima resistência química Carbono • resistência ao desgaste • alta resistência à compressão • boa condutibilidade térmica Grafite • boa condutibilidade térmica • boas propriedades de deslizamento • baixo coeficiente de atrito • resistência ao desgaste Bronze • alta resistência à compressão • baixo escoamento a frio • ótima condutibilidade térmica MoS2 • ótimos propriedades de deslizamento • reduz desgaste
  • 31. Estabilidade térmica • A estabilidade térmica do PTFE não é alcançada por nenhum plástico comercial, nem sequer por nenhum outro polímero fluorado. Aquecendo- se, por exemplo, a 300 ºC durante 4 semanas, as lâminas fabricadas em PTFE, sua resistência à ruptura diminuí entre 10 e 20% apenas. Por este motivo, não existe necessidade alguma de proteger o material da ação térmica por meio de estabilizadores especiais. • O PTFE, apresenta uma temperatura de início de degradação em torno de 370 ºC e temperatura de término de degradação em torno de 520 ºC.
  • 32. Temperaturas constantes de trabalho A temperatura constante de trabalho máxima admissível depende das exigências mecânicas impostas em cada caso. Quando se trata de cargas médias, o limite superior de temperatura, a que os produtos em PTFE podem submeter-se a esforços, situa-se em 260 ºC. Em muitos casos, pode-se ultrapassar esta temperatura por um curto período de tempo sem nenhum inconveniente. Não apenas a temperatura ambiente, mas também a baixas temperaturas, o PTFE possui uma boa flexibilidade e extensibilidade, podendo ser utilizado sem limitações para a maioria dos artigos, inclusive a temperatura de ebulição do nitrogênio líquido (-196 ºC). Dos inúmeros materiais ensaiados, o PTFE é o único que não se torna quebradiço em hélio líquido (-269 ºC).
  • 33. Comportamento durante a fusão • O PTFE possui um ponto característico de transição a 325 a 340 ºC, passando de um estado branco e cristalino a um estado vítreo, amorfo e transparente. Para a transformação do PTFE é importante saber que, na zona compreendida entre a temperatura ambiente e 325 ºC, ocorre um aumento reversível de volume da ordem de 30%. E quanto ao seu comportamento durante a fusão, o PTFE se diferencia consideravelmente dos outros termoplásticos: com 1010 Pa x seg., apresenta uma extrema viscosidade durante a fusão, o qual tem como resultado que os produtos em PTFE não comecem a fluir acima dos 325 ºC, sem que conservem sua forma geométrica. • Como conseqüência a este comportamento inusitado, não podem ser aplicados para o PTFE os procedimentos de transformação usuais nos termoplásticos (por exemplo, injeção), o que obriga o desenvolvimento de técnicas especiais que se assemelham mais aos métodos de metalurgia de sinterização.
  • 34. Influencia do tipo de PTFE e as condições de transformação • Os produtos sinterizados em PTFE são tenazes e flexíveis, embora não elástico como a borracha. A maioria de suas propriedades mecânicas dependem das condições de transformação, desempenhando um papel importante o fato de que o polímero não se converta a uma massa fundida de baixa viscosidade ao ser sintetizado, sem que as diferentes partículas conservem sua forma ao serem prensadas e somente sintetizem com maior ou menor solidez • Mediante as condições de transformação podem variar-se dentro de amplas margens diferentes de propriedades do PTFE.
  • 35. Variáveis de processo que requerem um controle exato: • Pressão de prensagem; • Temperatura e tempo de duração da sinterização; • Velocidade de aquecimento e resfriamento. Como estas variáveis influem na porosidade e na cristalinidade, os quais, por sua vez, influem sobre as seguintes propriedades: • • Resistência mecânica: • Elasticidade; • Dureza; • Permeabilidade; • Rigidez dielétrica. Se comparar os diferentes tipos de PTFE, poderá comprovar-se que as diferenças entre suas propriedades mecânicas são relativamente pequenas. As principais diferenças ocorrem quanto à viscosidade e a porosidade. Ao incorporar cargas e/ou aditivos ao PTFE, suas propriedades sofrem mudanças importantes, conforme citado.
  • 36. Atrito As reduzidíssimas forças intermoleculares do PTFE são a causa, entre outros fatores, de que o mesmo possua, entre todos os materiais sólidos, os menores coeficientes de atrito. O coeficiente de atrito determinado em cada caso depende de inúmeros fatores, tais como pressão e velocidade de deslizamento, elemento oposto, composição da atmosfera e uma possível lubrificação adicional. Generalizando, pode - se dizer que: • Os coeficientes de atrito estático e dinâmico do PTFE são idênticos entre si. Por isto, não ocorre nenhum movimento “stick-slip”; • A medida que se aumenta a carga, o coeficiente de atrito aumenta primeiro rapidamente e, após, com maior lentidão. • Ao aumentar a velocidade de deslizamento pode ser observado, até a aproximadamente 50 m/mim, um aumento do coeficiente de atrito, o qual não depende apenas da velocidade quando esta é superior a 50 m/mim, menos que produzam superaquecimentos localizados a uma temperatura superior a de fusão cristalina, entre 325 e 340 ºC, e ocorra uma alteração irreversível da estrutura superficial; • Ao aumentar a temperatura, os coeficientes de atrito aumentam de forma insignificante na zona entre 20 ºC (em conseqüência da mudança de fase cristalina nesta temperatura), mantendo-se praticamente constantes até 327 ºC. Para muitas aplicações é importante que o produto conserve suas favoráveis propriedades deslizantes também abaixo de 0 ºC.
