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Os Plásticos de Engenharia e suas aplicações no agronegócio

Neste artigo nós abordaremos de forma macroscópica sobre os principais Plásticos de Engenharia e Alta Performance e suas aplicações na Indústria Agrícola, por meio da apresentação de casos de sucesso ilustrados com imagens reais dos produtos já em escala de produção, além de sua utilização nas mais diversas montadoras no Brasil e no mundo. Confira!

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A Agricultura

A prática da agricultura é uma das atividades mais antigas desenvolvida pelos humanos. No período Neolítico, a constituição das primeiras técnicas e materiais utilizados para o cultivo de plantas e confinamento de animais foi a principal causa para o processo denominado sedentarização do ser humano, pelo qual o homem passou a habitar de forma fixa um lugar próprio a partir das práticas agrícolas, embora a coleta e a caça tenham convivido por muito tempo lado a lado com a agricultura.

O desenvolvimento da agricultura, portanto, esteve diretamente associado à formação das primeiras civilizações, fato que nos ajuda a entender a importância das técnicas e do meio técnico no processo de construção das sociedades e seus espaços geográficos. Neste sentido, à medida que essas sociedades modernizaram suas técnicas e tecnologias, mais a evolução da agricultura conheceu os seus avanços.

Plásticos de Engenharia e Alta Performance

Na indústria moderna atual, a performance é uma necessidade que pode cobrir muitos aspectos relativos à qualidade, eficiência, durabilidade, velocidade, produção ou resistência a fatores externos. O objetivo geral é ter equipamentos que funcionem sem problemas, com o mínimo de manutenção e com a melhor relação custo-benefício.  Com certeza você encontrará nos plásticos de alta performance o que você precisa para as suas aplicações.

Os plásticos de alta performance normalmente possuem uma temperatura de operação permanente superior a 150°C. É essa classe de material que traz as propriedades superiores dos polímeros, como características:

  • Módulo de elasticidade elevado, mesmo a temperaturas elevadas;
  • Resistência ao impacto;
  • Resistência à tração;
  • Resistência à flexão;
  • Estabilidade dimensional em altas temperaturas;
  • Resistência à degradação térmica e à oxidação;
  • Resistência a reagentes e solventes;
  • Transparência à radiação eletromagnética.

Geralmente os plásticos de engenharia possuem:

  • Temperatura de distorção térmica acima de 120°C (0,46 Mpa);
  • Módulo de elasticidade acima de 20.000 Kgf\cm²;
  • Resistência à tensão e tração acima de 500 Kgf\cm².

Com o uso de materiais de reforço especiais, como fibra de vidro, esferas de vidro ou fibra de carbono, a resistência à distorção de calor e a rigidez podem ser aumentadas ainda mais. Os aditivos como fibras de PTFE, grafite e aramida melhoram consideravelmente as características de fricção e deslize e a adição de fibras metálicas e carbono proporciona uma melhor condutividade elétrica.

Ao adicionar reforços, tais como fibras de vidro ou de carbono, a rigidez e a temperatura de distorção ao calor podem ser melhoradas, juntamente com o benefício adicional da estabilidade dimensional. Isso é possível graças a menores taxas de expansão térmica que podem se aproximar de valores típicos de algumas ligas metálicas. Conforme a ilustração abaixo podemos verificar os efeitos nas formulações:

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Figura 01: Pirâmide Performance

O plástico reforçado com fibra de carbono é atualmente a solução mais interessante quando as condições de operação exigem rigidez extrema e propriedades mecânicas com menor peso possível, como por exemplo, em aplicações aeroespaciais ou automotivas. Segue gráficos que podem demonstrar as variáveis necessárias quanto à seleção dos materiais:

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Figura 02: Gráfico SFRT

As propriedades podem ser investigadas e comparadas entre diferentes composições de plásticos de engenharia usando métodos de teste padronizados. As propriedades de tração dos plásticos, tais como resistência à tração plástica e rigidez podem ser determinadas de acordo com DIN EN ISO 527 aplicando-se, brevemente, a carga em uma direção com um teste de tração.

