Revista Poliuretano - Tecnologia & Aplicações Ed.59 by Editora do Administrador Ltda.

Publicação da Editora do Administrador • Ano XII • Nº 59 • 2014

RETROFIT E MAIS Mercado de poliol poliéter Elastômeros Nanoaditivos em selantes

Aplicações em TPU w w w. f e i p u r. c o m . b r

Espumas flexíveis

Aplicações sustentáveis

Propriedades da poliureia

w w w. t e c n o l o g i a d e m a t e r i a i s . c o m . b r

Surpreender é...…

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Aprovar no IPT a primeira espuma ecológica e anti-chamas para o Programa Minha Casa Minha Vida. O verdadeiro valor da inteligência está no que ela traz de benefício para as pessoas. E a espuma ecológica Purcom trouxe para o mercado mais do que um conceito de sustentabilidade. Além de ser a primeira espuma verde a passar no teste de ignitabilidade do IPT, essa solução Purcom é extremamente leve e oferece um excelente isolamento termoacústico. Vantagens que foram decisivas para que ela fosse utilizada no interior das paredes das casas modulares construídas pela Fischer, para o Programa Minha Casa Minha Vida. Essas habitações, que contaram com o suporte da Purcom, podem ser montadas em apenas quatro dias. Surpreendente, não é? É a inteligência Purcom ajudando a construir um futuro melhor para todos.

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SEGURANÇA POR CONFORTO

A tecnologia inovadora dos sistemas de poliuretanos da BASF permite a fabricação de solados altamente resistentes, leves e confortáveis. Calçados de segurança fabricados com o sistema de poliuretanos Elastopan® oferecem excelentes propriedades de flexão e resistência à abrasão sem perder o conforto para quem os utiliza no dia a dia. Segurança e conforto em um mesmo produto? Isso é possível, porque na BASF nós transformamos a química.

BASF Poliuretanos

Av. Papa João XXIII, 4502-A CEP 09370-904 | Mauá-SP Tel.: 11 4542-7200 E-mail: basfpu@basf.com Site: www.basf.com.br

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Com uma equipe técnica qualificada e intensivo intercâmbio de tecnologias nos diversos países onde atua, a BASF Poliuretanos oferece um amplo portfólio de produtos com características únicas e exclusivas.

índice

14 TPU O TPU-poliuretano termoplástico vem ganhando terreno em diversos mercados nos quais suas propriedades diferenciadas permitem fabricar produtos de desempenho e durabilidade elevados

18 Espumas flexíveis

O maior uso das espumas flexíveis, motivado pelo avanço das tecnologias e crescente necessidade de conforto, tem permitido a criação e upgrade de diversos produtos. Assim, o mercado de espumas flexíveis no Brasil avança e se aprimora

20 Matérias-primas

28 Elastômero

O poliol poliéter, em suas variadas formas, evolui historicamente acima das taxas do PIB, apresenta diversas novidades e tende a crescer mais, em especial, em isolamento térmico e CASE

Amplamente conhecido no mercado sob a forma de rodízios, por exemplo, uma aplicação de baixo valor agregado na maioria das vezes, este material vem passando por um período de crescimento de aplicações

36 Selante

42 Congresso FEIPUR

A influência de nanoaditivos nas propriedades mecânicas de selantes de poliuretano foi uma das tecnologias apresentadas no Painel Nanotecnologia, durante a FEIPLAR COMPOSITES & FEIPUR 2014

Comparação de propriedades mecânicas de alguns impermeabilizantes à base de elastômeros de poliureia disponíveis no Brasil é apresentada no Congresso Internacional de Poliuretano 2014

30 Aplicações

50 Prêmio Excelência

Estádios para a Copa do Mundo, construções sustentáveis e produção de polióis a partir de fontes renováveis são exemplos de aplicações de tecnologias que estarão, cada vez mais, presentes nos novos projetos

Conheça as personalidades e empresas vencedoras do Prêmio Excelência em Poliuretano 2014. Esta premiação destaca as grandes contribuições recebidas pelo mercado sul-americano de poliuretano

<<Seções>>

4 6 8

Editorial E-mails e consultas Info PU

Guia de Anunciantes Air Products..................................... 23

KraussMaffei.................................... 21

Automec........................................... 35

Notícias............................................ 4

BASF................................................ 2a capa

Painéis Setoriais.............................. 49

Bayer................................................ 4 capa

Poliequip......................................... 9

32 Construção civil

Chemthura....................................... 25

Purcom............................................ 26 e 27

Evonik.............................................. 12 e 13

Purcom............................................ 5a capa

O retrofit – também chamado de revitalização de construções – faz amplo uso do poliuretano, normalmente aplicado por spray, com diversas vantagens em termos de facilidade de aplicação e propriedades da superfície final

Feicon Batimat................................. 33

Química Anastácio........................... 11

Feiplastic......................................... 29

Revista do Frio................................. 17

Flow Center/WIWA........................... 7

Revista Poliuretano.......................... 23

Flexível............................................. 39

Sampe.............................................. 41

Huntsman........................................ 3a capa

Sampe - II Desafio Acadêmico......... 45

Kalium............................................. 15

Solvay.............................................. 5

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Editorial

Novas aplicações O poliuretano sempre foi um material diretamente ligado a inovações, em virtude de diversos fatores como características técnicas aprimoradas e diferenciadas (em relação a outros mercados), e crescente penetração em mercados variados. No momento, com a economia em passos lentos, os fabricantes de peças buscam novas ideias e soluções, incluindo, assim, o poliuretano em novas utilizações. Neste ano, a Revista Poliuretano – Tecnologia & Aplicações vai buscar, mais do que nunca, estes novos desenvolvimentos e trabalhá-los, junto com toda a indústria, para auxiliar ao máximo o melhor posicionamento das tecnologias de poliuretanos nos projetos da indústria sul-americana. Enquanto isso, nesta edição, você, leitor, pode conferir a performance do poliuretano em retrofits diversos (seção Construção Civil), a ampla gama de aplicações dos elastômeros e do TPU (poliuretano termoplástico), além de exemplos de aplicações sustentáveis. Panoramas dos mercados de espumas flexíveis e poliol poliéter também

são temas de outras reportagens. Também destacamos diversas novidades de empresas brasileiras e de vários outros países, apontando novas tecnologias e aplicações, e mostrando alguns números de mercado (seção Info PU). Os vencedores do Prêmio Excelência em Poliuretano 2014 são mostrados aqui, juntamente com dois artigos técnicos: A influência de nanoaditivos nas propriedades mecânicas de selantes de poliuretano e Comparação de propriedades mecânicas de alguns impermeabilizantes à base de elastômeros de poliureia disponíveis no Brasil. Na próxima edição, mais informações sobre as tecnologias e produtos apresentados na FEIPLAR COMPOSITES & FEIPUR 2014. Boa leitura a todos! Simone Martins Souza Diretora Executiva

Notícias em composites, poliuretano e plásticos de engenharia Os membros da indústria sul-americana de plásticos de performance diferenciada (composites, poliuretano e plásticos de engenharia) podem acompanhar as notícias mais recentes sobre o mercado no site www.tecnologiademateriais.com.br Os jornalistas da Revista Composites & Plásticos de Engenharia, e da Revista Poliuretano - Tecnologia & Aplicações atualizam o site com as novidades nacionais e internacionais sobre novos produtos, destaques de matérias-primas e processos, aplicações, eventos, mercado, entre vários outros temas.

Confira sempre. O site www.tecnologiademateriais.com.br apresenta as mais recentes novidades sobre os mercados de composites, poliuretano e plásticos de engenharia, em todo o mundo

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Entre em Contato: Tel.: (11) 2899-6395 • consultoria@artsim.com.br

email e consultas Gostaria de visitar o estande de poliuretano e composites na Automec, organizado pela Revista. Como recebo mais informações? Eduardo Mascarenhas (Campinas, SP www.artsim.com.br A Revista Poliuretano - Tecnologia & Aplicações é uma publicação da Editora do Administrador Ltda., uma empresa do Grupo ArtSim, distribuída para fornecedores de matérias-primas e equipamentos para o setor de poliuretano, fabricantes de peças em PU (transformadores) e indústrias usuárias

Diretora Executiva Simone Martins Souza (Mtb 027303) simone@artsim.com.br Jornalista Rodrigo Contrera Marketing e Eventos Diego Servulo Eliana Ferreira Kátia Lima Representantes de Vendas Rosely Pinho Tabatha Magalhães Administrativo/Financeiro Danilo Silva Oliveira RH Simone Dias Circulação Cristiane Shirley Guimarães Internet André Tavares de Oliveira Projeto Gráfico, Diagramação Marcos Mori Rafael Pires dos Reis Pré-impressão e impressão ArtSim Proj. Gráficos Ltda. - 11 2899-6359 www.artsim.com.br Tiragem 8.000 exemplares

Gostaria de receber a Revista Poliuretano regularmente na empresa onde trabalho. Parabenizamos a equipe pelo conteúdo das matérias. Neide D. de Souza (São Paulo, SP) Soube que a Revista Poliuretano disponibiliza aplicativo para smart fones. Como devo fazer? Augusto Eduardo P. Mendes (Porto Alegre, RS) Temos interesse em conhecer mais aplicações e benefícios dos TPUs. Onde podemos encontrar mais literatura? Ester Teles (Congonhas, MG) Nossa empresa desenvolveu um novo produto com o uso do poliuretano. Este produto é destinado ao mercado da construção civil. Podemos enviar para divulgação na Revista? João B. Ramalho (Bragança Paulista, SP) Gostaríamos de ler mais matérias sobre fabricação de colchões. Maria de Lourdes P. Pontual (Fortaleza, CE) Gostaria de receber uma relação de fabricantes de máquinas de PU. É possível me enviar? Odete Meireles (Rio de Janeiro, RJ) TM - Tecnologia de Materiais Online

DISTRIBUIÇÃO DIRIGIDA: América do Sul

TECHNOLOGY in MATERIALS

Mercado Assunto

Editora do Administrador Ltda. Administração, Redação e Publicidade R. José Gonçalves, 96 05727-250 – São Paulo – SP PABX: (11)2899-6363 e-mail: consultoria@artsim.com.br www.tecnologiademateriais.com.br É proibida a reprodução total ou parcial de qualquer matéria desta publicação sem autorização prévia da Editora do Administrador. Os artigos assinados são de responsabilidade exclusiva dos autores. As opiniões expressas nestes artigos não são necessariamente adotadas pela Revista Poliuretano - Tecnologia & Aplicações. A Revista também não se responsabiliza pelo conteúdo divulgado nos anúncios, mesmo os

Automotivo Automotivo Automotivo Construção civil Construção civil Construção civil Empresas Energia solar Eventos Eventos Eventos Mercado Naval

A General Motors reconhece a excelência em qualidade do Cellasto da BASF, que reduz ruído e absorve energia Cipatex avança na cadeia produtiva e entra no mercado de lonas para caminhão Ford acelera pesquisa para uso de fibra de carbono nos automóveis Banheira com design premiado é destaque da Doka na Expo Revestir 2015 Bloco de isopor substitui a alvenaria na construção civil EcoCommercial Building é o primeiro prédio do Brasil a receber a certificação LEED-NC Platinum Divisão de poliuretanos da Dow apresenta novo Gerente de Marketing para o segmento de Consumo Aquecedor solar é opção em cesta de soluções energéticas para a crise A NPE2015 será a maior de todas as NPEs Composites, poliuretanos e plásticos de engenharia estarão presentes na FEIPLASTIC, que acontece em maio de 2015 Inspiramais recebe mais de 5 mil visitantes e já anuncia próximo salão Indústria plástica prevê crescimento modesto para 2015: 1% na produção física e de 2% no índice de emprego GE anuncia unidade GE Marine, focada na indústria naval global

informes publicitários. Capa Retrofit

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consultoria@artsim.com.br ou fax: 55 (11) 2899-6395

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INFO PU

CONSTRUçÃO CIVIL COM POLIURETANO Durante a Feicon Batimat 2015, a Quimatic Tapmatic apresenta soluções químicas para a construção e reforma. Entre elas: Tira Silicone Gel, é um removedor de silicone e PU de vidros, plásticos, metais, pedras e porcelanas instalados em banheiros, cozinhas e outras regiões da casa. Está disponível em prática embalagem maleável no formato de bisnaga, que facilita o manuseio e permite a utilização por meio do bico aplicador até o final, sem desperdício. Outra solução é o Tira Grude, que remove etiquetas, manchas, sujeiras e tudo o que adere. Ecológico, possui força cítrica e Aloe e Vera. Age sobre o produto amolecendo a sujeira, facilitando a limpeza, e permite aplicação em superfícies de acrílico, plásticos, PVC e similares. Mais informações – www.quimatic.com.br

Nova Gerente de Marketing da Dow O negócio de poliuretanos da Dow tem uma nova Gerente de Marketing para a América Latina. Jennifer Sabbagh assumiu a área de Poliuretanos para os segmentos Industrial e de Infraestrutura que têm como pilares a versatilidade, a alta tecnologia e a inovação nos processos de produção. Está na Dow desde 2010 e atuou, no ano passado, na Dow Inglaterra com foco em projetos de inovação. Na América Latina, terá o desafio de ampliar as oportunidades de negócios na região, considerando as especificidades locais e também as tendências europeias e globais. “Os poliuretanos estão cada vez mais versáteis. Para a arquitetura, por exemplo, há novas possibilidades com pigmentação e flexibilidade que se enquadram bem em vários projetos”, afirma. Essa versatilidade de design complementa características próprias do material que incluem rigidez, resistência e durabilidade.

