MCI - Plasticos_2010

Materiais de Construo

PLSTICOS

srie MATERIAIS

rui santos joo guerra martins

2. edio / 2010

Apresentao No final do processo de pesquisa e compilao, o presente documento acaba por ser, genericamente, o repositrio da Monografia do Eng. Rui Santos. Pretende, contudo, o seu teor evoluir permanentemente, no sentido de responder quer especificidade dos cursos da UFP, como contrair-se ainda mais ao que se julga pertinente e alargar-se ao que se pensa omitido. Esta sebenta insere-se num conjunto que perfaz o total do programa da disciplina, existindo uma por cada um dos temas base do mesmo, ou seja: 1. Movimentos de terras. 2. Desmontes. 3. Demolies. 4. Rochas. 5. Ligantes. 6. Colas e mstiques. 7. Argamassas e rebocos. 8. Betes. 9. Metais. 10. Execuo de estruturas metlicas. 11. Execuo de estruturas de beto armado e/ou pr-esforado. 12. Plsticos. 13. Distribuio de gua (fria e quente) e drenagem de guas residuais (domsticas e pluviais). 14. Climatizao (aquecimento e refrigerao) e ventilao. Embora o texto tenha sido revisto, esta verso no considerada definitiva, sendo de supor a existncia de erros e imprecises. Conta-se no s com uma crtica atenta, como com todos os contributos tcnicos que possam ser endereados. Ambos se aceitam e agradecem. Joo Guerra Martins

Os plsticos na Construo Civil

NDICE DE TEXTO INTRODUO ........................................................................................................................ 9 I. GENERALIDADES ............................................................................................................ 11 1.1. Introduo ........................................................................................................................ 11 1.2. Histrico ........................................................................................................................... 11 II. MATERIAIS PLSTICOS .............................................................................................. 18 2.1. Os polmeros..................................................................................................................... 18 2.1.1. Origem ................................................................................................................... 19 2.1.2. Natureza qumica.................................................................................................. 22 2.1.3. Classificao .......................................................................................................... 27 2.2. Caractersticas genricas dos materiais plsticos ......................................................... 30 2.2.1. Massa volmica ..................................................................................................... 31 2.2.2. Peso molecular ...................................................................................................... 32 2.2.3. Cristalinidade e amorfismo ................................................................................. 32 2.2.4. Caractersticas mecnicas .................................................................................... 34 2.2.5. Caractersticas trmicas ....................................................................................... 36 2.2.6. Caractersticas elctricas ..................................................................................... 39 2.2.7. Caractersticas acsticas ...................................................................................... 39 2.2.8. Resistncia corroso .......................................................................................... 39 2.2.9. Absoro de gua .................................................................................................. 39 2.2.10. Resistncia degradao e durabilidade ......................................................... 40 2.2.11. Caractersticas ptico-visuais ............................................................................ 40 2.2.12. Vantagens e desvantagens .................................................................................. 40 III. PROCESSAMENTO DE MATERIAIS PLSTICOS ................................................. 43 3.1. Introduo ........................................................................................................................ 43 3.2. Processos industriais de polimerizao ......................................................................... 43 3.2.1. Polimerizao em volume (massa) ...................................................................... 43 3.2.2. Polimerizao em soluo .................................................................................... 43 3.2.3. Polimerizao em suspenso ................................................................................ 44 3.2.4. Polimerizao em emulso ................................................................................... 44 3.3. Processamento de termoplsticos ................................................................................... 45 3.3.1. Extruso................................................................................................................. 45 3.3.2. Injeco .................................................................................................................. 46 3.3.3. Calandragem ......................................................................................................... 47 3.3.4. Termomoldagem ................................................................................................... 47 3.3.5. Moldagem por sopro ............................................................................................ 48 3.4. Processamento de termoendurecveis ............................................................................ 48 3.4.1. Moldagem por compresso .................................................................................. 48 3.4.2. Moldagem por transferncia ............................................................................... 48 3.5. Processamento de compsitos ......................................................................................... 49 3.5.1. Laminao manual ............................................................................................... 49 3.5.2. Projeco simultnea............................................................................................ 493