Os resultados possíveis e valores típicos observados durante este teste, dependendo do comportamento de material, são resumidos no seguinte gráfico:

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Figura 03: Gráfico Propriedade

É possível também introduzir no mercado um plástico de outras categorias de uso geral. De acordo com Julio Arada:

“As inovações químicas e estrutura, a qual possibilita que o novo tipo de material tenha uma propriedade de alto ou altíssimo desempenho mecânico e/ou térmico. Algumas blendas poliméricas podem ter uma facilidade de conformação, além de um alto desempenho, e podem ser consideradas como plásticos de engenharia. (ARADA, Júlio, 2005, p. 21).”

Portanto, os plásticos de engenharia e de alta performance, devido às suas propriedades, têm aplicações no segmento de Máquinas e Implementos Agrícolas a nível nacional e internacional.

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Figura 04: Tipos de materiais

Aplicações na Industria Agrícola

As indústrias agrícolas em geral têm certa restrição em substituir componentes metálicos geralmente produzidos pelo processo de fundição e, posteriormente, sofrem etapas de usinagem para ajustes e acabamentos.

No entanto, muitas empresas têm utilizado os plásticos de engenharia e alta performance para aumentar a produtividade e eliminar processos que oneram o custo final do equipamento, pois além deste ser um processo limpo e sem retrabalho, possibilita altos índices produtivos com menor carga hora/máquina e baixo custo, quando consideramos todas as etapas que o componente sofreria na usinagem.

Abaixo seguem exemplos de aplicações específicas na distribuição de sementes no Plantio Direto, sendo que estes componentes, utilizados por todas as montadoras de implementos no Brasil, a consideram a “alma do plantio”, isso porque a distribuição uniforme de sementes impacta diretamente na produção dos mais variados tipos de grãos:

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Imagem 01: Distribuidor Pneumático
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Imagem 02: Distribuidor Mecânico

Seleção e indicação de materiais

A Piramidal distribui materiais da principais Petroquímicas do mundo, que possuem materiais de engenharia com propriedades físico-químicas que podem ser utilizados e indicados para substituição de metal. Podemos destacar no segmento agrícola aplicações das mais diversas blendas termoplásticas, porém, para que os produtos acabados tenham as propriedades exigidas ao processo de fabricação, as orientações técnicas devem ser rigorosamente seguidas.

Todos os materiais plásticos de engenharia possuem particularidades de processamento que iniciam pela armazenagem e posterior secagem, com um processo produtivo que pode ser realizado por injeção, extrusão ou sopro (processos comuns), opções utilizadas em larga escala nas indústrias.

Ao mudar de metal para plástico, o design do componente deve normalmente ser revisado a fim de maximizar os benefícios do uso do plástico. Uma atenção especial deve ser prestada às tolerâncias de usinagem, propriedades mecânicas diferentes que podem exigir modificações de design, expansão térmica mais alta, possíveis deformações em caso de cargas aplicadas em longo prazo (fluência) e mudanças nas propriedades com variações de temperatura.

Quando falamos em substituir metal (ferro fundido) por plásticos de engenharia ou alta performance, pensamos em materiais que tenham propriedades mecânicas e estruturas que suportem todas as exigências para aplicação no segmento agrícola.

Sendo assim, por este motivo destacaremos algumas linhas de materiais da SABIC Plastics que são amplamente empregadas em desenvolvimentos e projetos:

Os compostos LUBRICOMP ™ oferecem melhor resistência ao desgaste e menor atrito combinando resinas de engenharia com vários lubrificantes internos. As fibras de vidro e carbono também podem ser incluídas para melhorar a resistência e a rigidez.

Os compostos de liga LUBRILOY ™ fornecem lubrificação através de uma tecnologia de lubrificação exclusiva e patenteada. Os compostos Lubriloy também oferecem desempenho econômico de desgaste e atrito em comparação aos lubrificantes convencionais de politetrafluoretileno (PTFE), apresentando alto impacto e resistência, sendo usados ​​em uma ampla variedade de aplicações automotivas, de escritório, eletrônica e de eletrodomésticos.