BASF recebe prêmio da GM A unidade de negócios global do Cellasto (poliuretano microcelular) da BASF recebeu o prêmio de Excelência em Qualidade de Fornecedor 2014 (Supplier Quality Excellence Award 2014), concedido pela General Motors China (o melhor parceiro para soluções superiores em ruído, vibração e aspereza - NVH). Os componentes Cellasto distribuídos na China são

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produzidos nos sites da BASF de Xangai e Nansha. O prêmio Supplier Quality Excellence Award 2014 é concedido aos fornecedores que demonstram os mais altos níveis de qualidade e desempenho, incluindo a excelência em qualidade, entrega no prazo, valor agregado e excelente serviço de atendimento. A equipe Cellasto também recebeu o prêmio Supplier Quality Excellence Award 2014 da matriz da GM, na América do Norte. Mais informações - www.basf.com

Laminado especial para calçados de segurança A Cipatex amplia o leque de laminados sintéticos para calçados e passa a fornecer o produto aos fabricantes de equipamentos de proteção individual (EPIs). Para entrar no mercado, a empresa investiu em pesquisa e a equipe do Centro Tecnológico desenvolveu um laminado especial em PU (poliuretano) com alta tecnologia para confecção de sapatos de segurança. Com espessura de 1,9 mm, o material apresenta inúmeras vantagens, como melhor aproveitamento do produto na fabricação do calçado, já que o couro é oferecido em peças de tamanho e formatos irregulares e o sintético é vendido em metro linear. No laminado em PU também não existe a necessidade de aspiração para colagem ou injeção do solado, otimizando o processo fabril, além de reduzir custos.

Cannon comemora 50 anos Em 2015, a Cannon tem um motivo importante para comemorar: 50 anos de atividades. Por este motivo, convida seus clientes e amigos para festejar este acontecimento durante todo o ano, que coincide com a EXPO 2015 que acontece em Milão de 01 maio a 31 de outubro. A abertura oficial das comemorações da CANNON será na Utech Europe 2015, exposição que acontecerá de 14 a 16 de abril na Holanda, passando por outros eventos importantes e sendo encerrado oficialmente na Adipec 2015 em Abu Dhabi, que acontecerá de 9 a 12 de novembro. Durante as comemorações, serão também realizados Open Days com visitas aos principais centros produtivos e de pesquisa da Cannon na Itália. A Cannon ofereceu, nos últimos 50 anos, um número expressivo de inovadoras soluções tecnológicas para o processo de uretanos, resinas bicomponentes e de composites. Seus principais campos de atuação são divididas em duas grandes divisões: a das tecnologias de processamento de plásticos para poliuretanos, composites, termoformagem e prensas, inclusive máquinas especiais para injeção de alumínio; e a divisão de caldeiras industriais, biomassas e plantas de tratamento de água. Mais informações – www.cannon.com

INFO PU

Ponte Bayer é premiada por críticos de arte

Poliuretano em números

Inspirada na forma de uma vitória-régia, a ponte móvel Friedrich Bayer, projetada pelo escritório Loeb Capote Arquitetura e Urbanismo, foi premiada no 59º prêmio da Associação Paulista de Críticos de Arte (APCA), na categoria “Projeto Urbano”. Inaugurada em 2013, a ponte liga o bairro do Socorro à estação Santo Amaro da CPTM e do Metrô e está localizada na confluência do rio Pinheiros com o canal Guarapiranga. O Grupo Bayer é comprometido com os princípios de desenvolvimento sustentável e com o seu papel de empresa cidadã ética e socialmente responsável. A ponte ajuda a reduzir a emissão de CO 2 na atmosfera paulistana em 300 toneladas por ano.

A produção global do poliuretano em 2014 foi de 21,7 milhões de toneladas, com participação de diversos mercados como espumas flexíveis (28%), espumas rígidas (22%) e elastômeros (22%). Estes dados serão detalhados por Robert Outram, diretor associado da IAL Consultants na Utech.

A Ponte Bayer é exclusiva para pedestres e ciclistas e foi construída com recursos da Bayer. A empresa investiu R$ 5 milhões no projeto. Leia a nota completa: www.tecnologiademateriais. com.br (acesse consulta/construção civil).

Mais uma vez, a Utech Europe acontecerá no MECC em Maastricht, Holanda, e espera-se receber mais de 3.500 profissionais (este foi o público de 2013, a última edição do evento). Será realizada do dia 14 a 16 de abril. Mais informações – www.utecheurope.eu

Nova joint-venture A Mitsui Chemicals (MCI) e a SKC formaram uma joint-venture, a JVC, para consolidar os negócios de poliuretano das duas empresas. As metas são oferecer produtos de valor agregado aos clientes e alcançar a marca de 2 bilhões de dólares em vendas em 2020. O conhecimento e as informações acumuladas pela MCI e SKC ao longo dos anos serão compartilhados e utilizados pela JVC para oferecer soluções totais aos clientes.

Utech Europe 2015

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INFO PU

Hóquei em gramado sintético com tecnologia Dow Baseado no sucesso da experiência dos Jogos Olímpicos Londres 2012, a solução inovadora de grama sintética produzida com as tecnologias de polietileno (PE) e poliuretano (PU) da Dow será a superfície oficial dos campos onde acontecerão as disputas de hóquei dos Jogos Olímpicos Rio 2016, na Região de Deodoro. A Dow, Companhia Química Oficial dos Jogos Olímpicos, vai trabalhar novamente em parceria com a Polytan STI, empresa com sede na Alemanha. Este sistema de grama completo, que embute propriedades de amortecimento, oferece propriedades de estabilidade, durabilidade, absorção de impactos e redução de esforço, beneficiando os jogadores e o esporte. O sistema com certificação internacional também possui capacidade de coloração, o que possibilita características estéticas e de design personalizadas para a superfície de jogo. Leia a nota completa: www.tecnologiademateriais.com.br (acesse consulta/construção civil).

BASF recebe Prêmio Primus Inter Pares Assintecal 2015 A BASF ganhou o Prêmio Primus Inter Pares Assintecal na categoria Inovação Tecnológica com o case “Elastollan Soft 45, o TPU de menor dureza já aplicado em calçados profissionais”, desenvolvido para a Safetline, uma das maiores fabricantes de calçados de segurança. A BASF foi a vencedora entre 55 outros cases apresentados. O Prêmio Primus Inter Pares Assintecal é um evento anual que celebrou sua 15ª edição este ano. A premiação tem como objetivo estimular e promover o setor de componentes, reconhecendo as empresas que se caracterizam por trazer soluções criativas e inovadoras para o mercado. De acordo com Letícia da Rocha Mendonça, gerente de Transportes e Bens de Consumo da divisão de Materiais de Performance da BASF para América do Sul, o Elastollan Soft 45 é um termoplástico com excelentes características de abrasão, flexão e resiliência, e agora oferece um desempenho superior ao da borracha na resistência ao escorregamento, além da possibilidade de produzir um solado transparente.

Conferências técnicas De 5 a 7 de outubro, em Orlando, Flórida (EUA), acontecerá a Conferência Técnica de Poliuretano, organizada pelo CPI – Centro for the Polyurethanes Industry. Tem como foco mostrar um preview das tecnologias de poliuretano do amanhã e informações de grande importância da atualidade. Mais informações – www.polyurethane. americanchemistry.com

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Novidades Dow para poliuretanos consumo Com foco em atender à crescente demanda por qualidade do mercado de colchões e travesseiros, a Dow anunciou Marcus Kerekes como o novo gerente de marketing da área de consumo e conforto para a América Latina. Kerekes está na Dow desde 2011 e já atuou em projetos de marketing e inteligência de mercado. Na América Latina, o executivo buscará oportunidades para levar ao mercado o portfólio completo de soluções premium da Dow que oferecem benefícios e qualidade superiores às espumas de poliuretano flexíveis normalmente utilizadas. “O desafio é grande. Com o acesso à renda aumentando nos principais mercados da América Latina, o consumidor está mais consciente de que a qualidade do sono é diretamente relacionada a uma vida mais saudável, o que tem feito crescer consideravelmente a demanda por nossas tecnologias para espumas especiais que proporcionam aumento na qualidade do conforto percebido”, afirma o executivo.

Tecnologia Hydro Shield A Zhenshi Group (China) fabrica portas com a tecnologia Hydro Shield, que passa a aparência de uma porta de madeira, mas é fabricada em composites e núcleo de poliuretano de alta densidade (100% livre de CFC). O produto resiste à descoloração, corrosão e empenamento. Disponibiliza portas de entrada de residências, portas de banheiros e cozinhas, portas duplas ou com contornos fixos, além de oferecer o produto em diversas cores e texturas. Mais informações – www.txhuamei.com (a empresa Jushi, no Brasil, pode passar mais informações deste produto).

Dispersões de pigmentos A Chromaflo oferece a linha de dispersões de pigmentos UPL Plasticolors, que consiste em pigmentos orgânicos e inorgânicos finamente moídos, dispersos em poliol poliéter especial. Este poliol apresenta ótima compatibilidade com a química de pultrusão do uretano, e os pigmentos são determinados através de critérios como boas resistência a intempéries e estabilidade UV, baixa abrasão e ótimo preço. Mais informações – www.chromaflo.com (contate a filial no Brasil).

Números na China O consumo de TDI na China continuou a crescer em 2014, apesar da fraca macroeconomia global. Ao contrário da demanda reprimida e preços firmes fora da China, os preços do mercado de TDI no país continuaram a cair no ano passado devido a novas capacidades produtivas no sul e leste da China. Mais informações – www.pudaily.com

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TPU

Novos usos no esporte, em automóveis e em construções Um dos primeiros polímeros termoplásticos conhecidos, o TPU (poliuretano termoplástico) vem aos poucos ganhando terreno em diversos mercados em que suas propriedades diferenciadas permitem fabricar produtos de desempenho e durabilidade elevados. Alguns desses mercados são: artefatos esportivos de alto rendimento, setor automotivo e construção civil

Os poliuretanos termoplásticos (TPUs) são polímeros de base poliéter e poliéster que possuem segmentos lineares flexíveis e rígidos de forma empacotada capazes de fundir. Com pesos moleculares entre 15 mil e 40 mil, os TPUs normalmente possuem temperatura de transição vítrea abaixo de 0o C. Os TPUs podem ser usados de diversas formas, devido ao fato de poderem consistir em elastômeros macios e flexíveis assim como em plásticos duros com alto módulo. Existem dois tipos principais de TPU: base poliéter e base poliéster. Como todo termoplástico, o TPU é transformado, aquecido, em máquinas que fabricam perfis ou outro tipo de peça em escalas média e alta. “O TPU diferencia-se de outros tipos de poliuretano na medida em que ele é preparado antes do processamento, que normalmente se dá em máquinas injetoras ou extrusoras, estas últimas funcionando como máquinas de moer, em última instância”, afirmou Walter Vilar, consultor do ramo de poliuretano. “Para sua utilização, conta muito a escala que é necessária para a produção, comparada a de sistemas de vazamento ou RIM (Resin Injection Molding), por exemplo”, completou. “Por questões de produtividade e preço, os TPUs podem substituir os poliuretanos formulados por casting ou derramamento em ferramentas de poucas cavidades e baixa produtividade, propriedades inerentes ao casting”, disse o consultor Cirenini Aprileo (São Paulo, SP), segundo o qual o TPU pode também substituir metais. Comparativamente, o TPU base poliol poliéter PPG é muito mais barato, assim como menos viscoso e mais fácil de processar que o de base poliéster, normalmente importado. O TPU base poliol poliéter resiste, em termos de dureza, a solicitações de Shore 75 A a 64 D, enquanto o base poliéster tem mais ampla gama de resistência (de 60 A a até 74 D). “Produtos confeccionados em TPU à base poliéter conferem excelentes propriedades químicas, como resistência a solventes (casos específicos), hidrólise, fungos, bactérias e microrganismos. Tais características são importantes na confecção de diversos produtos, pois aliam propriedades termoplásticas e elastoméricas”, afirmou Paulo Roberto Scarparo, coordenador de materiais de performance para o segmento industrial

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

e de construção da BASF (São Bernardo do Campo, SP). “Já em termos de PU base poliéster, atualmente o mercado de perfis utilizados na montagem e manutenção de polias, que são utilizadas em equipamentos de corte de pedras (mármore e granito), passa por um momento de grande expansão”, completou.

Propriedades O TPU tem como principal atrativo para o transformador suas excelentes propriedades mecânicas, como a rasgo e a rosqueamento. Isso torna a matéria-prima excelente para cabos, conectores e mangueiras, por exemplo. “Mangueiras de incêndio são uma aplicação típica para o TPU, na medida em que se exige alta escala de produção e resistência absurda à passagem de líquidos em altíssima pressão”, afirmou Vilar. “Para mangueiras e tubos de ar comprimido, os TPUs mais indicados são os de base poliéster”, afirmou André Costa, gerente comercial da FCC (Campo Bom, RS).“Além das características de alongamento, torção, flexibilidade a baixas e a altas temperaturas, MDT Magazine

TPU: propriedades versáteis

Tubo de TPU: resistência mecânica e flexibilidade

ruptura, rasgamento, grip, também a resistência à abrasão e a resiliência são grandes vantagens nas aplicações voltadas para as linhas de revestimentos em fios, cabos e conectores”, esclareceu Scarparo. “Em diversos lugares o TPU está substituindo o PVC em aplicações, com muito maior apelo junto ao consumidor final, mas no Brasil isso ainda não está tão difundido. Cabos para equipamentos eletrônicos livres de halogênios seriam um exemplo”, completou. “O TPU pode

TPU também ser substituto de algumas famílias do poliuretano, casos do TPU expandido (dependendo da aplicação pode substituir o PU sistema, como exemplos os solados e descanso de braços de cadeiras) e do PU fundido (casos de revestimento de rodas, perfis, cordões, buchas, etc)”, disse Scarparo.

Automotivo No mercado automotivo, cabos e conectores também fazem amplo uso de TPU, inclusive em linhas para sistemas ABS e ESP, proporcionando características de resistência mecânica e antivibração e antifricção, isso sem contar a alta resistência química a alguns óleos e graxas. Nos automóveis, os cabos e conectores de TPU são frequentes (no mercado europeu, principalmente) próximos aos eixos, nas rodas e nos compartimentos do motor próximos à transmissão. “De maneira geral, quanto menor a dureza do TPU, melhor a resistência ao impacto (amortecimento). Desta maneira, podemos citar os casos dos segmentos de vedações (anéis e gaxetas), segmento automotivo (coxins de amortecedores, buchas para suspensão, protetores laterais, etc) e movimentação (revestimento de rodas), etc”, afirmou Scarparo, da BASF.“O TPU se destaca mais pela elevada resistência a solicitações dinâmicas, como flexões repetitivas, o que fazem dele o material indicado para coifas de proteção de juntas homocinéticas, por exemplo”, disse Costa, da FCC. “Mas esse tipo de peça é mais encontrado em automóveis da Europa, devido ao cus-

to”. Ainda no setor automotivo, escritórios de engenharia indicam o TPU para a fabricação de baterias com TPUs livres de halogênio e resistentes à chama. Outras aplicações interessantes para o TPU são suporte de trilhos ferroviários e para câmaras de ar, neste último caso servindo para diversos mercados.“Capas de antenas também são feitas em TPU”, afirmou Costa, para quem peças de equipamentos sujeitas à abrasão, como pequenas engrenagens, buchas, passam a ser injetadas em TPU, substituindo o metal, com vantagens como redução de peso e a produção em larga escala, com custo menor proporcionado pelo processo de injeção.