3.5.3. Moldagem por injeco ........................................................................................ 50 3.5.4. Moldagem em contnuo ........................................................................................ 50 3.5.5. Pultruso ............................................................................................................... 51 3.5.6. Centrifugao ........................................................................................................ 51 3.5.7. Moldagem por enrolamento filamentar ............................................................. 52 3.6. Principais aditivos ........................................................................................................... 52 3.6.1. Adjuvantes............................................................................................................. 53 3.6.2. Cargas .................................................................................................................... 55 3.7. Tcnicas de unio de materiais plsticos ....................................................................... 55 3.7.1. Unies por peas acessrias ................................................................................. 55 3.7.2. Unio por colagem ................................................................................................ 56 3.7.3. Unio por soldadura ............................................................................................. 56 3.7.4. Unies em plsticos reforados com fibras ........................................................ 56 IV. PRINCIPAIS MATERIAIS PLSTICOS USADOS NA CONSTRUO CIVIL... 58 4.1. Materiais plsticos e respectivas siglas .......................................................................... 58 4.2. Polietileno (PE) ................................................................................................................ 59 4.3. Polipropileno (PP) ........................................................................................................... 61 4.4. Policloreto de vinilo (PVC) ............................................................................................. 62 4.5. Poliacetato de vinilo (PVAC) .......................................................................................... 63 4.6. Poliestireno (PS)............................................................................................................... 64 4.6.1. Poliestireno butadieno (SB) ................................................................................. 64 4.6.2. Poliestireno acrilonitrilo (SAN) ........................................................................... 64 4.6.3. Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) ............................................................... 65 4.6.4. Espuma de poliestireno expandido (EPS) .......................................................... 65 4.6.5. Espuma de poliestireno extrudido (XPS) ........................................................... 66 4.7. Polimetacrilato de metilo (PMMA) ................................................................................ 66 4.8. Policarbonato (PC) .......................................................................................................... 67 4.9. Poliamida (PA) ................................................................................................................. 67 4.10. Polibutileno (PB) ............................................................................................................ 68 4.11. Poliuretanos (PUR) ........................................................................................................ 68 4.12. Resinas epoxdicas (EP) ................................................................................................ 69 4.13. Resinas Fenlicas (PF) .................................................................................................. 70 4.14. Resinas de ureia formaldedo (UF) e de melamina formaldido (MF) ..................... 70 4.15. Polister insaturado (UP) .............................................................................................. 71 4.16. Silicones (SI) ................................................................................................................... 72 4.17. Plsticos compostos ....................................................................................................... 73 4.17.1. Plsticos compostos de fibra de vidro (PRFV)................................................. 73 V. UTILIZAO DOS MATERIAIS PLSTICOS NA CONSTRUO CIVIL .......... 75 5.1. Tubagens .......................................................................................................................... 76 5.1.1. Tubagem para gua fria no interior e exterior dos edifcios ............................ 774


5.1.2. Tubagem para gua quente no interior dos edifcios ........................................ 79 5.1.3. Tubagem para drenagem de guas residuais e ventilao................................ 83 5.1.4. Tubagem para distribuio de gs ...................................................................... 84 5.2. Perfis ................................................................................................................................. 85 5.3. Isolamento trmico e acstico......................................................................................... 86 5.4. Revestimentos e Impermeabilizaes ............................................................................ 89 5.4.1. Revestimentos de pavimentos .............................................................................. 89 5.4.2. Revestimentos de paredes .................................................................................... 91 5.4.3. Impermeabilizaes .............................................................................................. 93 5.5. Geotxteis ......................................................................................................................... 96 5.5.1. Noes gerais ......................................................................................................... 96 5.5.2. Aplicaes .............................................................................................................. 99 5.6. Vidro sinttico .................................................................................................................. 99 5.7. Artigos sanitrios ........................................................................................................... 102 5.8. Aditivos para beto........................................................................................................ 102 5.9. Elementos auxiliares no trabalho com beto .............................................................. 103 5.10. Instalaes elctricas ................................................................................................... 104 CONCLUSO....................................................................................................................... 105 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 107 ANEXO I ............................................................................................................................... 110 ANEXO II.............................................................................................................................. 117 ANEXO III ............................................................................................................................ 117

