Na busca por otimizar processos e reduzir custos, nem sempre a substituição de uma resina por outra de preço menor determina vantagem econômica. 

Ao fazer a conta, o transformador deve considerar o custo envolvido em todo o processo, que envolve, dependendo do caso, redesenho da peça, revisão de espessuras e nervuras, alteração do molde e adequação do processo de moldagem, entre outras adaptações.  

Mas, além disso, há outras variáveis importantes no momento de especificar uma nova resina: a segurança, durabilidade e desempenho da aplicação. 

Substituição deve considerar condições reais de processamento 

Ricardo Cuzziol, técnico em plásticos pelo SENAI Mario Amato, engenheiro Químico pela E. E. Mauá e Mestre em Engenharia Química com ênfase em Ciência e Tecnologia de Polímeros pela FEQ/Unicamp, enfatiza que não há um “limite universal” pelo qual o engenheiro nunca deve tentar substituir um polímero de engenharia por uma commodity, sob risco de comprometer a qualidade do produto. 

A análise deve sempre partir das condições reais de processamento da peça. 

“Uma substituição torna-se particularmente crítica quando as condições de operação não podem ser alteradas, e o novo material não apresenta capacidade suficiente para suportá-las.” 

Nesse caso, continua o especialista, devem ser avaliadas propriedades térmicas e mecânicas relevantes para a aplicação, como: 

  • Temperatura de deflexão térmica sob carga (HDT); 
  • Temperatura de uso contínuo, frequentemente avaliada com base em dados como o RTI; 
  • Resistência à tração e à flexão na temperatura real de trabalho; 
  • Módulo ou rigidez; 
  • Resistência ao impacto; 
  • Comportamento em fadiga; 
  • Deformação progressiva sob carga constante (creep); e 
  • Resistência química e ao envelhecimento. 

Outro ponto muito importante é a estabilidade dimensional, pois não basta verificar uma propriedade em uma ficha técnica obtida à temperatura ambiente.  

“Uma peça pode funcionar perfeitamente em laboratório, mas apresentar perda significativa de desempenho após anos de exposição simultânea a temperatura, carga mecânica, umidade, produtos químicos ou radiação ultravioleta.” 

Mudança demanda reengenharia da peça 

Em geral, tentar simplesmente substituir um material por outro mantendo exatamente a geometria e as mesmas condições de processo representa um risco elevado.  

Materiais diferentes apresentam comportamentos diferentes e, muitas vezes, a mudança precisa ser acompanhada por uma reengenharia da peça. 

Essa reengenharia pode incluir alterações de espessuras, nervuras, pontos de concentração de tensão e, em alguns casos, integração ou redistribuição de funções.  

O próprio molde também pode precisar ser adaptado, considerando diferenças de contração e comportamento de processamento, com possíveis alterações em dimensões, pontos de injeção, sistema de alimentação, refrigeração e ângulos de saída. 

“Portanto, eu evitaria dizer que um engenheiro nunca deve substituir determinada categoria de material por outra. A questão técnica correta é: não se deve realizar a substituição quando, após todas as alternativas razoáveis de projeto e processo, não for possível garantir que o novo material atenderá aos requisitos da aplicação com segurança e confiabilidade”, afirma Cuzziol. 

Aditivos e masterbatches 

No processo de decisão para evitar o over-engineering – ou seja, especificar um polímero de alto desempenho quando uma resina commodity pode garantir a mesma estabilidade da peça –, entra um outro fator, e ele também envolve a avaliação de custo, desempenho e segurança. 

Trata-se do uso de aditivos e masterbatches na transformação, cuja evolução nos últimos anos reduziu a distância de performance que antes existia entre os plásticos de engenharia e as resinas de uso geral. 

Segundo Cuzziol, que mantém um canal de conteúdo  sobre projetos e fabricação de peças plásticas, uma das tecnologias mais importantes nesse processo de evolução é o reforço com fibras.  

É o caso, por exemplo, dos compostos de polipropileno reforçados com fibra de vidro curta ou longa, capazes de atingir níveis elevados de rigidez e resistência mecânica, aproximando-se, em determinadas aplicações, do desempenho de alguns compostos baseados em poliamida. 

Houve avanços importantes também em sistemas de estabilização térmica e oxidativa, proteção contra radiação ultravioleta, resistência ao envelhecimento e melhorias no comportamento em determinados ambientes químicos. 

“Tudo isso permite que materiais tradicionalmente considerados de uso geral sejam utilizados em aplicações cada vez mais exigentes”, diz. 

Desempenho não depende de uma propriedade isolada 

O especialista, porém, faz uma ressalva: essas tecnologias não evoluíram apenas para os polímeros commodity. Os plásticos de engenharia também receberam avanços em reforços, estabilização térmica, resistência química, retardância à chama e outros sistemas de modificação.  

Portanto, embora determinados materiais de uso geral tenham reduzido a distância de desempenho em algumas propriedades ou aplicações em relação aos plásticos de engenharia, não se pode afirmar que exista uma tendência geral de desaparecimento da diferença entre essas categorias. 

Além disso, o desempenho não depende apenas de uma propriedade isolada.  

“Um composto de PP pode, por exemplo, atingir uma rigidez comparável à de determinado composto de poliamida, mas ainda apresentar diferenças importantes em temperatura de uso, creep, fadiga, resistência química ou comportamento ao longo do tempo”, alerta. 

Para ele, a discussão sobre substituição de resinas reforça uma máxima fundamental da Engenharia de Materiais: não existe material intrinsecamente bom ou ruim; existe material mais ou menos adequado para uma determinada situação. 

E essa situação precisa ser analisada de forma completa, o que inclui: 

  • Geometria desejada, ou possível, da peça; 
  • Esforços mecânicos envolvidos; 
  • Temperatura e tempo de exposição; 
  • Contato com produtos químicos e outras condições ambientais; 
  • Durabilidade esperada; 
  • Recursos de processamento disponíveis; 
  • Características do molde e dos equipamentos; 
  • Componentes e sistemas adjacentes; e 
  • Possibilidades de manutenção, reciclagem e fim de vida. 

“É essencial olhar também para o custo total, desde o desenvolvimento e a fabricação até o desempenho durante a vida útil e o fim de vida da peça. O preço por quilograma da resina é apenas uma das variáveis dessa equação.” 

Em resumo, conclui Cuzziol, a melhor escolha não é necessariamente migrar de um plástico de engenharia para uma commodity nem fazer o caminho inverso.  

“A melhor escolha é utilizar o material certo, na geometria certa, com o processo certo, para atender aos requisitos técnicos e econômicos daquela aplicação específica.” 

Sua indústria já precisou voltar atrás na decisão de substituir uma resina em razão das limitações técnicas? Siga acompanhando o Mundo do Plástico para atualizações sobre a indústria de transformação.