Outras autopeças “Na Europa, existem TPUs para câmaras de motos e bicicletas. Amortecedores automotivos e peças internas dos amortecedores são em TPU, assim como acoplamentos elásticos em conjuntos de motores elétricos, caixas de engrenagens e peças de baixo coeficiente de atrito em roldanas de bancos e peças de câmbio”, disse Aprileo, indicando-o também peças de suporte de peso e compressão com boa histerese.“Algumas aplicações são comerciais e outras aparecem como novidades, mas no mercado brasileiro ainda são incipientes por questões comerciais da própria matéria-prima e por limitações dos fabricantes nacionais”, disse o consultor.“Outras autopeças utilizam o TPU como matéria-prima, mesmo no Brasil”, afirmou Costa, da FCC. “Há peças dos trambuladores de câmbio que se aproveitam

TPU da resistência química frente a óleos e graxas. Já a GM tem uma alavanca de freio de mão que se aproveita da elevada resistência à abrasão do produto. Outras peças sujeitas à abrasividade do manuseio também utilizam TPU, como chaves com botões”, completou.

Composites de TPU Uma novidade recente, pesquisada na Índia, tem sido a utilização de TPU em painéis em composites (com fibra de vidro). Esse tipo de material de construção, com propriedades ambientalmente sustentáveis, é feito por meio de máquinas de moldagem por compressão sob a forma de painéis multicamada de tipo sanduíche. Segundo pesquisadores indianos, as excelentes propriedades mecânicas desse tipo de material de construção são principalmente em termos de resistência à tensão, à flexão e ao impacto. O setor automotivo tambem já faz uso de composites com TPU. “Partes do chassi do BMW e em caminhões europeus o cardã aparece em TPU reforçado com fibra de vidro”, disse o consultor Aprileo. “O TPU aditivado com fibra de vidro também pode substituir metais, caso do alumínio, por exemplo. Nesse caso ele pode apresentar melhor estabilidade térmica linear”, afirmou Scarparo, da BASF. “Muitas dessas aplicações mencionadas já são utilizadas no mercado brasileiro”.

Aplicações especiais Segundo Aprileo, outras aplicações possíveis para o TPU são: placas ou lâminas de suporte a corte em facas de estampos, molas para moldes plásticos e ferramentas de corte e repuxo, amortecedores e supressores de ruídos, e batentes em geral tanto para peças pequenas em aplicações diversas, como no mercado de construção civil e náutico. “Fios de corte no mercado de Tubulações flexíveis: granito, embalagens em peças de especificação cuidadosa transporte, peças de aviões, esteiras, e diversas aplicações no mercado alimentício são outros usos potenciais do TPU”, citou Aprileo. “Alguns TPUs usados em meios oleosos e graxos apresentam problemas ambientais, especialmente à hidrólise, a não ser que se usem TPUs base caprolactonas e policarbonatos, em especial nas indústrias de gaxetas e vedações”. Já Costa vê outros usos de ainda maior demanda como destaque. “Filmes para manufatura de vidros blindados é um mercado com grande expansão no Brasil violento dos dias de hoje. Além disso, o uso em capas de celulares é crescente para TPUs no Brasil e no mundo, substituindo nessa aplicação o silicone”, afirmou o profissional da FCC.

Construções e indústrias Prédios residenciais e principalmente comerciais também fazem uso de TPU, mas no Brasil esse tipo de aplicação é ainda incipiente ou mesmo inexistente. “A elevadíssima resistência à abrasão, aliada

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

à processabilidade termoplástica, levou países mais adiantados a produzir corrimãos de escadas rolantes em TPU”, disse Costa. “Essas peças podem ser fabricadas em qualquer cor, trazendo novos elementos decorativos à arquitetura de prédios, mas não são ainda produzidas no Brasil”, concluiu. Em indústrias, o TPU também tem boa saída. “O TPU entra, por exemplo, em peças moduladas de peneiras para mineração, sujeitas à grande desgaste devido ao atrito com o minério”, afirmou Costa. Segundo o consultor Aprileo, no mercado ferroviário (Metrô e CPTM), além de na indústria naval, são muito usados grades de TPUs com graus específicos de resiliência.“Atualmente o TPU também tem sido utilizado em aplicações no mercado ferroviário, mais especificamente na linha de placas amortecedoras (almofadas) instaladas sobre os dormentes e os trilhos para isolar e absorver o impacto e vibração”, disse Scarparo.

“Brazuca” A “Brazuca”, a bola oficial da Copa do Mundo do Brasil de 2014, proporciona, dentre suas diferenciações em termos de materiais e rendimento, o uso de TPU. Desenvolvida especialmente para esse tipo de ocasião pela Adidas em parceria com a Bayer MaterialScience (Leverkusen, Alemanha), a “Brazuca” é o fruto de trabalhos de otimização de quase três décadas (o começo dos trabalhos se deu em 1986). A principal propriedade exigida da “Brazuca” é a precisão. Essa precisão é alcançada, na bola, pelo uso conjugado de três camadas compactas de espuma de PU, responsáveis pela incomparável resistência do artefato a influências externas e abrasão, tam-

Poliuretano termoplástico: processamento cuidadoso

bém permitem proporcionar alta elasticidade à bola. A “Brazuca”, ao contrário de bolas convencionais de 12, 16 ou mesmo 32 painéis, consiste na combinação de apenas 6 painéis de idêntica geometria. O uso de menor número de painéis para cobrir a superfície permite à bola absorver menos umidade e portanto ser mais resistente aos elementos externos. Para colar os painéis, é usada uma tecnologia exclusiva e patenteada de termocolagem com dispersões de poliuretano termoplástico alifático, de alto peso molecular e base água, ativadas pelo calor. O produto específico da Bayer para esse uso é o Dispercoll U, que pode ser usado para adesivar materiais sintéticos e naturais, e que também oferece resistência à descoloração. PU

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espumas flexíveis

Rotina atribulada promove cada vez mais soluções com espumas flexíveis especiais Numa tendência sem volta, a urbanização das nações, o desenvolvimento das indústrias e a vida estressante são fatores que motivam cada vez mais o uso de espuma de poliuretano em diversos setores O mundo contemporâneo caracteriza-se por exigir cada vez mais do ser humano. Rotinas extenuantes, ambientes poluídos e estresse constantes fazem com que os consumidores busquem soluções sempre mais eficazes contra o mal-estar. “A rotina cada vez mais urbana, atribulada e estressante transforma o lar num refúgio. Assim, invariavemente investimos em soluções capazes de revigorar o corpo e mente castigados pelo dia a dia”, afirmou Paulo Vegette, gerente de marketing para o segmento de conforto do negócio de poliuretanos da Dow para a América Latina (São Paulo, SP). Esse panorama afeta diretamente o mercado de espumas de poliuretano. “Nesse contexto, as espumas de PU, usadas numa infinidade de aplicações, em contato direto ou indireto com o ser humano, devem trazer cada vez mais aspectos de bem estar associados à qualidade, conforto, segurança e aspectos regulatórios de saúde e áreas públicas. Em outras palavras, as espumas devem atender as novas demandas humanas, com respeito ao meio ambiente”, disse Vegette.

Espumas flexíveis: receitas conhecidas

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Aplicações Muitos e de muitos tipos são os usos de poliuretano no mercado de consumo. “As principais aplicações para espumas flexíveis de poliuretano estão nos setores moveleiro e automotivo (em bancos e assentos), sendo que, no setor moveleiro, temos a parte doméstica (colchões, travesseiros e estofados) e também a parte profissional (cadeiras para móveis de escritórios)”, disse Arlindo Mendonça da Silva Filho, responsável técnico e comercial de materiais de Performance para os segmentos de mobília e refrigeração da BASF (São Paulo, SP). “É difícil estimar os pricipais usos e aplicações de espumas de poliuretano flexível, dado que o conforto muitas vezes não é a principal propriedade exigida, embora seja uma das principais para a indústria moveleira”, disse Aires Mauro de Freitas, especialista de poliuretano. Diversas características indicam o PU para uma infinidade de aplicações. “As principais características neste tipo de material para o segmento são: densidade, toque da espuma, resiliência, conforto da espuma e conforto térmico”, afirmou Silva Filho, da BASF. “Creio que o uso concomitante com materiais de reforço estrutural e a adequação de propriedades como resiliência, resistência à fadiga dinâmica, densidade, etc. é o que determina o sucesso na aplicação final da espuma”, comentou Aires. “A espuma flexível é o componente mais importante no atributo ‘nível de conforto’. Nenhum outro material utilizado no conjunto construtivo de móveis, colchões ou transportes apresenta propriedades de suporte e conforto, ao mesmo tempo, de forma tão eficiente quanto as espumas de poliuretano”, afirmou Vegette, da Dow. “O conforto é subjetivo, portanto a educação do consumidor é fundamental para traduzir as necessidades individuais ao produto mais adequado”, disse.

espumas flexíveis Propriedades Ao se especificar espumas de poliuretano para quase qualquer uso, a indicação da densidade costuma vir em primeiro lugar. “A densidade será correspondente ao biotipo do(s) usuário(s). Mas não deve ser a única característica a ser avaliada”, disse Vegette, da Dow “Mas a densidade, embora seja uma medida importante, não é a única. O poliuretano é muito versátil, e outras propriedades tais como dureza, passagem de ar, suporte e resistência à chama conferem distintos atributos ao produto final”, disse o executivo da Dow. “As propriedaes da espuma variam e são dimensionadas de acordo com o uso e aplicação. Normalmente, no caso de colchões, a relação com o corpo do usuário é fator determinante na produção de espumas flexiveis, levando-se em consideração os limites exigidos pela norma ABNT 113579-1. Além disso, a metodologia de aprovação e apreciação junto ao seu revendedor, varia de acordo com os interesses de cada espumador”, disse Aires. Para o executivo da Dow, especificamente ao se escolher um colchão (merca-

variando de densidade e dureza (espumas convencionais com alto suporte de carga são produzidas utilizando poliól convencional em mistura a polióis copolíméricos). A espuma de alta resiliência, de alta qualidade, apresenta níveis de resiliência superiores a 55% (espumas convencionais têm resiliência de 40-48%), assim como toque de látex e alto fator de conforto. Já a espuma viscoelástica é uma espuma de retorno lento, com alta absorção de energia e baixa resiliência com baixa identação. Por último, as espumas hipersoft possuem densidade aproximada de 20 Kg/m³, sendo de alta resistência ao rasgo e extremamente macia. Desempenhos superiores “As espumas viscoelásticas são exemplos de aumento gradativo de tecnologia em poliuretano para o mercado moveleiro, assim como o viscogel, promovendo conforto especificamente térmico à espuma produzida”, disse Mendonça Filho. “Há também algumas tendências, como a mais recente inovação para colchões desenvolvida para atender a demanda por produtos diferenciados e que promovam maior qualidade de vida e saúde”, disse Vegette. “Esses produos são os da linha FreshComfort, que oferece soluções premium com benefícios e qualidade superiores às espumas de poliuretano flexíveis existentes no mercado, sendo projetadas

Viscoelástica: formulação já dominada no Brasil

do moveleiro), a partir da subjetividade na percepção de conforto recomenda-se que o cliente teste o colchão, deite-se e procure informações sobre as camadas de conforto principalmente no que se refere a resiliência (rebote), toque, maciez, dureza, conforto térmico, suporte, etc. “Todas as características da espuma flexível dependem da aplicação final, que são determinadas por normas técnicas de cada setor e/ou uso final”, afirmou Mendonça Filho, da BASF. “É comum a realização de ensaios físicos e mecânicos antes do envio da amostra ao cliente, seja através de corpos de prova ou blocos”, comentou Aires. Tipos Alguns tipos de espuma de poliuretano destacam-se de maneira geral. São eles: espuma convencional (em bloco), de alta resiliência, viscoelástica e hipersoft. A espuma convencional, barata e de fácil produção, é utilizada em uma ampla gama de produtos,

Espumas de origem vegetal: em crescimento

para permitir maior passagem de ar e assim oferecer alto fator de conforto, frescor e durabilidade”, acrescentou. Em termos de sustentabilidade, Vegette destaca outro fator favorável ao uso de espumas de PU. “Os póliois utilizados na produção de PU apresentam uma redução de 40% das emissões de carbono em comparação aos processos de produção convencionais”, garantiu. E o consumo de espumas de PU está em contínua expansão. “Sabemos que o mercado está em expansão e que as aplicações são muitas e diversas, principalmente porque o consumo individual de PU no Brasil não é expressivo”, afirmou Aires. PU

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Matérias-Primas

Poliol poliéter: perspectivas de crescimento e novas tecnologias

Fabricação de poliois: mundial

Matéria-prima facilmente encontrada no mercado e, em alguns pontos, similar às variedades encontradas em outros países (embora aqui haja menor disponibilidade de especialidades), o poliol poliéter, em suas variadas formas, evolui acima das taxas do PIB, apresenta diversas novidades e tende a crescer mais, em especial, em isolamento térmico e CASE

O que é um poliol poliéter O poliol poliéter, um dos componentes básicos das espumas de poliuretano, e cuja variedade mais comum é produzida a partir de óxido de propileno (PO), é matéria-prima fundamental para atribuir as propriedades diferenciadas do poliuretano em suas mais variadas formas. O processo mais comum de produção de espumas flexíveis de PU é a quente e faz uso de polióis poliéteres, mas estes podem variar também bastante para produzir especialidades, tais como espumas viscoelásticas, por exemplo.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Matéria-prima básica para espumas flexíveis, rígidas, moldadas e elastômeros de poliuretano, o poliol poliéter existe, no mercado brasileiro, em dezenas de variedades, mas é em grande parte comercializado em variedades commoditizadas. “Existem, no mercado externo, aproximadamente 300 tipos diferentes de polióis poliéteres com diferentes iniciadores, funcionalidades e pesos moleculares”, disse Élton Nardoto, gerente de marketing da Química Anastácio (São Paulo, SP). “Já nosso mercado é limitado a alguns tipos por aplicação, pois muitos segmentos não absorvem os custos mais elevados necessários para tal diversidade”, completou. “No exterior, os polióis poliéter disponíveis são em grande medida iguais às variedades produzidas localmente”, disse Marcelo Fiszner, diretor de pesquisa e desenvolvimento

Matérias-Primas da Dow Brasil (São Paulo, SP). “Realmente não produzimos localmente todos os grades devido à falta de demanda para certos mercados, mas estamos aptos a produzir uma grande variedade de novos produtos. Ou seja, o mercado hoje é bem globalizado, e embora não haja restrições de oferta de produto para o Brasil, não há mesmo oferta local de todos os produtos”, explicou. “Seja como for, os mercados de maior consumo de polióis poliéteres são mesmo o mercado moveleiro, colchoeiro, de linha branca, de isolamento térmico e CASE”, acrescentou Nardoto.