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NDICE DE FIGURAS Fig. 1.1. Alexander Parkes, inventor da Parkesine (1862) [46]............................................... 12 Fig. 1.2. John Wesley Hyatt [46] ............................................................................................ 13 Fig. 1.3. Relgio de resina fenlica (baquelite) e celulide (1920) [46] .................................. 14 Fig. 1.4. Hermann Staudinger [54] .......................................................................................... 15 Fig. 2.1. Plataforma petrolfera [http://www.galpenergia.com/] .............................................. 19 Fig. 2.2. Refinao do petrleo bruto [37] ............................................................................... 21 Fig. 2.3. Relao monmero-polmero [41] ............................................................................ 22 Fig. 2.4. Poliadio e policondensao [41] ............................................................................ 23 Fig. 2.5. Homopolmero e copolmeros [32] ............................................................................ 25 Fig. 2.6. Copolmero de insero (ramificado) [25] ................................................................. 26 Fig. 2.7. Polmero de estrutura linear (ex: Polietileno de alta densidade - PEAD) [32] .......... 26 Fig. 2.8. Polmero de estrutura ramificada (ex: Polietileno de baixa densidade - PEBD) [32] 27 Fig. 2.9. Polmero de estrutura em rede (ex: Resina fenol formaldedo) [32] .......................... 27 Fig. 2.10. Classificao dos plsticos segundo a sua origem [43] ........................................... 28 Fig. 2.11. Volume vs temperatura para dois polmeros, um amorfo e um semicristalino [32] 33 Fig. 2.12. Aparelho para ensaio de choque Izod e choque Charpy [25] ................................... 35 Fig. 3.1. Polimerizao em emulso [32] ................................................................................. 44 Fig. 3.2. Esquema de uma extrusora, mostrando as diversas zonas funcionais [27] ................ 45 Fig. 3.3. Extrusor de Polietileno [20] ....................................................................................... 46 Fig. 3.4. Esquema de uma mquina injectora [12] ................................................................... 47 Fig. 3.5. Projeco simultnea [3] ............................................................................................ 50 Fig. 3.6. Vista geral do processo de pultruso [3] .................................................................... 51 Fig. 3.7. Vista geral do processo de centrifugao [3] ............................................................. 52 Fig. 3.8. Vista geral do processo de enrolamento [3] ............................................................... 52 Fig. 4.1. Estrutura qumica do polietileno [30] ........................................................................ 60 Fig. 4.2. Proteco de obra em polietileno [15] ....................................................................... 60 Fig. 4.3. Estrutura qumica do polipropileno [30] .................................................................... 61 Fig. 4.4. Estrutura qumica do policloreto de vinilo [30] ......................................................... 62 Fig. 4.5. Estrutura qumica do poliacetato de vinilo [8] ........................................................... 63 Fig. 4.6. Estrutura qumica do poliestireno [30] ....................................................................... 64 Fig. 4.7. Construir com EPS [33] ............................................................................................. 65 Fig. 4.8. Isolar com poliestireno extrudido [44] ....................................................................... 66 Fig. 4.9. Estrutura qumica do polimetacrilato de metilo [8] ................................................... 66 Fig. 4.10. Estrutura qumica do policarbonato [30].................................................................. 67 Fig. 4.11. Estrutura qumica da poliamida [8] .......................................................................... 68 Fig. 4.12. Estrutura qumica do polibutileno [8] ...................................................................... 68 Fig. 4.13. Estrutura qumica do poliuretano [8] ....................................................................... 69 Fig. 4.14. Estrutura qumica das resinas epoxdicas [8] ........................................................... 69 Fig. 4.15. Estrutura qumica das resinas fenlicas [8] .............................................................. 70 Fig. 4.16. Estrutura qumica da melamina [8] .......................................................................... 70 Fig. 4.17. Estrutura qumica de um pliester insaturado [8] .................................................... 71 Fig. 4.18. Estrutura qumica de um silicone [8] ....................................................................... 72 Fig. 4.19. Amostra de fibra de vidro [15] ................................................................................. 73 Fig. 5.1. Acessrios em PVC [http://www.asc.pt/poliresine.htm] ........................................... 79 Fig. 5.2. Tubos e acessrios de polipropileno copolmero random (PP-R) [40] ..................... 81 Fig. 5.3. Tcnicas de unio de tubos de polietileno para conduo de gs [50] ....................... 84 Fig. 5.4. Perfis em PVC [49] .................................................................................................... 856


Fig. 5.5. Revestimento de pavimentos em PVC [49] ............................................................... 90 Fig. 5.6. Revestimento plstico contnuo de paredes [http://www.imperbor.pt/]..................... 91 Fig. 5.7. Papel de parede em PVC [49] .................................................................................... 92 Fig. 5.8. Membrana de impermeabilizao polietileno de alta densidade[http://www.sigsasa.com]...................................................................................................................................... 93 Fig. 5.9. Membrana de impermeabilizao em PVC [49] ........................................................ 94 Fig. 5.10. Silicones [http://www.plastimix.pt/] ....................................................................... 95 Fig. 5.11. Geosintticos [35] .................................................................................................... 98 Fig. 5.12. Cobertura em chapas acrlicas [http://www.dicopesa.com.br/].............................. 100 Fig. 5.13. Cobertura em policarbonato [http://www.poliwork.com.br/] ............................... 101 Fig. 5.14. Espaadores plsticos para pilares, vigas e paredes [45] ....................................... 104 Fig. 5.15. Calhas e caixas plsticas [49] ................................................................................. 104