  • 37. Os coeficientes de atrito dos diferentes compostos de PTFE não diferem muito entre si, situando-se abaixo dos valores correspondentes para o PTFE puro. Geralmente o coeficiente de atrito do PTFE é da ordem de 0,1 a 0,25. Nos casos mais favoráveis (PTFE contra aço, com profundidade de aspereza inferior a 2 m, carga de 0,05 N/mm2, velocidade de deslizamento inferior a 100 mm/mim, lubrificação com óleo de silicone), o coeficiente de atrito pode ser inferior a 0,01.
  • 38. Comportamento frente ao desgaste O PTFE puro é superado por alguns outros plásticos com relação quanto a resistência a abrasão, isto es atribui, por uma parte, as escassas forças intermoleculares e, por outra, a que as diferentes partículas do polímero não formam uma massa apropriadamente fundida durante a transformação, sendo que estas partículas somente se sinterizam entre si com maior ou menor força. Um ensaio pelo procedimento de roda abrasiva, conforme o projeto da norma FNK/FNM de 1965 (“Abrasión Taber”), proporciona os seguintes resultados em PTFE: • Desgaste em peso: Gs = 85 mg / 100 revoluções; • Desgaste em volume: Vs = 40 mm3 / 1100 revoluções. Ao contrário, os compostos de PTFE apresentam uma boa resistência a abrasão, inclusive na presença de cargas relativamente importantes.
  • 39. TIPOS DE PTFE Devido as suas propriedade físicas, o PTFE unicamente pode transformar- se por processos especiais. • prensagem seguida de sinterização • extrusão ram • extrusão de pastas • revestimento seguido de sinterização • impregnação • Os diferentes tipos de PTFE estão adaptados a estes métodos de transformação. Para a Moldagem por Compressão e a Extrusão Ram somente são adequados os polimerizados em suspensão em forma de pó de partículas grossas acondicionados .Por outro lado, a Extrusão de Pastas unicamente resulta possivelmente uma base de pó obtida coagulando-se dispersões de PTFE (polimerizados em emulsão). O PTFE em forma de Dispersão Aquosa se aplica para revestir e impregnar diversos substratos
  • 40. Transformados por extrusão Ram Os materiais transformados por extrusão Ram devem possuir os seguintes requisitos: • Boa fluidez • Alto peso aparente • Boa estabilidade de suas partículas • Partículas duras Seguem o perfil a obter suas dimensões, as pressões de extrusão se situam entre 25 e 800 bares, margem que, como é lógico, é incapaz de cobrir um só produto. Por conseguinte, no momento de selecionar o material deverá distinguir-se entre: • PTFE pré-sinterizado e • PTFE não pré-sinterizado
  • 41. Aplicações Lubrificantes secos • O Hostaflon TF 9205 e o TF 9202 podem empregar-se como lubrificantes secos, substituindo o grafite e o Bisulfeto de Molibdênio. Óleos e graxas • Misturados com óleos resistentes a altas temperaturas, como os de silicone, podem obter graxas termoresistentes. A quantidade a utilizar dos mesmos depende da viscosidade do óleo e da consistência desejada na graxa lubrificante final. Misturados com outros plásticos • Adicionando Hostaflon TF 9205, TF 9202 e TF 9203 em qualidade de reforços, melhoram consideravelmente as propriedades deslizantes e antiabrasiva de termoplásticos e termofíxos. As doses a utilizar nos mesmos são situadas entre 10 e 30 % em peso. Tintas de Impressão • Dispersando Hostaflon TF 9205 e TF 9202 em tintas de impressão melhoram as características impermeabilizantes destas.
  • 42. Revestimento • Com sistemas de revestimento contendo Hostaflon TF 9205 ou TF 9202, podem elaborar-se revestimentos autolubrificantes e resistentes a abrasão. Spray anti aderentes • O Hostaflon TF 9202 pode utilizar-se como lubrificantes em forma de spray, dispersando-o muito finamente. Para melhorar a aderência, pode adicionar-se um ligante.
  • 43. REVESTIMENTOS Existe no mercado uma completa linha de revestimentos em PTFE voltada para aplicações em peças industriais, onde performance e produtividade são fundamentais. Os revestimentos em PTFE foram desenvolvidos para solucionar os mais variados problemas, possuindo propriedades como: antiaderência, baixa fricção, resistência à corrosão, à abrasão e em altas e baixas temperaturas, além de hidrofobia e oleofobia. Comparado aos demais revestimentos, PTFE é o que tem o menor coeficiente de atrito e o que mais resiste a altas temperaturas, podendo suportar temperaturas contínuas de até 290ºC e de até 314ºC por breves períodos. Além de bom isolante elétrico, é hidrofóbico e possui boa resistência à corrosão química devido à sua menor permeabilidade, podendo alcançar 140 microns de espessura final. Seu uso em utensílios domésticos é aprovado pelo FDA e por outros órgãos de saúde de todo o mundo. • Cilindros têxteis e de secadores têxteis: Promove a antiaderência, evitando acúmulo de resíduos e corrosão; • Trocadores de Calor: Elimina incrustações, reduzindo o tempo gasto na limpeza; • Moldes em Geral: Facilita a antiaderência de produtos que trabalhem no molde entre 260ºC a 290ºC.
  • 44. Tubo trocador de calor revestido com PTFE Molde revestido com PTFE
  • 45. • Rolos de fotocopiadoras: Facilita a antiaderência a temperaturas de até 260ºC; • Skids de pinturas: Facilita a antiaderência e a limpeza; • Moldes em geral: Facilita a desmoldagem de produtos que trabalhem até 260ºC; • Válvulas e bombas: Evita a corrosão química de produtos que trabalhem em temperaturas inferiores a 260ºC; • Rotores industriais: Previne o acúmulo de sujeira, evitando o desbalanceamento, dando aos rolamentos maior durabilidade;
  • 46. Rotor industrial revestido com Rolo de fotocopiadora PFA