Os polióis, em PU, são matéria-prima básica

Consumo O mercado possui e fornece dados confiáveis quanto ao consumo local de polióis poliéteres. “Na América Latina, o volume dessa matéria-prima é de por volta de 400 mil ton/ ano aproximadamente”, afirmou Élton Nardoto, da Química Anastacio (dados de 2014). Mas, de linha geral, para diversos players o consumo dessa matéria-prima supera o desempenho do PIB de cada país. “O mercado vem crescendo mais lentamente nos últimos 5 anos na casa dos 8% ao ano”, disse Nardoto. “O crescimento do consumo de polióis poliéteres é normalmente superior ao do PIB devido à maior utilização de variedades de poliuretanos relacionadas ao crescimento do poder aquisitivo da população e à intro-

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Matérias-Primas

Polióis vegetais: introdução gradativa

dução de novas tecnologias no mercado”, afirmou Fiszner, da Dow. “As soluções das empresas para melhoria da conservação de energia e do conforto no mercado de móveis e colchões, assim como o crescimento do mercado automotivo estão deslanchando com a melhoria do padrão de vida da população”, acrescentou. “Historicamente, este mercado cresce pelo menos o dobro do PIB em percentual, dessa forma as perspectivas de crescimento são positivas”, afirmou Sergio Alves Jr., coordenador de negócios especializados de isocianatos e polióis da BASF (São Bernardo do Campo, SP). “Em geral o uso de poliuretanos no Brasil per capita ainda é muito baixo comparado a países europeus e aos Estados Unidos. Por isso, há muito potencial para crescimento”, acrescentou Vinicius Serves, gerente de marketing para aplicações industriais do negócio de poliuretanos da Dow para a América Latina (São Paulo, SP).

Variedades tradicionais “As variedades tradicionais de polióis poliéteres no Brasil são direcionadas a espumas flexíveis de poliuretano viscoelásticas, de alta resiliência e convencional, espumas para conforto térmico, espumas rígidas de poliuretano, es-

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

pumas moldadas e elastômeros”, afirmou Paulo Vegette, gerente de marketing para o segmento de conforto do negócio de poliuretanos da Dow Brasil para a América Latina (São Paulo, SP). “A BASF globalmente conta com diversas categorias de polióis poliéter. Porém, no mercado brasileiro e latino-americano são comercializados, principalmente, o poliol base OH e 56 e o poliol copolimérico, empregados na fabricação de espumas para colchões e espumas industriais”, afirmou Alves Jr. “Hoje comercializamos poliol 56 e o poliol copolímero para espumas flexíveis, o poliol 36 para espumas HR e ISF, o poliol 120 para aplicação em CASE e o poliol 383 para espumas rígidas de poliuretanos”, afirmou Nardoto, da Química Anastácio. Mas há novidades.

Novas variedades “Novas variedades são os polióis hidrofóbicos e os polióis de baixo conteúdo de monol”, disse Vegette, da Dow. “Os polióis hidrofóbicos, como o próprio nome diz, são polióis que possibilitam a produção de poliuretanos de alta resistência à hidrólise e química, principalmente a ácidos. Já a linha de polióis de baixo monol possibilitam a produção de poliuretanos de características mecâncias superiores

Matérias-Primas Perspectivas O mercado para polióis poliéteres, se costuma crescer acima do PIB dos países, evolui de forma especial, a depender do nicho de aplicação das espumas de poliuretano. Os polióis poliéteres são matérias-primas usadas em produtos muito utilizados no Brasil para varejo, portanto seu crescimento está muito atrelado ao crescimento da renda e PIB. “Já no caso das espumas rígidas, estas também são aplicadas em segmentos industriais, em que, principalmente no segmento de construção, o crescimento tem sido elevado nos últimos anos”, acrescentou. Já em outros mercados a maior utilização dessa matéria-prima depende do maior consumo de determinado tipo de produto. “Em espumas flexíveis, os consumidores mais informados buscam por soluções em colchões e móveis com melhores camadas de conforto, adequado ao seu perfil e necessidades, e isso faz crescer o consumo de polióis poliéteres para essas especialidades”, disse Fiszner, da Dow. “No atual estado da economia, o mercado vem se comportando de forma bastante conservadora, dado o receio quanto à política econômica do mercado. Mas somos sempre otimistas, e projetamos crescimento para os próximos anos”, disse Nardoto, para quem destacam-se, em crescimento, os mercados de isolamento térmico e CASE, e, em decrescimeto, o mercado de embalagens de poliuretano. PU

e de substituição parcial ou total de polióis especiais na área de elastômeros”, explicou Vegette. “Sobre novidades tecnológicas, vale destacar os polióis de fonte renováveis, como, por exemplo, a linha Lupranol Balance da BASF”, disse Alves Jr. “Estamos desenvolvendo o poliol 380 base glicerina e o poliol 260 base sucrose, de alta funcionalidade e viscosidade abaixo de 1000 cps, ambos para aplicação em espumas rígidas”, informou Nardoto, da Química Anastácio. “Mas há novidades que ainda não chegaram por aqui, como os polióis base CO 2 e os polióis híbridos de silanos para aplicação em adesivos de alta performance”, salientou Nardoto, que explicou que os polióis base CO 2 são ecologicamente corretos na sua fabricação e apresentam custos mais atrativos, enquanto os híbridos de silanos são caracterizados pelo poder de ancoragem e adesividade que agregam na formulação final de adesivos poliuretânicos. Comparativamente, os polióis nacionais são levemente diferentes dos polióis encontrados em outras partes do mundo. “Os polióis produzidos no Brasil, quando comparados com os importados, apresentam uma emissão de poluentes muito mais reduzida devido à matriz energética mais sustentável de nossas plantas locais”, afirmou Fiszner, da Dow. “Os polióis comercializados aqui são muito similares aos vendidos no exterior”, afirmou Alves Jr.

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Formulações avançadas, processamento tradicional

Taco de PU derramado: aplicação em crescimento

Os elastômeros de poliuretano, amplamente conhecidos no mercado sob a forma, por exemplo, de rodízios – aplicação de baixo valor agregado, vêm passando por um período de grande crescimento, mas os processos de fabricação ainda são, em geral, os mesmos de décadas atrás. Veja a quantas anda a especificação de novos componentes e quais são as principais novidades em matérias-primas

Enquanto as tecnologias de formulação de elastômeros de poliuretano está, no Brasil, adaptada com o que há de mais relevante acontecendo no mundo, o processamento desses mesmos elastômeros ainda deixa muito a desejar. “Dominado pelo sistema manual de derramamento (casting), o processamento de elastômeros de PU ainda é muito artesanal no Brasil”, disse Cirenini Aprileo, consultor da C.A. Poliuretanos Consultoria (São Paulo, SP). “Sem know-how otimizado em termos de processo, ainda pecamos em baixa produtividade e em poucas melhorias de processos e qualidade do produto final”, completou. “A maioria dos elastômeros é produzida pelos processos já conhecidos, ou seja, por derramamento (englobando agitação e uso de pesos manuais) e quando muito por injeção em injetoras especiais”, afirmou Rosana Zanella, supervisora de marketing da Química Anastácio (São Paulo, SP).

Componentes Os principais componentes utilizados na fabricação de elastômeros de poliuretano são: pré-polímeros oriundos da reação de um poliol (normalmente um diol de peso molecular 1000) com um isocianato (normalmente TDI, mas também MDI). “Esse pré-polímero então é reagido com Moca, dando origem ao elastômero”, disse Rosana, da Química Anastácio, segundo a qual os elastômeros são em geral divididos, para o mercado, em de baixo e alto custo (este último normalmente um PTMEG pré-polimerizado com TDI ou MDI curados com Moca ou glicóis de alto ou baixo pesos moleculares). “Há também a inclusão de extensores de cadeia de tipo amínicos”, disse Aprileo. “Os componentes podem variar bastante a depender da aplicação final, pois é de fundamental importância para o desenvolvimento de um elastômero conhecer profundamente sua aplicação”, afirmou a profissional da Química Anastácio. O Moca, no caso, é um produto na maioria das vezes necessário, apesar de não ser amigável ambientalmente falando. “Sem dúvida, o Moca (meta orto cloro aminas) é prejudicial ao trabalhador, mas ainda não existem substitutos dele que atendam plenamente os requisitos de propriedades mecânicas requeridos para muitos produtos fabricados por casting”, afirmou o consultor da C.A. Poliuretanos. “Existem várias substâncias substitutivas ao Moca”, disse Rosana, da Química Anastácio. Este produto, no caso, teve o uso abolido em diversos países desde a década de 90.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Processamento O principal método de processar elastômeros é o chamado casting. “Nossa tecnologia química está próxima das empresas de outras partes do mundo, mas a grande variação ocorre nos processos de aplicação e no uso de equipamentos, área em que estamos muito aquém do mercado internacional”, afirmou Rosana. “O Brasil ainda está longe das tecnologias de produção de alta qualidade em PUR-Casting dos países mais avançados”, disse Aprileo. “Ao realizar a produção com tecnologias superadas, nossos produtos muitas vezes acabam se igualando a produtos asiáticos de baixo valor agregado, daí que as empresas acabam reclamando da concorrência com a China, que segundo elas seria desleal. O fato é que se fabricassem produtos com métodos mais elaborados elas se distanciariam dessas empresas asiáticas”, explicou. Existem elastômeros aplicados a frio e a quente, e a umidade muitas vezes influencia na qualidade do produto final. “As matérias-primas para elastômeros de PU variam bastante a depender das condições de tempo e temperatura, além de serem afetadas pelas condições ambientais e de manipulação”, explicou Aprileo.

Mercados Conhecidos especialmente sob a forma de rodas e rodízios, inclusive para skate, os elastômeros de poliuretano têm ampla utilização (real ou potencial) em diversos outros mercados. “A aplicação de elastômeros vem crescendo de maneira significativa nas indústrias petrolíferas e de construção civil, distanciando-se dos elastômeros de baixo custo, como os rodízios”, afirmou Rosana. “Existem muitas aplicações potenciais em mercados como o têxtil, de bebidas, petroquímico e de prospecção de petróleo”, afirmou o consultor Aprileo, citando uma tendência de maior uso também em áreas como de mineração, embora a captação de petróleo da camada de pré-sal seja o que vem chamando mais a atenção dos transformadores. “Para esses e outros mercados, existem muitas tecnologias de equipamentos e matérias-primas que ainda não chegaram no Brasil”, disse. “O mercado deve continuar em crescimento, mas é necessário a adaptação das empresas às novas tecnologias existentes”, completou. “Hoje, as nanotecnologias para elastômeros são a grande novidade no mercado internacional”, citou Rosana. “Mas no Brasil as novidades estão ainda mais na otimização dos processos tradicionais de fabricação, além de na busca de materiais com baixa emissão de VOCs (compostos orgânicos voláteis) e de fontes renováveis”, disse, salientando que o crescimento do mercado está, anualmente, em torno de 8 a 10%, puxado especialmente pelo crescimento dos mercados petrolífero e de construção civil.

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Aplicações

Aplicações sustentáveis Poliuretano: projetos inovadores e produção a partir de fontes renováveis

Estádios para a Copa do Mundo, construções sustentáveis e produção de poliois a partir de fontes renováveis são apenas algumas das aplicações recentes e possíveis para o poliuretano em soluções sustentáveis. Confira O poliuretano é um produto químico cujas características intrínsecas tornam-no indicado para projetos e aplicações em que a sustentabilidade é um dos parâmetros de destaque. “Seja por suas propriedades termicamente isolantes (que possibilitam uma grande redução no consumo de energia e, consequentemente, reduz a queima de combustíveis fósseis), seja pela possibilidade de reduzir drasticamente a espessura de isolamento e possibilitar grande velocidade de execução, o PU é certamente uma solução de grande apelo para empresas de construção civil interessadas em cumprir objetivos em sustentabilidade”, afirmou André Borba, gerente de marketing e desenvolvimento de produto da Bayer MaterialScience (São Paulo, SP). “Em construções sustentáveis podem ser utilizados painéis com núcleo de poliuretano (PU) que garantem o isolamento térmico do edifício, reduzindo até 90% o calor transmitido por coberturas e paredes”.

Marcelo Fiszner, diretor de pesquisa e desenvolvimento da Dow Brasil (São Paulo, SP). O Mané Garrincha, no caso, foi o estádio que demandou maiores investimentos dentre as construções feitas exclusivamente para a Copa do Brasil 2014, e possui cobertura para armazenagem de energia solar e água. Já o Castelão foi o primeiro estádio entregue para o torneio.