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NDICE DE QUADROS Quadro 1 Desenvolvimento histrico da produo dos principais polmeros sintticos [8]. .................................................................................................................................................. 16 Quadro 2 Diferenas entre as polimerizaes em cadeia e em etapas [41].......................... 24 Quadro 3 Comparao das trs categorias de polmeros [8]. ............................................... 29 Quadro 4 Valores indicativos da massa volmica de alguns dos materiais com aplicao na construo civil [8]. .................................................................................................................. 31 Quadro 5 Valores indicativos de algumas propriedades mecnicas de alguns dos materiais com aplicao na construo civil [8]. ..................................................................................... 36 Quadro 6 Valores indicativos de algumas propriedades trmicas de alguns dos materiais com aplicao na construo civil [8]. ..................................................................................... 37 Quadro 7 Identificao fsica de alguns materiais plsticos atravs da combusto [12]. .... 38 Quadro 8 Principais vantagens e desvantagens dos materiais plsticos [15]. ...................... 41 Quadro 9 Comparao dos sistemas de polimerizao [41]. ............................................... 45 Quadro 10 Vantagens e desvantagens das unies por colagem de materiais compostos de fibra de vido [2]. ....................................................................................................................... 57 Quadro 11 Principais materiais plsticos e respectivas siglas [8]. ....................................... 58 Quadro 12 Principais aplicaes de materiais plsticos na construo civil [25]. ............... 75 Quadro 13 Caractersticas fsicas dos polietilenos de mdia e de alta densidade [8]. ......... 77 Quadro 14 Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno. .......................................... 77 Quadro 15 Caractersticas fsicas do policloreto de vinilo rgido [8]. ................................. 78 Quadro 16 Vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo. .......................... 78 Quadro 17 Vantagens e desvantagens dos tubos de polister reforado com fibra de vidro. .................................................................................................................................................. 79 Quadro 18 Caractersticas fsicas do polietileno reticulado [8]. .......................................... 80 Quadro 19 Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno reticulado. ......................... 80 Quadro 20 Caractersticas fsicas do polipropileno homopolmero e copolmero [8]. ........ 81 Quadro 21 Vantagens e desvantagens dos tubos de polipropileno. ..................................... 81 Quadro 22 Caractersticas fsicas do policloreto de vinilo clorado [8]. ............................... 82 Quadro 23 Vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo clorado. ............. 82 Quadro 24 Vantagens e desvantagens dos tubos de parede composta por plstico e metal. 83 Quadro 25 Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno. .......................................... 85 Quadro 26 Vantagens do policloreto de vinilo para perfis................................................... 86 Quadro 27 Vantagens e desvantagens do poliestireno expandido. ...................................... 87 Quadro 28 Vantagens e desvantagens do policloreto de vinilo. .......................................... 87 Quadro 29 Vantagens do uso de espumas rgidas de poliuretano em isolamentos [26]. ..... 88 Quadro 30 Vantagens das resinas de fenol formaldedo. ..................................................... 88 Quadro 31 Vantagens das resinas de fenol formaldedo de clula fechada. ........................ 88 Quadro 32 Vantagens e desvantagens das resinas de ureia formaldedo. ............................ 89 Quadro 33 Propriedades isolantes de alguns materiais usados em isolamento [26]. ........... 89 Quadro 34 Vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de pavimentos. ............... 90 Quadro 35 Vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de paredes....................... 92 Quadro 36 Comparao das propriedades dos polmeros sintticos, para igual peso [14]. . 97

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INTRODUO Pretendeu-se com o presente trabalho fazer uma anlise dos materiais plsticos mais utilizados em construo civil, bem como, avaliar a sua utilidade e importncia face s necessidades e exigncias da construo civil actual. Para a sua concretizao, numa fase inicial, utilizou-se fundamentalmente como mtodo o recurso a literatura tcnica sobre a matria. No decorrer do processo de pesquisa verificmos que em relao a outros temas, aquela, sobretudo a de autores nacionais ou em lngua portuguesa, escassa. No entanto, estvamos longe de imaginar existir uma to grande profuso de pginas na Internet, qual acabaramos por recorrer, sobre os materiais plsticos, ou com eles relacionadas. Aqui a quantidade de informao imensa, embora nem sempre utilizvel porque, no raras vezes, duvidosa por falta de referncias, quer quanto aos autores quer quanto s fontes. Ao longo do trabalho fomos verificando que, fruto de intensa investigao no sector, em resposta s necessidades de consumo e s necessidades concorrenciais das empresas, mal um livro posto nas bancas rapidamente fica desactualizado. Na verdade, este facto deve-se quantidade e variedade de produtos plsticos que frequentemente so lanados no mercado, no sendo possvel uma actualidade duradoura de qualquer publicao. Assim, entendemos por bem evitar fazer referncias comerciais especficas, falar de caractersticas peculiares que do originalidade ou diferenciao a determinados produtos, mas cuja existncia muitas vezes efmera, fazendo antes o enfoque de caractersticas genricas comuns aos polmeros base para alguns materiais plsticos de maior interesse para o sector da construo civil, tentando deste modo produzir um documento, que se espera, til no imediato e susceptvel de ser melhorado no futuro. O trabalho desenvolve-se em cinco captulos. No primeiro captulo, intitulado Generalidades, depois de uma breve introduo, feita uma ligeira resenha histrica, na qual se entendeu no dever ser feita uma referncia cronolgica exaustiva da evoluo dos materiais plsticos. Isto porque, se por um lado no era esse o propsito do trabalho, tambm se apercebeu que seria difcil evitar erros de datao, uma vez que no decorrer da pesquisa se foram encontrando divergncias entre os vrios autores referenciados, no que s datas de aparecimento dos diversos materiais plsticos diz respeito. Privilegiou-se ento, situar apenas aqueles que, no nosso entender, tero sido os momentos

