Importância dos Materiais e da Vida de Prateleira em Processos de Moldagem
A ideia de que materiais expiram enquanto estão na prateleira do armazém é um conceito que muitas vezes não tem base científica. No entanto, existem materiais que realmente têm um prazo de validade. A maioria desses materiais são termofixos, sejam eles rígidos ou elastoméricos.
Compreendendo a Natureza dos Materiais Termofixos
Os materiais termofixos são compostos que, em sua forma inicial, não são completamente formados. Para completar o processo de polimerização e reticulação, um catalisador é utilizado. Este catalisador, devido à sua atividade química, pode reagir prematuramente ou volatilizar, sendo perdido do sistema.
Durante meu tempo na manufatura, trabalhei em uma empresa que fazia moldagem tanto de termoplásticos quanto de termofixos. Não nos preocupávamos com a estabilidade de prateleira dos nossos materiais termoplásticos. No entanto, alguns de nossos compostos termofixos eram uma história diferente. Processávamos uma classe específica de resina melamina-fenólica que precisava ser processada dentro de nove meses após ser recebida do fornecedor.
A Estabilidade dos Materiais Termoplásticos
Os materiais termoplásticos têm uma estabilidade de prateleira que pode ser medida em anos, ao invés de meses. Isso porque eles não possuem catalisadores que podem reagir prematuramente. Além disso, eles não estão sujeitos ao mesmo tipo de volatilização que afeta os termofixos.
Por outro lado, os termofixos, como o composto melamina-fenólica, podem perder sua capacidade de reticulação se não forem processados dentro do prazo especificado. Isso ocorre porque a energia associada à reticulação não será detectável em amostras antigas do material.
Influência dos Componentes como o Estireno
Compostos de moldagem em massa (BMC) e compostos de moldagem em folha (SMC), um tipo de poliéster insaturado, utilizam estireno como ingrediente chave. O estireno é utilizado para “dissolver” ou amolecer o pré-polímero de poliéster linear de baixo peso molecular e participa da reação de reticulação, promovida por um iniciador de radical livre.
Ao caminhar pelo corredor do material na planta, o cheiro de estireno é evidente. Isso confirma que parte do estireno no composto está volatilizando, o que afeta a processabilidade do material, influenciando o tempo necessário para atingir a viscosidade mínima, o tempo de gelificação e o grau de reticulação.
Estireno como Plastificante
Com o tempo, enquanto o material fica em armazenamento, ele se tornará menos maleável e um pouco mais duro porque o estireno está agindo essencialmente como plastificante. Isso influenciará o processamento do material, afetando o tempo necessário para atingir a viscosidade mínima, o tempo de gelificação e o grau de reticulação. Se for armazenado por tempo suficiente, o material pode se tornar intratável.
Conseguimos uma vida útil de prateleira muito mais longa para este material em nossa instalação construindo uma sala de armazenamento refrigerada onde mantínhamos a matéria-prima até um ou dois dias antes de estarmos prontos para processá-la. Isso também tornou o material mais consistente ao longo do tempo.
Condições de Armazenamento Importam
A questão das condições de armazenamento é crucial. Em geral, quanto mais baixa a temperatura e a umidade em que o material é armazenado, mais tempo ele manterá sua integridade e processabilidade. A exposição à luz ultravioleta, ozônio e óxidos de nitrogênio e enxofre produzidos pela combustão também reduzirá a vida útil do material e potencialmente produzirá mudanças na cor do produto.
A maioria dos armazéns onde a matéria-prima é armazenada não são climatizados. Portanto, dependendo da localização, as temperaturas e a umidade podem se tornar elevadas durante grande parte do ano. Trabalhei durante uma semana em uma planta em Chennai, na Índia, onde a temperatura externa durante o dia já estava atingindo 32ºC e a temperatura no armazém era consideravelmente mais alta.
Testagem e Integridade do Material
Quando houver dúvidas, testes determinarão se as condições de armazenamento influenciam a integridade do material. Amostras moldadas de um novo lote de matéria-prima e do lote mais antigo podem ser testadas para desempenho mecânico. No caso de compostos de borracha reticuláveis, pode-se realizar reometria de torque para caracterizar o tempo necessário para atingir a viscosidade mínima e a cura.
Sistemas de armazenamento em silos introduzem outro conjunto de variáveis que podem incluir mudanças rápidas na umidade relativa. E, finalmente, existem situações onde, devido à falta de espaço em armazéns internos, a matéria-prima é simplesmente colocada ao ar livre, onde os elementos de luz solar, mudanças de temperatura e umidade e poluentes no ar podem atuar com maior efeito sobre o material.
Medições Objetivas e Vida Útil
Essas medições objetivas substituem as declarações vagas sobre a vida útil que muitas vezes servem como um sistema de crenças desprovido de ciência. Para a grande maioria dos termoplásticos, a estabilidade dos materiais pode ser medida em anos e a noção de que um polímero expira como um alimento ou um medicamento é uma ideia fantasiosa que pode ser usada pelos fornecedores de materiais para se isentarem da responsabilidade por uma condição fora da especificação.
No entanto, em materiais plastificados e, particularmente, em sistemas reticuláveis antes do processamento, a vida útil pode ser uma preocupação real e medidas extras, como a refrigeração, podem e devem ser usadas para estender a vida útil de um produto.
Sobre o Autor: Michael Sepe é um consultor independente de materiais e processos baseado em Sedona, Arizona, com clientes em toda a América do Norte, Europa e Ásia. Ele tem mais de 45 anos de experiência na indústria de plásticos e auxilia clientes em seleção de materiais, design para fabricação, otimização de processos, solução de problemas e análise de falhas. Contato: 928-203-0408 • mike@thematerialanalyst.com
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Última atualização em 7 de setembro de 2024