Fontes renováveis

Cases Diversos cases, espalhados por todo o Brasil, comprovam o potencial sustentável do poliuretano em aplicações de construção civil. “Um desses cases são os Estádios Mané Garrincha, em Brasília (DF), com área construída de 218 mil m2, e o Arena Castelão, em Fortaleza (CE), com área construída de 155 mil m2”, afirmou

Estádio Mané Garrincha: energia solar

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Arena Castelão: poliuretano como isolamento

Mas Fiszner, da Dow, destaca também outro aspecto em sustentabilidade do poliuretano presente no Brasil desde março de 2014: o chamado “Projeto Elefante”. “A Dow Brasil, em parceria com a ERB – Energias Renováveis do Brasil –, inaugurou uma planta de cogeração de vapor e energia gerados a partir de biomassa de eucalipto”, explicou. “Com esse projeto, pioneiro no setor petroquímico e o primeiro da ERB a entrar em funcionamento no Brasil, é possível abastecer a maior unidade da Dow no Brasil, em Candeias (BA), com energia limpa, substituindo parte de (30 a 40%) do gás natural que abastece o site atualmente”, comemorou. A planta da Dow, no caso, mudou parcialmente, com o projeto, a matriz de óxido de

propileno para produção de polióis para poliuretano. “A pegada de carbono passa a ser, com ela, de 20 a 30% menor do que há alguns meses”. Com o projeto, a Dow substitui 150 mil metros cúbicos diários de gás natural. A unidade tem capacidade para produção anual de 1,08 milhão de toneladas de vapor industrial e 108 mil MWh de energia elétrica. Serão substituídos 83 milhões de metros cúbicos de gás natural, reduzindo as emissões de gases de efeito estufa. Estima-se que 169 mil toneladas de dióxido de carbono deixarão de ser lançadas na atmosfera anualmente. O investimento foi de aproximadamente R$ 265 milhões.

EcoCommercial Building

Divulgação ArcoWeb

A Bayer, por sua vez, lançou o chamado EcoCommercialBuilding, a 6ª construção do tipo no mundo e primeira da América Latina com algumas das mais avançadas soluções construtivas, a partir de diversos materiais, no sentido de alcançar maior rendimento, conforto e elevados índices de sustentabilidade em construções existentes. “Essas soluções, como é claro, incluem amplamente o poliuretano, em versões termofixa e termoplástica”, disse Borba. “O isolamento térmico das fachadas e coberturas, por exemplo, é feito com poliuretano, além do uso de revestimentos, adesivos e selantes com baixa emissão de COVs, entre outros”, afirmou. Em relação a um prédio do mesmo

Compor do Brasil

Aplicações

Espessura dos painéis de PU: menor e mais eficiente

do”, disse Fiszner, da Dow, segundo o qual antes não existia esse tipo de solução num painel único. Outro destaque do executivo é a introdução de agentes de expansão de base HFOs, de quarta geração, no país, em aplicações já apresentadas nas plantas, por exemplo da Whirlpool. “Estamos adaptando as fórmulas ao mercado latino-americano”, disse.

Outras soluções Mas são ainda maiores as aplicações possíveis para o PU como solução sustentável. “Para tornar o ambiente mais saudável e aumentar a durabilidade do prédio, também podem ser aplicadas tecnologias de PU à base de água em tintas, adesivos e selantes”, disse Borba, da Bayer MaterialScience. “O poliuretano, depois de aplicado, garante total inocuidade e pode inclusive ser usado para armazenamento de água potável”, afirmou Cirenini Aprileo, consultor da área de PU (São Paulo, SP). “Temos diversos casos bem-sucedidos de aplicação de poliureia como impermeabilizante e em reservatórios de água, reduzindo o uso

Grandes obras: opção pelo PU é primordial

porte, construído nos moldes tradicionais, o edifício consome 50% menos energia e economiza 70% de água. “Estudos demonstram a expressiva economia de energia obtida com o poliuretano. Quando usado para isolamento térmico em edificações residenciais, em 50 anos o PU economiza até 70 vezes o volume de energia necessária para produzi-lo”, acrescentou. Além disso, o investimento feito no material geralmente é recuperado dentro de apenas alguns anos.

Aplicações Mas outras das soluções possíveis para o PU em aplicações sustentáveis já existem em escala comercial no país. “O PU permite converter aplicações em polietileno e lã mineral em PU, mais eficiente termicamente, além de termos como destaque, num lançamento global, um painel em PU com tripla resistência térmica, ao fogo e ao som, que outras anteriormente disponíveis no merca-

Alumínio com núcleo em PU: composição mais comum

de aço e cimento, assim como na substituição de madeira e em aplicações para redução de voláteis”, afirmou Pilzner. “Existem formulações de poliuretanos “verdes”, com uso de polióis à base de óleo de soja, óleo de rícino entre outros, embora sempre uma parte da matéria-prima tenha de ser de origem petroquímica”, acrescentou Aprileo, segundo o qual ainda não existem regulamentações nacionais para tais aplicações. PU

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construção civil

Retrofit: O poliuretano como proteção e isolante térmico

Poliuretano spray: praticidade e qualidade

Recente tendência mundial para o setor de construção civil, o retrofit – também chamado de revitalização de construções – pode fazer amplo uso de poliuretano, normalmente aplicado por spray, com diversas vantagens em termos de facilidade de aplicação e propriedades da superfície final

Aproveitando-se de uma tendência mundial por recuperar construções em vez de derrubá-las para levantar novas construções no lugar, o poliuretano vem sedo um produto comumente utilizado no retrofit de construções, com intuito de substituir o atual por tecnologias inovadoras que aumentem a performance da construção. “O painel/telha sanduíche de aço/poliuretano, a espuma de poliuretano aplicada por spray sobre telhado e a poliureia aplicada por spray são as aplicações de poliuretanos mais utilizadas em processos de retrofit na construção civil”, disse Eric Ingegneri, coordenador de materiais de perfomance para o segmento de construção civil da BASF (São Bernardo do Campo, SP). “O mercado de construção civil está buscando a todo momento produtos com melhor performance e soluções inovadoras, como, por exemplo, o piso aglomerante de borracha reciclada, que é usualmente utilizado em playgrounds e academias”.

garantias que podem ultrapassar mais de 30 anos no caso de poliuretanos e poliureias com base poliéter ou policaprolactonas”, disse, salientando outras aplicações, como em pisos de estacionamentos, pisos, tetos, telhados e escadas de indústrias químicas, quadras poliesportivas, playgrounds, parques de diversões, entre muitas outras. Outros especialistas têm opinião um pouco mais conservadora. “O principal uso de poliuretanos para retrofit se dá em aplicações de spray para isolamento térmico. Neste tipo de obra, a espuma de PU é utilizada com finalidade de isolamento térmico e sua aplicação é feita sobre telhados”, disse André Borba, gerente de marketing e desenvolvimento de poliuretano para a América Latina da Bayer MaterialScience (São Paulo, SP). “Por ter uma estrutura monolítica, o produto também elimina infiltrações por eventuais defeitos no telhado; todavia ele não tem a função de manta impermeabilizante”.

Aplicações

Vantagens

“Os poliuretanos e poliureias em geral são hoje as melhores soluções para retrofit em obras dos mais variados tipos, inclusive de manutenção e construção civil, com enormes vantagens como redução drástica no tempo de aplicação e acabamento do produto aplicado”, afirmou o consultor Cirenini Aprileo (São Paulo, SP). “Dentre suas vantagens estão a durabilidade e resistência, assim como demais

Algumas das principais vantagens do poliuretano em obras de retrofit dizem respeito às tradicionais características do produto, como o uso de equipamentos de baixo custo, muitas vezes portáteis, a ausência de limite de volume para as aplicações, a possibilidade de realizar aplicações em qualquer local, o término imediato das obras, muitas vezes sem necessidade de acabamentos, a coloração em qualquer

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

construção civil matiz e com total resistência à intempéries, etc. “Isso sem contar as propriedades de proteção, a melhoria visual, a hidrofobia, a propriedade antimicrobiana e antiderrapante, a alta resistência ao desgaste, o recobrimento em qualquer espessura e metragem (podendo ser aplicado em qualquer sentido, horizontal, vertical, inclinado, etc.), ressaltou o consultor Aprileo. Nas aplicações por spray o poliuretano aparece em sistemas com e sem apoio de ar. Outras aplicações são feitas por derramamento. Os produtos, normalmente líquidos, cumprem proporções variáveis de 60/40, 70/30 ou 50/50%.

Normatização O poliuretano para obras de retrofit costuma, a depender da aplicação, ofedecer em seu uso, normas de diversos tipos e abrangências. “A construção civil brasileira está progredindo em normalização, porém usualmente são utilizadas referências do exterior para confecção das normas nacionais. O poliuretano também segue o mesmo conceito, utilizando as normas europeias e norte-americanas como referências para os ensaios requeridos pelo mercado”, disse Ingegneri, da BASF. “Existe uma norma de desempenho para aplicação de spray de PU em coberturas. A ABNT publicou, em 12 de novembro de 2013, a norma ABNT NBR 16240:2013 - Sistema de espuma rígida de poliuretano para aplicações in situ pelo processo spray sobre coberturas“, salientou Borba, da Bayer MaterialScience.

Produtos concorrentes Demais produtos que eventualmente concorrem com os poliuretanos costumam ser os mais usuais e antigos nestas áreas de aplicações, tais como massas acrílicas, massas corridas específicas, texturas e pinturas epóxi e acrílicas, dentre outros. “Todos os concorrentes são considerados commodities que jamais atendem às mesmas e duras propriedades dos poliuretanos e poliureias, sendo que muitos, além de terem baixa durabilidade, alto tempo de aplicação e necessitarem da interdição das áreas por longos períodos, necessitam de reparos constantes, coisas não necessárias com os poliuretanos e poliureias”, disse Aprileo.

Estudos de caso 1- Riocentro e Palácio do Planalto “Foi realizado o retrofit do telhado do centro de exposição Riocentro com aplicação de poliuretano spray, com o intuito de reduzir o consumo de energia elétrica do ar condicionado e obter um melhor conforto térmico”, disse o especialista Ingegneri, da BASF. “A principal vantagem é a rapidez na aplicação, não sendo necessária a interdição das atividades na parte interna do centro de exposição”, concluiu. “No Palácio do Planalto, em Brasília, DF, na área da lâmina de água em frente à rampa do palácio, foi empregado poliuretano, assim como em todo o entorno, como forma de garantir estanqueidade e eliminação de fungos gerados por umidade”, contou Aprileo.

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Painéis isolantes de PU: mercado em expansão

2 - Kirkgate House (Edimburgo, ESCÓCIA) O chamado Kirkgate House é um de oito edifícios construídos (outro é o Rydecroft) na cidade de Edimburgo e que passou por um processo de retrofit na década de 90 (o Rydecroft também sofreu retrofit, mas por outra empresa). O sistema construtivo das paredes do Kirkgate House (uma camada interna de tijolos de 75 mm de espessura, mais uma cavidade de 75 mm e uma outra camada, agora externa, de tijolos com espessura de 100 mm), assim como o sistema de construção dos flancos (consistindo numa cavidade de 180 mm de espessura entre os painéis utilizados nas paredes), a necessidade de uma solução de excelente isolamento térmico para as habitações e a busca por uma solução de baixo custo levaram ao uso de espuma de poliuretano inserida em diversos pontos da estrutura para preenchimento das cavidades de 75 e 180 mm acima citadas. As vantagens do sistema, além das propriedades de excelente isolamento térmico, incluíram o componente estrutural da espuma nas cavidades e o reforço das paredes de tijolos. O poliuretano também foi usado em painéis de isolamento de 30 mm de espessura, com faces de alumínio, para os painéis entre as janelas das salas das habitações. O retrofit das habitações do Kirkgate House, que custou por volta de 350 mil libras esterlinas, contou com apenas 12% do custo para o uso da espuma de poliuretano. Projeto similar possibilitou uma queda de 22,5% das contas de eletricidade e gás para esse tipo de habitação.

3- Subúrbios da FiladÉlfia Habitações localizadas em subúrbios do estado da Filadélfia, nos Estados Unidos, e construídas por volta da década de 50, sofreram retrofit por transformadores locais de forma a corrigir a ocorrência de baixo isolamento dos sótãos das habitações (localizados na parte superior das construções) e a ausência de isolamento das lajes entre os andares e das paredes, assim como dos dutos entre as habitações. Para esse fim, foi utilizada espuma de spray de poliuretano (SPF) tanto para os sótãos, paredes e piso logo acima das garagens das construções. Segundo dados da época, a utilização da espuma de spray de PU reduziu em 25%, em média, a infiltração de ar e reduziu, em média, em 30% os gastos de energia nas habitações. PU

selante

A Influência de Nanoaditivos nas Propriedades Mecânicas de Selantes de Poliuretano * Neide T. Barreiros, Wu S. Wan e Nelcy D. S. Mohallem

Resumo: Nanoaditivos à base de CaCO3 são formados por partículas de tamanho nanométrica com superfície modificada que auxilia na sua dispersão em materiais poliméricos. Nanocarbonato de cálcio é uma matéria-prima que pode trazer melhorias nas propriedades do selante de poliuretano (PU), devido a sua elevada área superficial, além de auxiliar na molhabilidade do plastificante na matriz polimérica, possibilitando o preenchimento dos espaços vazios e criando interações intermoleculares. Possui várias vantagens, entre elas o baixo custo em relação às outras partículas nanométricas. Atualmente, encontram-se no mercado nacional selantes de PU com a presença de carbonato de cálcio com tamanhos de partículas em escala micrométrica, que devido ao seu tamanho, não deixa a massa do selante homogênea, formando espaços vazios em sua estrutura. A inserção de nanocarbonato de cálcio proporciona o preenchimento destes espaços vazios, conferindo melhoria de propriedades ao selante. Neste trabalho, foi produzido um selante à base de PU silanizado, nanopartículas de carbonato de cálcio (nanoaditivos) e carbonato de cálcio precipitado (PCC), onde observou-se diminuição da densidade e tempo de formação de película (tack free), além de promover uma melhoria das propriedades do selante de PU tais como aumento, tanto da resistência a tração quanto ao alongamento e redução de módulo de Young. Introdução: Os selantes de poliuretano (PU) são produtos elásticos com função principal de selar efetivamente a junta entre dois substratos. Esta característica elástica resiste aos movimentos sem sofrer variações dimensionais quando há mudanças de temperatura, isto é, acompanha os movimentos que sofrem as estruturas dos substratos devido às vibrações e pressão dos ventos. Ele é um material viscoso que se transforma, após a cura, em um produto com aspecto de borracha. Uma vez aplicado, o selante preenche os espaços vazios entre os dois substratos, formando uma barreira de proteção à poeira, ar, gás, líquidos e fumaça, desempenhando função de junta de dilatação. Além de exercer função de juntas, estes selantes de PU são muito aplicados no setor de construção civil para fixar parafusos, soldas, espelhos e outros. Os selantes elastoméricos à base de poliuretano monocomponente apresentam excelentes propriedades mecânica e física. O monocomponente de base PU seca em contato com ar atmosférico, sendo que esta cura ocorre no sentido de fora para dentro, e em 24 horas atinge a espessura seca de 3 a 4 mm. A cura depende da temperatura do ambiente, ocorrendo mais rapidamente quanto mais alta for a temperatura. Para atingir a cura total necessita-se de 7 a 28 dias, dependendo da temperatura, da espessura da junta, umidade do ar e absorção de materiais [1,2].