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chave no seu processo evolutivo, da origem aos nossos dias. Assim sendo, fica desde j ressalvada a eventualidade da existncia de incorreces nas datas referidas no texto. No captulo seguinte, designado por Materiais Plsticos, feita uma abordagem sucinta aos polmeros sintticos, no que origem, natureza qumica, classificao e caractersticas genricas essenciais, diz respeito (evitando-se referncias a frmulas qumicas, ou aprofundar o estudo das estruturas moleculares, por nos pareceu possuir pouco valor prtico para profissionais da construo civil, em particular para os engenheiros civis e arquitectos). O terceiro captulo, intitulado Processamento de Materiais Plsticos, trata do fabrico, das tcnicas de unio e dos principais aditivos usados nos materiais plsticos. No quarto captulo, Principais Materiais Plsticos Usados na Construo Civil, feita uma descrio das caractersticas dos materiais plsticos com maior utilizao no sector da construo civil, tendo-se procurado focalizar a ateno para os aspectos mais relevantes e, sobretudo, mais interessantes para os profissionais da rea. No quinto e ltimo captulo, sob o ttulo Utilizao dos Materiais Plsticos na Construo Civil, feita uma referncia sinttica s principais utilizaes possveis dos materiais plsticos com maior implantao no actual mercado nacional da construo civil, quer pela quantidade de uso quer pela qualidade da utilidade. Em anexo apresenta-se um quadro resumo das caractersticas mdias, fsicas, mecnicas, trmicas, pticas, qumicas e tecnolgicas dos principais materiais plsticos usados na construo civil e um quadro com a indicao de algumas classes de plsticos, bem como as correspondentes designaes comerciais, propriedades, aplicaes e, a ttulo indicativo, os preos praticado em meados de 1994 nos EUA (entendemos que no seria correcto, e necessrio, efectuar o seu cmbio para a realidade e moeda corrente europeia).

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I. GENERALIDADES 1.1. Introduo Ao falar-se de plsticos1 difcil no associar de imediato a ideia de um saco de compras, ou um tupperware domstico. Esta , no entanto, uma imagem demasiado redutora de um material cuja popularidade pode levar os menos avisados a associ-lo a produtos de pouco valor. Pelo contrrio, o elevado desenvolvimento tecnolgico, associado crescente evoluo no mundo da qumica orgnica, tem permitido um notvel nvel de procura, descoberta e utilizao de materiais plsticos. De facto, as suas extraordinrias propriedades, versatilidade de tipologia e formas, possibilitam um vasto leque de aplicaes, tornando-o num produto moderno, apetecvel e cada vez mais importante. Sectores como os de utilidades domsticas, brinquedos e construo civil, at aos que empregam tecnologias mais sofisticadas, como os de sade, informtica, electrnicos, automveis e aviao, entre outros, vm ampliando a utilizao desta matria-prima nos seus produtos. No caso particular da construo civil e no decurso do sculo XX, com destaque para a sua segunda metade e incio deste sculo, alguns dos materiais convencionais utilizados foram progressivamente sendo substitudos por materiais polimricos. Pode-se dizer que se verifica, hoje em dia, que nos pases mais industrializados cerca de 25 % dos polmeros produzidos so utilizados nesta indstria. De facto, desde as instalaes hidrulicas e elctricas at ao acabamento de uma obra (como em revestimentos de pavimentos e caixilharias), o plstico tem-se revelado como elemento fundamental para o sector de construo civil. Embora nem sempre aparente (caso das tubagens que se escondem atrs das paredes) e em certos casos disfarados (como em pisos ou telhas que imitam peas de cermica), o plstico vem aumentando a cada ano a sua importncia e peso, sobretudo no segmento dos edifcios. Hoje em dia, j possvel construir uma casa utilizando apenas materiais plsticos. 1.2. Histrico DuBois e Jonh atribuem a primeira moldagem de materiais plsticos deliberada aos ndios malaios em 1843 (cit. In Throne 1979).1