Vasta gama de resinas de engenharia disponíveis em cinco resinas mais comumente utilizadas: resina LEXAN ™ e outras resinas de policarbonato (PC), resinas NORYL ™ de óxido de polifenileno (PPO), resinas de polioxietileno (POM), poliacetal (POM), poliamida 6,6 (PA 66) e poliftalamida (PPA).

Notavelmente leve, os compostos estruturais VERTON ™ oferecem um equilíbrio entre custo e desempenho em aplicações estruturais. Os compostos Verton oferecem desempenho mecânico excepcional, combinando rigidez com excelente resistência em geral e resistência a falhas de impacto.

Compósitos com um teor de fibra de vidro de 25 a 70% em peso. Um processo patenteado de pultrusão ajuda a garantir a integridade e o alinhamento das fibras, proporcionando um desempenho mecânico excepcional.

Disponível em uma ampla variedade de resinas básicas. As resinas mais comumente especificadas são poliamida (PA), incluindo PA66 lubrificado internamente e polipropileno (PP).

Os compostos do THERMOCOMP ™ aperfeiçoam praticamente qualquer resina básica para rigidez, resistência ao calor e tolerâncias dimensionais, até parâmetros específicos de gravidade ou processamento e, além disso, por utilizar base de resinas de alta temperatura, também aprimoram as propriedades mesmo em ambientes exigentes de calor e produtos químicos.

Destacamos na aplicação agrícola quatro grupos de matérias que originam outras famílias de materiais para aplicação direta nos projetos e desenvolvimentos, atendendo a todas as necessidades técnicas. Conte conosco para te auxiliar.

 Considerações finais

A evolução constante da agricultura permite a utilização de plásticos de engenharia e alta performance na produção de equipamentos (plantadeiras, tratores, colheitadeiras e etc.), pois estes materiais, quando incorporados a outros minerais ou fibras, conferem propriedades físico-químicas superiores ou muito próximas a ligas metálicas.

A facilidade de moldagem dos plásticos, uma característica conferida a estes materiais, aliada ao baixo custo produtivo (que elimina as etapas do processo de fabricação), permite a produção de componentes em larga escala e em tempo recorde.

Nos dias atuais também destacamos a preocupação com o meio ambiente, pois os materiais utilizados são amplamente recicláveis, contribuindo, assim, com a preservação do meio ambiente e com o bem-estar das futuras gerações.

“Entender para Atender”

Para ajudar no processo de seleção de material, nossos profissionais técnicos estão à sua disposição.

Você não só receberá apoio na seleção do material correto, mas também no processamento, regulamentação e requisitos adicionais.

Nossa ampla experiência específica em aplicações nos permite ajudá-lo desde a primeira ideia do produto, passando pela seleção de materiais e projetos, até o componente acabado. Por isso e para quaisquer dúvidas adicionais, entre em contato 4003-6777.

Passo fundo, 31 de março de 2020.

Referências
  • Pirâmide Materiais, imagem 02 – Fonte: dsm.com
  • Agricultura no Brasil – Fonte: brasilescola.uol.com.br
  • Gráficos 01 e 02 – Fonte: ensingerplastics.com
  • Tipos de materiais, imagem 03 – Fonte: sabic.com
  • Distribuidor pneumático, imagem 04 – precisionplanting.com.br
  • Distribuidor mecânico, imagem 05 – jassy.com.br
  • Linha especialidades – sabic.com
  • WIEBECK, Hélio; HARADA, Julio. Plásticos de Engenharia – Tecnologia e Aplicações. São Paulo: Artliber Editora Ltda, 2005.
  • SIMIELLI, Edson Roberto; DOS SANTOS, Paulo Aparecido. Plásticos de Engenharia – Principais Tipos e Sua Moldagem Por Injeção. São Paulo: Artliber Editora Ltda, 2010.

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