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

A composição química de selante de PU monocomponente é formada de 30% a 40% de polímero e 50% de cargas e aditivos. As cargas são partículas inseridas no polímero para reduzir custos e melhorar propriedades. Alguns exemplos destes tipos de cargas são: carbonato de cálcio, talco, sílica, argila, negro de fumo, pó de quartzo, etc. Geralmente as propriedades de poliuretanos com carga dependem da forma, tamanho médio de partícula e da interação interfacial [3]. Nos últimos anos, a partir do advento da nanotecnologia, a utilização dessas partículas nanométricas tem contribuído na produção de materiais com melhores desempenhos, pois elas atuam como elemento de reforço em compósitos de matriz polimérica. Para isso, é necessário garantir uma boa dispersão das nanopartículas no polímero[4]. Os materiais avançados de PU em que há incorporação de nanopartículas como nanotubo de carbono, nanofibras, argila montmorilonita, grafenos, nano-SiO2 e nano-TiO2 resultam em materiais com melhores propriedades[5]. Dentre vários tipos de nanopartículas, o nanocarbonato de cálcio precipitado (NPCC) é um material que tem apresentado um bom desempenho em polipropileno, principalmente quando incorporado com blenda de carbonato de cálcio micronizado[6]. O nanocarbonato de cálcio é formado a partir do processo químico de carbonatação. As diferenças entre o nanocarbonato de cálcio e o carbonato de cálcio natural micronizado (MNCC) estão no tamanho de partícula, densidade aparente, área superficial emorfologia[7]. Segundo o trabalho de Santana[8], ao introduzir 50% em peso de carbonato de cálcio de menor tamanho (2μm) no pré-polímero silanizado de alta massa molar, observa-se um aumento da dureza e redução do tempo formação de película (tack free) devido à maior área de contato quando comparado com selante com 50% de carbonato de cálcio de 20μm. O selante monocomponente com menor tamanho de carga apresentou também resistência ao cisalhamento superior tanto no aço, no alumínio quanto em PVC. As propriedades mecânicas como módulo de elasticidade, resistência à tração foram também superiores. O presente trabalho tem por objetivo estudar as propriedades mecânicas de selantes de poliuretano silanizado monocomponente acrescido de nanocarbonato de cálcio (80nm). Foram avaliados parâmetros como densidade, resistência à tração e alongamento que são parâmetros importantes relacionados à qualidade de selantes. Dentre as nanoparticulas, o nanocarbonato de cálcio possui menor custo de produção industrial. Sendo assim, a inserção desta nanopartícula em selantes de PU monocomponente tem a finalidade de obter um produto com melhor qualidade e com custo viável ao mercado.

selante Parte Experimental

Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)

Materiais O selante de PU foi confeccionado a partir da mistura do pré-polímero de PU silanizado, nanoaditivo de carbonato de cálcio (NPCC), carbonato de cálcio natural micronizado revestido (MNCC), plastificante, aditivos e catalisador. Estes produtos foram utilizados como recebidos. Preparo do Selante de PU Num dispersor tipo (cowless) adicionou-se o plastificante, pré-polímero e o nanoaditivo (NPCC) que foram dispersos por 20 minutos a 1500- 1900 rpm. Avaliou-se a dispersão das nanopartículas, espatulando um pouco a massa numa superfície lisa para verificar a presença de pontos brancos. Em seguida, a massa homogênea foi transferida para uma batedeira do tipo planetária com sistema à vácuo onde adicionou-se o MNCC, os aditivos e catalisador permanecendo sob agitação durante duas horas, até a formação de uma pasta bem homogênea. Foram feitas 3 formulações, segundo a tabela 1. A inserção de 10 - 15% de NPCC exigiu retirada de 10 - 15% de MNCC, enquanto que com 3 - 5% de NPCC, manteve-se a mesma concentração de MNCC da formulação inicial.

Tabela 1: Concentração das matérias-primas na preparação dos selantes Quantidade (%p/p)

Pré-polímero

25±5%

MNCC

40±10%

30±5%

NPCC

----------

4±1%

12±3%

Aditivos

15±5%

Caracterização Propriedades Mecânicas Os ensaios para determinação da tensão à ruptura (28 dias), do alongamento e do módulo de Young foram realizados de acordo com a norma ASTM D-412. A verificação do tempo de formação de película (tack free) realizada de acordo com a norma ASTM C-679, enquanto que o de dureza Shore A foi feito através do durômetro específico. A densidade específica foi determinada através do picnômetro de 100 mL. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) As imagens de microscopia eletrônica de varredura foram realizadas no Centro de Microscopia da UFMG. As mantas de selante de PU foram cortadas com bisturi e a região que recebeu o corte foi a escolhida para ser analisada.

As imagens de microscopia eletrônica de transmissão foram realizadas no Centro de Microscopia da UFMG. As amostras de NPCC foram dispersas em álcool isopropílico e gotejadas sobre uma grade de cobre recoberta por um filme de carbono.

Resultados e Discussões O tamanho e a morfologia de NPCC foram avaliados através da micrografia obtida por TEM. A figura 1 mostra que as nanopartículas são de tamanho menor que 100 nm e de formato cúbico. O desempenho do selante de PU foi modificado com a inserção destas nano-partículas. O fator mais importante para se conseguir bons resultados a partir da inserção de nanopartículas em outros materiais é sua total dispersão no meio em que está inserido. Quando as nanopartículas estão bem dispersas, elas tendem a preencher os espaços vazios ao longo da matriz polimérica. O plastificante é um óleo que melhora a molhabilidade dessas nanopartículas, pois as mesmas possuem superfície modificada compatível com a matriz polimérica e com o plastificante. Na tabela 2 encontram-se os resultados dos ensaios realizados nos selantes de PU nas três formulações. Observa-se que a presença de 15% de NPCC, aumentou tanto a tensão à ruptura quanto o alongamento em mais de 100%. É importante que os selantes de PU apresentem excelentes propriedades mecânicas e físicas, resistência ao meio ambiente, durabilidade, e aderência, devido às diversas aplicações e especificações técnicas exigidas na construção civil. O tamanho e a morfologia de NPCC foram avaliados através da micrografia obtida por TEM. A figura 1 mostra que as nanopartículas são de tamanho menor que 100 nm e de formato cúbico. O desempenho do selante de PU foi modificado com a inserção destas nano-partículas. O fator mais importante para se conseguir bons resultados a partir da inserção de nanopartículas em outros materiais é sua total dispersão no meio em que está inserido. Quando as nanopartículas estão bem dispersas, elas tendem a preencher os espaços vazios ao longo da matriz polimérica. O plastificante é um óleo que melhora a molhabilidade dessas nanopartículas, pois as mesmas possuem superfície modificada compatível com a matriz polimérica e com o plastificante. Na tabela 2 encontram-se os resultados dos ensaios realizados nos selantes de PU nas três formulações. Observa-se que a presença de 15% de NPCC, aumentou tanto a tensão à ruptura quanto o alongamento em mais de 100%. São importantes que os selantes de PU apresentem excelentes propriedades mecânicas e físicas, resistência ao meio ambiente, durabilidade, e aderência, devido às diversas aplicações e especificações técnicas exigidas na construção civil.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

selante O módulo de Young foi reduzido em 80% ao adicionar 15% de NPCC na terceira amostra, resultado diferente dos obtidos na primeira e segunda amostras. Esta observação destaca que a presença de nano-partículas modifica as interações intermoleculares. O que nos leva a crer que o NPCC intercalou as camadas das lamelas do MNCC e que ocorreu maior interação intermolecular entre a base polimérica com as superfícies das cargas. Estas interações tornaram o material da terceira amostra menos rígido e com maior deformação elástica, confirmando os resultados dos testes alongamento.

(a)

(b)

(c)

Fig. 3: Micrografias de MEV (a) SEM NPCC, (b) com 3% NPCC e (c) com 15% NPCC

Em relação ao tempo de formação de película, observa-se que mantendo a concentração do aditivo que promove uma secagem mais rápida, a presença de NPCC propicia uma redução de tempo para formação do filme, devido a sua elevada área superficial.

Fig. 1: Micrografia MET do NPCC Fig. 4: Presença de 15% de NPCC

Tabela 2: Resultados dos ensaios mecânicos dos selantes de PU sem e com aditivos Propriedades

Tabela 3: Avaliação de redução de custo com NPCC

1,50

1,40

1,25

Tempo de formação de película (min)

Tensão à Ruptura (N/mm)

9,0

Alongamento (%)

300

450

700

Módulo Young (MPa)

1,5

0,7

0,3

Densidade (g/cm3)

Quantidade (%p/p)

Pré-polímero

MNCC

NPCC

–

Total

Obs.: 20% de aditivos

As figuras 2 e 3 mostram as micrografias de MEV nas escalas de 50 μm e 5 μm, respectivamente.

(a)

(b)

(c)

Fig. 2: Micrografias de MEV (a) SEM NPCC, (b) com 3% NPCC e (c) com 15% NPCC

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

As possíveis causas de melhorias de propriedades do selante de PU com NPCC foram investigadas através das micrografias de MEV. Elas mostram o comportamento das partículas (MNCC e NPCC) após a completa cura do selante nas 3 formulações. O MNCC é uma partícula de característica lamelar conforme a figura 3(a) e com tamanho maior do que o NPCC. A diferença entre as formulações 1 e 2 consiste na ausência e presença de NPCC, respectivamente. Ao cortar com bisturi um pedaço de manta do selante de cada uma dessas formulações, observa-se que as superfícies apresentam aspectos diferentes conforme as imagens 2(a) e 2(b). A inserção de pequena concentração de NPCC conduz a uma massa de selante de PU mais

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selante homogênea. Avaliando com mais detalhe, as figuras 3(a) e 3(b) dão indícios de que a etapa inicial de processo de selante, que é a dispersão de NPCC junto com plastificante e pré-polímero silanizado, auxiliou na deslamelação do MNCC, conforme a figura 3(b). Esta modificação “estrutural” do MNCC não é vista na figura 3(a). O aspecto de uma massa mais homogênea auxilia na melhoria de propriedades mecânicas como aumento de tensão à ruptura e alongamento e na redução do módulo de Young. Apesar da formulação 3 possuir menor concentração de MNCC, cujo tamanho é maior, a imagem 2(c) mostra que há maior dispersão das cargas, pois a região cortada apresenta maior presença de partículas em relação às figuras 2(a) e 2(b), confirmando a deslamelação do MNCC. A tabela 2 mostra que o aumento de concentração de NPCC melhora significativamente as propriedades mecânicas do selante. Ao visualizar a figura 4, observa-se que as nanopartículas estão bem dispersas entre as lamelas de MNCC, permitindo maiores interações intermoleculares. As deslamelações de MNCC conduz a um aumento do volume e consequentemente reduz a densidade do selante de PU. Um outro fator muito importante a ser avaliado na produção de qualquer produto é o custo. Em selante de PU, a concentração máxima permitida e aprovada de carga mineral (MNCC) é em torno de 50%. Acima deste valor o selante de PU começa a perder sua qualidade. Tabela 4: Concentração de F2 e F3 sem NPCC Quantidade (%p/p)

Pré-polímero

MNCC

Total

Obs.: 20% de aditivos

As concentrações básicas de pré-polímero e MNCC em selante de PU estão apresentadas em F1 da tabela 3. Ao acrescentar NPCC, F2 e F3 da tabela 3, observa-se um maior teor de selante produzido e de melhor qualidade. A concentração de MNCC em F2 foi mantida constante em relação à F1, enquanto que em F3, para introduzir 15% de NPCC houve redução do teor de MNCC, porque o NPCC tem densidade aparente em torno de 0,5±0,1g/cm 3, que representa um volume considerado de material a ser introduzido em selante. Ao produzir 83% e 85% de selante de PU sem NPCC, há um aumento de prépolímero mantendo o teor de MNCC em 50%, conforme A1 e A2 da tabela 4. Como o custo de pré-polímero é maior do que NPCC, então a redução de custo ao introduzir NPCC é determinada desta forma.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Conclusões A presença de NPCC em selantes de PU melhora as propriedades mecânicas, resistência à tração, alongamento, e promove uma redução da densidade, módulo de Young e tempo de formação de película. É importante a presença de agentes silanizados para o NPCC auxiliar na esfoliação das lamelas do MNCC. Outro fator positivo ao utilizar o NPCC em selantes de PU é a redução de custo, devido à redução da densidade e maior teor da carga nanopartícula melhorando as propriedades mecânicas. * Neide T. Barreiros é mestranda da UNICAMP e química da Hekol, Wu S. Wan é mestre em Eng. de Materiais – UFOP e eng. química no P&D da Lagos Ind. Química, e Nelcy D. S. Mohallem atua no Laboratório de Materiais Nanoestruturados do DQ - UFMG.

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Comparação de propriedades mecânicas de alguns impermeabilizantes à base de elastômeros de poliureia disponíveis no Brasil * Elton Bauer e Paulo Henrique C. de O. Vasconcelos

Resumo Os sistemas elastoméricos impermeabilizantes, sobretudo a base de Poliuretano e Poliureia, têm crescido muito nos cenário mundial e nacional. No entanto, quando se menciona o uso de membrana de poliureia para impermeabilização, pouco ou nada se discute sobre suas propriedades mecânicas, presumindo-se, assim, que todas são adequadas para o uso em construção civil. Todavia, é necessário lembrar que por serem totalmente aderidas ao substrato, passam a ser parte integrante das estruturas revestidas e devem suportar todas as suas deformações e demais solicitações sem que haja fissuramentos, descolamentos, fadiga precoce, entre outras patologias que levariam para infiltrações indesejáveis. O presente artigo pretende apresentar as mais relevantes propriedades mecânicas de algumas membranas de poliureias que são comercializadas no Brasil com o objetivo de levantar a questão da importância da discussão desses resultados nas especificações e projetos das impermeabilizações na construção civil, sobretudo nesse momento no qual a norma de sistemas de impermeabilização a base de poliureia esta sendo escrita.