Do gr. plstiks, relativo a obras de barro, pelo lat. Plastcu-, plstico; relativo modelao. [54]

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Aps tomar conhecimento de uma substncia chamada nitrato de celulose ("descoberta" em 1845, em Basileia, Sua, por C. F. Schnbein) [43;54], Alexander Parkes desenvolveu um novo material que podia ser usado em estado slido, plstico ou fludo, por vezes duro como marfim, opaco, flexvel, impermevel, durvel, colorvel e ser empregue em utenslios e ferramentas. Este material, que se viria a designar por Parkesine (c. 1855, com patente registada em 1861) [54], divulgado por toda a Gr-Bretanha a partir da Grande Exposio de Londres de 1862 [46;48], foi quimicamente obtido a partir de uma mistura de clorofrmio e leo de rcino, processo esse que conduziria ao desenvolvimento do primeiro material semisinttico: o celulide2.

Fig. 1.1. Alexander Parkes3, inventor da Parkesine (1862) [46] Seria contudo John Wesley Hyatt o verdadeiro impulsionador da introduo deste novo produto no mercado. Na realidade, pese embora no ter sido o seu verdadeiro inventor, foi Hyatt quem desenvolveu a produo e aplicao industrial do celulide de Parkes, quando em 1869 se props encontrar um substituto do marfim das bolas de bilhar [5;54]. Este produziu uma bola a partir de nitrocelulose, que no entanto no funcionou graas grande instabilidade do material, altamente inflamvel e explosivo [48]. No teria sido, portanto, um bom comeo para um material que, embora nos anos seguintes tenha vindo a resolver o problema da escassez de marfim nos Estados Unidos e mesmo substitusse com xito alguns materiais tradicionais, estava longe de conseguir o estatuto de qualidade que nos anos vindouros os materiais plsticos granjeariam. De facto, e conforme Guedes e Filkauskas (1987, p. 13)O termo celulide s aparece em 1872 como designativo de todos os materiais plsticos obtidos a partir da celulose, estendendo-se a outros plsticos no derivados desta matria-prima. [54]32

Qumico, metalrgico e inventor britnico (1813-1890), notabilizou-se pelo estudo laboratorial e cientfico, bem como no desenvolvimento de vrios processos e materiais industriais [54].

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argumentam, No era um material estvel, decompunha-se facilmente quando exposto luz ou ao calor e era altamente inflamvel.. Em 1870 os irmos John e Isaas Hyatt comearam a fabricar o celulide na Albany Dental Plate Company, cuja curiosa designao derivava do facto daquele material ter sido inicialmente utilizado pelos dentistas, para substituio da borracha vulcanizada4 utilizada pelas marcas dentrias. Este produto era obtido atravs da adio, ao nitrato de celulose, de um plastificante base de cnfora (substitua o leo de rcino usado na Parkesine) [41] que lhe reduzia a fragilidade, aumentando a sua utilidade, desse modo.

Fig. 1.2. John Wesley Hyatt5 [46] Dois anos mais tarde a Albany Dental Plate Company daria origem Celluloid Manufacturing Company, com uma fbrica em Newark no New Jersey, sendo nessa altura que surgiria pela primeira vez a designao Celulide (marca que obter um sucesso to grande, nos anos seguintes, que vir a ser o nome que definir as matrias plsticas feitas de celulose, mas no somente estas). Na prtica, o celulide, acima de tudo, veio substituir a borracha vulcanizada, muito onerosa em certas aplicaes industriais. Seria, no entanto, a partir deste material desenvolvido por Hyatt que outros polmeros surgiram.Vulcanizao o processo (estudado pelo qumico americano Charles Goodyear em 1839) que impede a separao das cadeias da borracha natural, interligando-as com enxofre, usando um catalizador de xido de zinco [8]. Inventor norte-americano (1837-1920) que ficou conhecido, fundamentalmente, por ter desenvolvido o celulide descoberto por Alexander Parkes e ser o fundador da moderna indstria de polmeros (plsticos) [54].54

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At ao limiar do sculo XX os materiais plsticos evoluiriam muito pouco em virtude do reduzido conhecimento cientfico sobre materiais polimricos. A partir da dcada de trinta, daquele sculo, assistiu-se a um incremento inusitado na comercializao de produtos plsticos, como foi dito na revista "Busines Week", em 1935, "as tendncias modernistas impulsionaram o uso de plsticos em edifcios, moblias e decorao, e os plsticos, pela sua beleza, impulsionaram o modernismo" (cit. In A Era do plstico) [29]. Tudo graas ao facto de, em 1909, Leo Hendrik Baekeland6 ter concebido uma resina plstica pelo processo de condensao, que seria o primeiro plstico completamente artificial, baptizado em sua homenagem com o nome de baquelite. A baquelite era um material sinttico, totalmente produzido em laboratrio, ao contrrio do celulide que era feito a partir da celulose e de outras matrias vegetais.

Fig. 1.3. Relgio de resina fenlica (baquelite) e celulide (1920) [46] O plstico artificial de Baekeland, ou baquelite, largamente usado at ao presente, era algo de formidvel, com um considervel potencial de negcio, pelo que rapidamente proliferaram imitaes com o propsito de serem concorrenciais. Desta situao surgiram uma srie de conflitos de patentes a que Baekeland sentiu necessidade de pr cobro, pelo que props a fuso de todos os produtores, formando uma grande concentrao empresarial da qual esteve frente. A baquelite tornar-se-ia o material de base a milhares de novos produtos, como ainda hoje sucede, tendo o plstico destronado o ao no papel de smbolo da indstria.6

Inventor norte-americano (1863-1944), de origem belga, que se notabilizou pelo facto de ter concebido, ao fim de vrias experincias, o primeiro plstico totalmente artificial, que baptizou de baquelite (de Baekeland), ou poli-oxibenzilmetileno-glicol anidro [54].

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Foi, contudo, com o contributo de um dos pioneiros no estudo dos polmeros, Hermann Staudinger, que se abriu caminho para o seu desenvolvimento, a partir do reconhecimento de que estes so constitudos por molculas gigantes de milhares de tomos unidos por ligaes covalentes, as quais apelidou de macromolculas. Embora inicialmente mal aceites por alguns cientistas, gerando inclusive discusso ao longo dos anos vinte do sculo passado [13;46], as teorias de Staudinger acabariam por vingar junto da comunidade cientifica de ento, at porque, ao contrrio dos percursores Parkes e Hyatt cujas invenes foram casuais, ele provaria que a razo estava do seu lado atravs de demonstraes experimentais com raios X dos vrios polmeros existentes na altura.

Fig. 1.4. Hermann Staudinger7 [54] No segundo quartel do sculo XX, em virtude dos conhecimentos entretanto apurados e do estmulo de desenvolvimento inerente s Grandes Guerras, comearam a ser produzidos, em grande variedade, produtos sintticos constitudos por macromolculas (que obtiveram, e continuam a obter, grande sucesso comercial). Nos ltimos cinquenta anos a indstria das matrias plsticas desenvolveu-se imenso, vindo mesmo a superar a indstria do ao. Materiais como o poliestireno, o polietileno, o policloreto de vinilo (PVC), a poliamida (Nylon), ou o polipropileno, fazem parte do quotidiano de todos, independentemente da sua condio social, e esto presentes quer nas mais remotas aldeias quer nas grandes cidades. O desenvolvimento da indstria dos plsticos foi de tal maneira vertiginoso que se assistiu substituio progressiva dos materiais tradicionais, o que tornou possvel a realizao de

Qumico alemo (1881-1965), nascido em Worms e falecido em Freiburg em Breisgau, foi galardoado com o Prmio Nobel da Qumica em 1953, pelo contributo que deu para o desenvolvimento dos plsticos. [54]

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aplicaes absolutamente fantsticas, como, por exemplo, um motor de combusto interna feito de plstico, ou uma barreira transparente contra raios X. No quadro 1 apresenta-se o ano aproximado do lanamento dos principais plsticos industriais, conforme Esgalhado e Rocha (2002, p. 2). De notar que vrios autores apontam datas diferentes para o aparecimento desses diversos materiais plsticos. Como exemplo, verifica-se que para o silicone se aponta a data de origem para 1900 [30]; 1930 [31]; 1943 [13;25;32;43;46] e 1945 [5]. Quadro 1 Desenvolvimento histrico da produo dos principais polmeros sintticos [8].PlsticoCelulide Baque1ite Acetato de celulose Ureia formaldedo Polimetacrilato de metilo Polic1oreto de vinilo Poliacetato de vinilo Poliestireno Polietileno (baixa densidade) Poliamida (nylon 6-6) Melamina Polister insaturado Silicone Politetrafluoretileno Po1ietilenoteraftalato Acrilonitrilo butadieno estireno Resinas epoxdicas Poliuretanos Po1ietileno (alta densidade) Policarbonato Po1ipropileno Po1iacetal Politer clorado Resinas fenoxdicas Polioxifenileno Polibutileno Poli 4-metilpenteno Polissulfona Polissulfureto de etileno Polissulfureto de fenileno Politereftalato de butileno Poliamidas aromticas Polister aromtico Poliarilato Politer-ter cetona Politerimida Polisteres termotrpicos Ano de lanamento 1870 1909 1927 1928 1931 1936 1938 1938 1939 1939 1939 1942 1943 1943 1945 1946 1947 1953 1954 1958 1959 1959 1959 1962 1964 1965 1965 1965 1966 1968 1971 1972 1974 1978 1982 1982 1984