1 - Introdução Os sistemas impermeabilizantes têm apresentado evolução tecnológica tanto no aspecto de novos materiais como em novas técnicas de aplicação. Com o passar do tempo, sistemas a base de asfalto tem recebido adições poliméricas, as mais diversas, com o objetivo de melhorar o desempenho em obras de construção civil. Em paralelo, sistemas cimentícios também apresentaram evolução substancial tendo em vista o aparecimento de novos polímeros que são incorporados a estes, tendo, inclusive, alguns deles, adquirido além de flexibilidade, comportamento elastomérico.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

No entanto, vários requisitos mecânicos, químicos ou logísticos não são possíveis de serem cumpridos com os sistemas asfálticos ou cimentícios e vários sistemas puramente poliméricos vêm surgindo no âmbito comercial, com o intuito de atender essas solicitações. Nesse cenário, surgiram, recentemente no Brasil, os impermeabilizantes a base de elastômeros de poliureia e poliuretano entre os vários outros comercializados no mercado. A questão é que não se pode generalizar que impermeabilizantes que possuem a mesma base química tenham o mesmo desempenho, sobretudo porque este depende de suas características físicas além da sua interação com o substrato no qual foi aplicado. Atualmente, o termo “Poliureia” vem sendo designado para se tipificar um mesmo tipo de impermeabilizante, mas o que se verifica na prática é que existem vários tipos de membranas de poliureia que deveriam ser previamente avaliadas, classificadas e em enquadradas em grupos com características semelhantes, tal qual outros impermeabilizantes como as mantas asfálticas, asfaltos modificados, entre outros. Neste trabalho foram avaliadas diversas membranas de poliureia, com relevantes diferenças entre suas características mecânicas, com por exemplo, o alongamento na ruptura, onde obtiveram-se resultados variando de 80% até 1100%. Esses materiais tão distintos em relação à esta característica, ainda que tenham a mesma base química, não podem sequer serem considerados similares à luz de um desempenho desejado para a impermeabilização de um elemento estrutural com deformações mecânicas, como uma laje em concreto armado de cobertura de um edifício. Vários ganhos poderiam ser obtidos através dessa classificação e tipificação dos grupos de membranas de poliureia, tais quais:

Congresso FEIPUR 2.1.2 Cimentícios

Facilitar o entendimento por parte dos projetistas e especificadores pela maior clareza do produto fabricado. Nortear os fabricantes em relação ao desenvolvimento de suas formulações. Incentivar e direcionar as pesquisas acadêmicas em relação a avaliação do desempenho do sistema impermeabilizante aplicado.

2 - Materiais e sistemas impermeabilizantes A impermeabilização na construção civil tem como objetivo impedir o transporte indesejável de águas, fluídos e vapores nos materiais e componentes, podendo atuar na contenção ou no direcionamento desses elementos para algum local que se deseja. (Bauer et. al., 2007)

2.1 – Materiais Impermeabilizantes Materiais impermeabilizantes são produtos que possuem a capacidade de bloquear a passagem de fluídos (em forma líquida e/ou gases). A NBR 9575:2010 agrupa os tipos de impermeabilização em função do material constituinte principal, que são, cimentícios, asfálticos e poliméricos: A escolha do tipo de material esta relacionada basicamente às propriedades físicas, químicas e mecânicas deste bem como das solicitações do elemento construtivo que se esta impermeabilizando.

2.1.1 Asfaltos O asfalto é um produto aglutinante, composto de mistura complexa de hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e naftalênicos, de alto peso molecular, com pequenas quantidades de ácidos orgânicos, bases, componentes heterocíclicos, contendo nitrogênio e enxofre. Na temperatura ambiente, possui elevada viscosidade, o que lhe dá uma característica semi-sólida. Por ser termoplástico, sua consistência varia em função da temperatura: é mais fluído em temperaturas mais elevadas, podendo sua viscosidade ser variável em função dos tipos de material asfáltico ou de sua origem (Bauer et. al., 2007). Os asfaltos podem sofrer adições poliméricas para corrigir e melhorar propriedades como elasticidade, flexibilidade e estabilidade dimensional em temperaturas de uso, além de maior resistências a intermpéries. Industrialmente os impermeabilizantes a base de asfalto são obtidos principalmente da destilação de petróleo (CAP). Os impermeabilizantes asfálticos ainda podem ser divididos, de acordo com o seu tipo de comercialização, Membranas Asfálticas e Mantas Asfálticas.

Os impermeabilizantes cimentícios são produtos em que o cimento é o veículo principal e que, sofrendo adições poliméricas, adquirem propriedades impermeabilizantes. São membranas, em geral bi-componentes, portanto aplicadas de forma plástica ou líquida, com ou sem a presença de estruturantes usados para melhorar suas características mecânicas. Atualmente são encontrados impermeabilizantes cimentícios além de flexíveis, com características elastoméricas, que foram projetados para substituir o uso de mantas asfálticas.

2.1.3 Poliméricos Os impermeabilizantes poliméricos são constituídos por homopolímeros ou copolímeros com características elastoméricas. Em geral, são impermeabilizantes cujo veículo principal são os agentes modificadores dos impermeabilizantes base asfáltica ou cimentícia, como o Poliuretano, Acrílico, EVA, entre outros. Existem, nessa família de materiais impermeabilizantes, tal qual na família dos materiais asfálticos membranas e mantas pré-moldadas, sendo que os principais encontrados no marcado da construção civil, são: Mantas: a) Manta Butílica e EPDM b) Manta de PVC c) Manta de PEAD Membranas: a) Membrana de Poliureia b) Membrana de Poliuretano c) Membranas Acrílicas

2.2 Sistemas Impermeabilizantes Sistema de impermeabilização é o conjunto formado pelos materiais de demais insumos dispostos em camadas ordenadas que objetivam a impermeabilidade de uma construção (ABNT NBR 9575:2010). Entende-se, portanto, que o sucesso de uma impermeabilização não depende apenas do material impermeabilizante utilizado, mas também da interação destes com o substrato que o recebe, da estrutura como um todo, da camada de proteção mecânica, de providências construtivas entre outros fatores. Os sistemas impermeabilizantes podem, didaticamente, ser divididos de acordo com a Tabela 1 à seguir:

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Congresso FEIPUR Tipo de classificação

Classificação do sistema Flexíveis

Materiais com alta capacidade de deformação em relação ao substrato onde foi aplicado

Rígidos

Materiais com pouca capacidade de deformação em relação ao substrato aonde foi aplicado

Flexibilidade

Semiflexíveis

Materiais com características intermediárias

Membranas

Moldados no loca, aplicados na forma líquida ou pastosa

Mantas

Pré-moldados, comercializados em rolos.

Sistemas injetáveis

São resinas poliméricas, em geral a base de poliuretano, injetadas com o auxílio de equipamentos e bicos injetores no interior de fissuras por onde existem infiltrações e através de estruturas enterradas como cortinas e poços de elevadorpara que o produto impermeabilizante fique entre o solo e a estrutura.

Metodologia de aplicação

Pressão unilateral ou bilateral Solicitações impostas pela água

Exposição ao intemperismo

Aderência ao substrato

Temperatura de Aplicação

Descrição

Pressão hidrostática positiva: sistemas impermeabilizantes que recebem pressões pressões hidrostáticas no sentido ao da aderência do sistema ao substrato. Pressão hidrostática negativa: sistemas impermeabilizantes que recebem pressão hidrostática em sentido contrário ao da aderência do sistema ao substrato.

Água por condensação

Sistemas que devem suportar a ação da água que atinge uma estrutura por condensação.

Água de percolação

Sistemas que devem suportar a ação de água de percolação e sem confinamento, como lajes, calhas, floreiras, etc.

Água por umidade do solo

Sistemas que devem suportar a ação da água por umidade ascendente (ascensão capilar) proveniente do solo, como em pisos em contato com o solo, paredes nas quais aparece a patologia “mofo de rodapé”, etc.

Resistentes ao intemperismo

Produtos ou sistemas cujas propriedades permitem sua exposição direta ao intemperismo.

Autoprotegidos

São produzidos com um acabamento superficial protetor, como uma manta asfáltica aluminizada.

Pós-protegidos

São materiais ou sistemas que demandam a execução de um acabamento protetor compatível.

Aderidos ao substrato

Sua principal vantagem é de que não permitem a infiltração de água por entre o substrato e a camada impermeabilizante, e neste caso é mais fácil de localizar o problema. A desvantagem é que o sistema deve ser capaz de suportar totalmente a movimentação do substrato a fim de que não haja infiltrações.

Parcialmente aderidos

Características intermediárias de aderência

Não aderidos

Possuem a vantagem de não absorver nenhuma movimentação proveniente da estrutura.

A frio

Quando o produto não demanda elevação de temperatura para a aplicação tendo seu veículo básico água ou solventes.

A quente

Quando é necessário o aumento da temperatura para haver aplicabilidade do material impermeabilizante.

Tabela 1. Classificação de sistemas impermeabilizantes

Atualmente, o tipo de sistema impermeabilizante que mais cresce no Brasil são os formados por membranas elastoméricas e aderentes. (CAMPIOTO, 2012). O rápido crescimento e popularização dos sistemas elastoméricos moldados em loco, como as membranas acrílicas, de Poliureia e de Poliuretano se deu por fatores como: a) Maior simplicidade na aplicação b) Dispensa da camada de proteção mecânica, podendo inclusive haver tráfego de veículos por sobre os mesmos. c) Aderência completa no substrato, o que impede o espalhamento da água por sob a camada impermeabilizante em caso de defeitos d) Recente redução dos custos das matérias primas desses sistemas, o que aproximou dos custos dos sistemas convencionais como os asfálticos e cimentícios. e) Maior velocidade de aplicação f) Possibilidade de uso de mão de obra não profissional, como no caso das membranas acrílicas.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

2.3 Membranas de poliureia Poliureia é o produto resultante da reação entre um poliisocianato e um mistura selecionada de resinas com terminações em Aminas (PDA, apud Primeaux, 2006). A poliureia como é conhecida atualmente foi desenvolvida por em meados dos anos 80 pelo então funcionário da “Texaco Chemical Company”, hoje “Huntsman Chemical”, Dudley Primeaux (Tripp et. al., 2012). A primeira referencia sobre poliureia se deu em 1948 quando pesquisadores estavam comparando propriedades térmicas entre Poliesteres, Polietilenos, Poliuretanos, Poliamidas e Poliureias e notaram que esta tinha muito mais estabilidade térmica à temperaturas mais elevadas. (Primeaux, 2006). Segundo Primeaux, o sistema de revestimento atual de poliureia foi desenvolvido à partir do sistema desenvolvido no final dos anos 80 de injeção de Poliureia em moldes de partes externas de veículos; devido a leveza, custo e capacidade de aceitar um tipo de pintura por deposição eletrolítica aonde as partes injetadas eram aquecidas a mais de 200ºC.

Congresso FEIPUR Apesar de algumas tentativas com insucesso na década de 70 para o uso de Poliureias bi-componetes híbridas e modificadas, o primeiro sistema de revestimento 100% Poliureia bi-componente, aplicada com equipamento de alta pressão foi num sistema de impermeabilização de telhados em 1989.

flexíveis de poliésteres e, mais dificilmente, com os oxigênios dos poliéteres (ligações fracas). Por outro lado, os Poliuretanos e Poliureias rígidas têm um alto teor de ligações cruzadas, resultantes dos reagentes polifuncionais utilizados, e não apresentam as estruturas segmentadas, presentes nas estruturas flexíveis (Vilar, 2004).

Atualmente, no Brasil, a maior aplicação desse material é na construção civil, em sistemas de impermeabilização, mas é também utilizada em revestimentos de peças de desgaste em mineração, tubos de extração de petróleo, revestimentos automotivos, entre outros.

A principal característica distintiva com a tecnologia poliureia sobre poliuretanos é que são usadas resinas terminadas em amina (-NH2) ao invés de hidroxílias (-OH). A reação das resinas terminadas em amina com o isocianato resultam na formação de uma ligação de ureia. Como este é um polímero e estas unidades de repetição, o termo aplica-se, em seguida, poliureia (Primeaux, 2006).

A estrutura molecular dos Poliuretanos e Poliureias podem variar desde os polímeros rígidos reticulados, até os elastoméricos de cadeias lineares e flexíveis. As estruturas flexíveis (espumas flexíveis e os elastômeros) possuem estruturas segmentadas constituídas de longas cadeias flexíveis (provenientes dos polióis) unidas por segmentos aromáticos rígidos de poliuretano e poliureia. Os segmentos rígidos, especialmente os de poliureia, formam ligações secundárias fortes e tendem a se aglomerar em domínios. As características dos elastômeros de poliuretano e poliureia dependem grandemente das ligações hidrogênio entre os grupos polares da cadeia polimérica, principalmente entre os grupos N-H (doadores de próton) e as carbonilas (doadores de elétron) presentes nas estruturas uréia e uretano. Pontes de hidrogênio também podem ser formadas entre os grupos N-H e as carbonilas dos segmentos

A questão é que no mercado atual existem vários produtos que são híbridos de poliureia e poliuretano. Resina

Extensor de cadeia

Sistema formado

Poliéter-amina

Terminação em amina

Poliureia pura

Poliéter-poliol

Terminação em amina

Poliureia híbrida

Poliéter-amina

Glicol

Poliuretano híbrido

Poliéter-poliol

Glicol

Poliuretano

Tabela 2. Sistemas formados em função da composição do componente B dos sistemas de poliureia e poliuretano (Primeaux, 2006)

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POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Congresso FEIPUR Os sistemas elastoméricos de Poliuretano são, em geral, aplicados a frio e com ferramentas simples como rodos, rolos, pincéis, entre outras. Eles podem ser mono-componentes, ou bi-componentes. A família das poliureias (puras e híbridas) são aplicadas, em geral a quente (70°C) e numa proporção de 1:1 entre os componentes A (isocianato) e B (resinas) em altas pressões e com o auxílio de equipamentos bem mais sofisticados que controlam a vazão em função das pressões nas bombas de transferência de cada componente. Essa técnica é conhecida como “hot-spray”. Atualmente esta sendo escrita a norma brasileira que tratará desse tipo sistema de elastômeros de poliureia e seus híbridos, através do uso de equipamentos plural/bi-componente.

3 Estudo laboratorial Para a realização do estudo laboratorial, a primeira etapa foi entrarem contato com os fabricantes de poliureia mais tradicionais do Brasil para que os mesmos nos enviassem as suas amostras de material a serem ensaiadas. Para as 10 amostras de poliureia recebidas, foram realizadas os seguintes ensaios: Ensaio

Norma adotada

Alongamento na ruptura

ASTM D 412

Resistência a tração máxima na ruptura

ASTM D 412

Alongamento na ruptura após 500 h de u.V.B.

ASTM G154 + ASTM D 412

Resistência a tração máxima na ruptura após 500 h de u.V.B.

ASTM G154 + ASTM D 412

Determinação da dureza shore a

ASTM 2240

Resistência ao rasgo

ASTM D 624

Resistência à abrasão

ASTM D4060

Tabela 3. Ensaios realizados no programa laboratorial

Todas as amostras foram aplicadas sobre uma placa lisa através equipamento plural numa temperatura de 65ºC e pressão de trabalho de 2500 psi com espessuras variando-se entre 1,5 e 2,0 mm. Para o ciclo de envelhecimento, foi utilizado um equipamento do tipo Q.U.V. e foi adotado o ciclo 3 da Tabela X2.1 da ASTM G 154 aonde o corpo de prova fica sujeito períodos alternados com a 8h de UVB-313 a 70ºC e 4 horas com condensação a 50ºC.

4 Resultados experimentais De acordo com o programa experimental, foram calculadas as médias dos resultados de 3 corpos de prova para cada ensaio e para cada amostra de poliureia recebida, e estes foram tabulados como se segue.

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

FABRICANTE A

AMOSTRA

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA RUPTURA ( MPa )

ALONGAMENTO NA RUPTURA ( % )

15,87

673

10,82

335

9,08

792

16,64

147

7,26

520

6,79

500

12,79

101

9,53

526

3,84

289

5,37

519

Tabela 4. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA

Após o envelhecimento acelerado dos corpos de prova em 500 horas no aparelho de Q.U.V., foram repetidos os ensaios para a obtenção da resistência à tração e alongamento na ruptura (TABELA 5).

FABRICANTE

AMOSTRA

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA RUPTURA APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO DE 500 HORAS NO APARELHO Q.U.V. ( MPa )

ALONGAMENTO NA RUPTURA APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO DE 500 HORAS NO APARELHO Q.U.V. ( % )

13,22

549,7

9,45

264,0

10,85

787,9

16,52

111,6

8,27

434,4

9,15

499,5

13,58

87,9

12,40

510,9

5,53

248,8

6,25

401,3

Tabela 5. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO E ALONGAMENTO NA RUPTURA CORPOS DE PROVA ENVELHECIDOS ACELERADAMENTE NO APARELHO Q.U.V. ALONGAMENTO FABRICANTE

AMOSTRA

VARIAÇÃO APÓS ENSAIO QUV

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO VARIAÇÃO APÓS ENSAIO QUV

-123,3

-22,4%

-2,65

-16,7%

-71,1

-21,2%

-1,37

-12,7%

-3,7

-0,5%

1,77

19,5%

-35,7

-32,0%

-0,12

-0,7%

-85,8

-19,8%

1,01

13,9%

-0,6

-0,1%

2,36

34,8%

-12,7

-14,4%

0,79

6,2%

-14,8

-2,9%

2,87

30,1%

-40,4

-16,2%

1,69

44,0%

-117,7

-29,3%

0,88

16,4%

Tabela 6. VARIAÇÃO APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO DO ALONGAMENTO NA RUPTURA E NA RESISTÊNCIA MÁXIMA À TRAÇÃO

Congresso FEIPUR Na TABELA 6 foi feito um comparativo sobre a variação entre o alongamento na ruptura e a resistência a tração máxima das amostras de poliureia antes e depois do ensaio de envelhecimento. Os resultados do teste de resistência ao rasgo foram tabuladas na TABELA 7 à seguir: FABRICANTE A

AMOSTRA

CARGA MÁXIMA NO RASGO ( N )

RESISTÊNCIA MÁXIMA AO RASGO (N/mm)

148,7

83,5

63,7

82,4

120,2

105,7

75,7

58,0

80,6

146,1

Tabela 7. RESISTÊNCIA AO RASGO – ASTM D 624

O resultados do ensaio executado no abrasímetro, de acordo com a norma ASTM D4060, estão organizados na TABELA 8. FABRICANTE A

AMOSTRA

RESISTÊNCIA À ABRASÃO PERDA DE MASSA ( mg )

141,74

187,3

202,26

N.R.

316,52

N.R.

5 Análise dos resultados Analisando-se as tabelas 4, 5 e 6, é possível verificar que existe uma considerável variação na resistência à tração das amostras de poliureia ensaiadas. O maior resultado obtido foi mais de 400% maior que o menor resultado. A média esta situada num patamar de 10 MPa, que é maior que o valor mínimo de 8,3 MPa, preconizado pela norma SSPC 45 da “The Society for Protective Coatings”, que trata dos requisitos mínimos de desempenho que elastômeros de poliureias puras e híbridas devem alcançar. Vale ressaltar a importância desta norma, tendo em vista que está sendo tomada de base para a redação da norma brasileira sobre o tema. Resistência à tração na ruptura 18.00% 16.00% 14.00% 12.00% 10.00%

6.00% 4.00% 2.00% 0.00% MÉDIA MAIOR MENOR

Tabela 9. DUREZA SHORE A – ASTM 2240

400

500

600

700

300

ALONGAMENTO NA RUPTURA

DUREZA SHORE A APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO DE 500 HORAS NO APARELHO Q.U.V.

Essa mesma grande variação entre as amostras também foi observada nos resultados de alongamento na ruptura, onde o patamar de variação entre o maior e o menor valor é cerca 700%. Verificou-se, no entanto, que todas as amostrar atingiram o valor mínimo requerido pela SSPC 45.

800

Figura 1. Comparativos de resistência à tração na ruptura de amostras de poliureia antes e depois do envelhecimento em comparação com o requisito mínimo da norma SSPC 45.

Tabela 8. RESISTÊNCIA À ABRASÃO – ASTM D4060

DUREZA SHORE A

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA RUPTURA APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO DE 500 HORAS NO APARELHO Q.U.V (MPa)

900

FABRICANTE

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA RUPTURA (MPa)

N.R. - O Corpo de Prova não resistiu ao ensaio

Com o auxílio de um durômetro, obteve-se a dureza na escala Shore A para as amostras antes e depois de envelhecimento acelerado no aparelho de Q.U.V., devidamente registrado na Tabela 9.

SS PC 45

8.00%

200

SS PC 45

100

MÉDIA MAIOR MENOR

ALONGAMENTO NA RUPTURA

(%)

ALONGAMENTO NA RUPTURA APÓS ENVELHECIMENTO ACELERADO DE 900 HORAS NO APARELHO Q.U.V.

(%)

Figura 2. Comparativos de alongamento na ruptura de amostras de poliureia antes e depois do envelhecimento em comparação com o requisito mínimo da norma SSPC 45

Verificou-se, ainda que a variação entre as perdas destas propriedades de cada amostra, após 500 horas de envelhecimento no aparelho de Q.U.V., de acordo com a ASTM G154, se situou abaixo do patamar de cerca de 30%. A SSPC 45 preconiza que as amostras não devem perder mais que 50% das propriedades, no entanto, POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Congresso FEIPUR após envelhecimento de 2000 horas, e não de apenas 500 horas, como foi realizado nesta pesquisa.

resistência à abrasão - perda de massa 350,00

300,00

VARIAçÃO DA RESISTÊNCIA À TRAçÃO após ensaio quv 50%

250,00

30%

200,00

10%

150,00

-10%

MÉDIA

MAIOR

MENOR

50,00

0,00

-30%

MÉDIA

MAIOR MENOR

resistência à abrasão - perda de massa

-50%

SS PC 45

-70% variação da resistência à tração após ensaio quv

SSPC 45

MÉDIA

MENOR

Figura 5. Análise da resistência à abrasão das amostras de poliureia estudadas, em comparação com o requisito mínimo da norma SSPC 45 dureza - shore a

VARIAçÃO da alongamente após ensaio quv

MAIOR

B4 (mg)

100

SS PC 45

-10%

-20%

60 50

-30%

-40%

30 20

-50%

SS PC 45

-60% 0

-70%

dureza shore a

variação do alongamento após ensaio quv

Figura 3. Análise da variação do alongamento e resistência à tação na ruptura das amostras de poliureia antes e depois do envelhecimento acelerado em comparação com o requisito mínimo da norma SSPC 45.

Com relação à resistência ao rasgo, a variação entre o maior e o menor resultado, foi cerca de 100%, e que nem todas as amostras atingiram o valor mínimo requisitado pela SSPC 45 que é de 47,5 N/mm. resistência máxima ao rasgo

dureza shore a após envelhecimento acelerado de 500 horas no aparelho q.u.v.

Figura 6. Análise dureza SHORE A das amostras de poliureia estudadas antes de depois do ensaio de envelhecimento acelerado de 500 horas no aparelho de QUV, em comparação com o requisito mínimo da norma SSPC 45

6 - Conclusões É bem verdade que existem bem mais poliureias comercializadas no Brasil, no entanto, o panorama obtido nessa pesquisa permite chegar a conclusões importantes. As propriedades avaliadas, em especial, o alongamento e resistência a tração tiveram variações tão expressivas que sugerem, com isso, que temos materiais distintos, no entanto, rotulados com o mesmo nome de “poliureia”.

90 80 70 60

SSPC 45

50 40 30 20 10 0 MÉDIA MAIOR MENOR

resistência máxima ao rasgo

(N/mm)

Figura 4. Análise da variação do alongamento e resistência à tação na ruptura das amostras de poliureia antes e depois do envelhecimento acelerado em comparação com o requisito mínimo da norma SSPC 45.

Com relação à resistência à abrasão, verificou-se que apenas 4 das 10 amostras ensaiadas conseguiram resistir ao ensaio de abrasão, e assim mesmo, apenas 3 delas ficaram dentro da perda máxima preconizada pela SSPC 45 que é de 250 mg. Analizando-se a dureza, na escala shore A, verificou-se que as amostras de poliureia variaram pouco; em torno de 8%e se situaram em um patamar maior que o requerido pela SSOC 45 que é de 75 A.

MÉDIA MAIOR MENOR

POLIURETANO - TECNOLOGIA & APLICAÇÕES

Tendo em vista o momento atual, em que a norma brasileira sobre o tema esta sendo escrita, é preciso que os profissionais da área reflitam sobre a possibilidade de classificação das poliureias de acordo com os seus respectivos desempenhos atingidos. A diversidade de possibilidades de aplicações e mercados consumidores requer essa melhor classificação dos tipos de poliureias. Se a aplicação estiver relacionada à proteção de um elemento, presume-se que a dureza e a resistência à tração sejam muito importantes, no entanto, se a aplicação for para a impermeabilização de uma estrutura de concreto, o alongamento seria preponderante entre as propriedades estudadas. A norma SSPC 45 que esta sendo utilizada de base para o texto da norma brasileira sobre o tema não traz essa classificação mencionada anteriormente, no entanto, a análise mais profunda deste documento não nos permite dizer que este é adequado para todos os tipos de aplicação das poliureias, sobretudo para fins de revestimento impermeabilizante, que é, hoje, o maior mercado de consumo destes elastômetros no Brasil. PU

Painéis Setoriais 2015

Conﬁra a programação nacional de eventos 2015 Painéis Setoriais Composites, Poliuretano e Plásticos de Engenharia Calendário 2015 MARÇO

 12/03 - Painel Construção Civil (Feicon Batimat 2015) – São Paulo, SP

MAIO

 05/05 - Painel Tecnologias em Composites, Poliuretano e Plásticos de Engenharia (Feiplastic 2015) – São Paulo, SP

AGOSTO

   

SETEMBRO

 16/09 - Painel Sul - Tecnologias em Composites, Poliuretano e Plásticos de Engenharia – Porto Alegre, RS  23/09 - Painel Isolamento Térmico (Febrava 2015) – São Paulo, SP

OUTUBRO

 20/10  21/10 - Painel Aeroespacial – São José dos Campos, SP

06/08 11/08 19/08 26/08

Painel Mineração – Belo Horizonte, MG Painel Petróleo & Gás (Marintech South America) – Rio de Janeiro, RJ Painel Ambientes Agressivos – São Paulo, SP Painel Náutico – Florianópolis, SC

 04/11 - Painel Espumas Flexíveis – São Paulo, SP NOVEMBRO  10/11 - Painel Tecnologias Sustentáveis (Expo Arquitetura Sustentável) – São Paulo, SP  11/11 - Painel Automotivo (Fenatran) – São Paulo, SP

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Nós criamos melhor conforto e eficiência de energia.

Juntos.

Na Huntsman Polyurethanes, acreditamos que trabalhar em colaboração com nossos clientes é o único modo de resolver problemas complexos e encontrar soluções que sejam realmente inovadoras. Dessa forma, esforçamo-nos com paixão e determinação para obter um entendimento profundo de nossos clientes, o que é necessário para alcançarmos a essência de suas necessidades e estabelecer parcerias duradouras. No que se refere à criação de melhor conforto e eficiência de energia em prédios residenciais e comerciais, a espuma de poliuretano à base de MDI é um dos isolantes térmicos mais eficientes disponíveis. Normalmente, ela oferece a maior eficiência de energia, levando a custos reduzidos de energia nos edifícios. Desenvolvemos uma ampla linha de matérias-primas que fornecem sistemas de isolamento em poliuretano à base de MDI de alta qualidade, que são consistentes, robustos e de fácil processamento. Combine nosso conhecimento em sistemas de poliuretano para spray com a sua especialidade, e criaremos melhor isolamento térmico… juntos.