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Da anlise do quadro 1 verifica-se que a partir de 1984 no h referncia ao aparecimento de qualquer tipo de novo material plstico, isso porm, no se deve a uma estagnao industrial, ou a nada mais haver para inventar, mas sim ao facto de que, depois dos anos setenta, se ter dado um certo amadurecimento da tecnologia dos polmeros. Por outro lado, o ritmo dos desenvolvimentos diminui, enquanto se procura aumentar a escala comercial dos avanos conseguidos. Ainda assim, pode-se ressaltar algumas inovaes tais como: Os polmeros de cristal lquido; Os polmeros condutores de electricidade; Os polisilanos; Os novos polmeros de engenharia, ver em 2.2.2., como poli(eter-imida),

poli(ter-ter-cetona) nele referidos. Na ltima dcada do sculo passado assiste-se ao aparecimento dos catalisadores de metaloceno, dos biopolmeros, do uso em larga escala dos elastmeros termoplsticos e plsticos de engenharia e sobretudo a uma preocupao com a reciclagem dos plsticos. Este processo de conservao ambiental torna-se quase uma obsesso, pois dele depende a viabilizao comercial dos polmeros e da a reciclagem em grande escala de garrafas de PE (polietileno) e PETB (politereftalato de etileno).

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II. MATERIAIS PLSTICOS 2.1. Os polmeros Embora apenas se tenha comeado a sintetizar polmeros no sculo XIX, eles j eram usados pelo homem desde a pr-histria. De facto os polmeros naturais, assim designados por se formarem naturalmente, sempre tiverem um papel importante ao longo dos tempos na medida em esto presentes, entre outras coisas, no suporte essencial da vida, a alimentao. As protenas, os polissacardeos, os cidos nuclecos, a celulose e a borracha so exemplos de polmeros naturais. Os materiais que so constitudos base de polmeros apresentam-se sob as mais variadas formas, que vo desde os materiais slidos e flexveis, s fibras e aos materiais celulares rgidos ou no, aos filmes, s pinturas, aos adesivos, etc. e tem propriedades to diferentes como, por exemplo: Uns podem-se fundir por aquecimento, enquanto outros endurecem pelo calor; Outros so solveis na gua ou em solventes apropriados, enquanto que outros

so insolveis; Muitos decompem-se pelo calor, a baixas temperaturas, enquanto que outros

resistem ao aquecimento, sem decomposio nem qualquer alterao qumica. Esta possibilidade de dar aos materiais uma grande variedade de caractersticas, torna-os particularmente interessantes nas suas diversas utilizaes e uma das principais causas da sua enorme divulgao. Nos ltimos anos, o conhecimento das relaes existentes entre a estrutura e as propriedades dos polmeros, e ainda o aparecimento de novas tcnicas de fabrico destes novos materiais, permitiu que se lograsse atingir o objectivo de se sintetizarem produtos com caractersticas previamente estabelecidas. Perante este cenrio diramos que os polmeros sintticos so o material ideal, tecnicamente perfeitos. Mas, na verdade, existe um grande seno, um problema de vital importncia para o futuro do planeta e que se tem vindo a agravar com o decorrer dos anos em funo do aumento progressivo do consumo dos plsticos que, estes polmeros, desenvolvidos para durar eternamente e resistirem a todas as formas de degradao so de difcil colocao quando deixam de ser teis.

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Apenas um tipo de polmeros sintticos, os termoplsticos (ver referncia em 2.1.3), so reciclveis, pelo que, no ser de estranhar que hoje a preocupao com a reciclagem seja assunto da mxima importncia. O desenvolvimento e uso dos materiais plsticos ser invivel caso este problema no seja adequadamente resolvido. O futuro poder passar, quase seguramente, pelos nos plsticos biodegradveis. 2.1.1. Origem Os materiais polimricos, vulgarmente designados por plsticos, abrangem uma extensa gama de materiais fabricados pelo homem a partir de dois elementos: o carbono e o hidrognio. Estes so provenientes de um produto natural: o petrleo bruto. Este constitudo por uma mistura complexa de hidrocarbonetos a que se associam certas impurezas tais como, compostos de enxofre, azoto ou oxignio. De facto, a matria-prima que d origem aos polmeros so os monmeros, ver em 2.1.2., e estes por sua vez so normalmente obtidos a partir do petrleo ou gs natural. Esta no , contudo, a nica forma de os obter. Embora com acrscimo de preo, que os torna menos ou nada competitivos, os monmeros podem ser obtidos a partir da madeira, lcool, carvo e at do CO2, uma vez que todas essas matrias-primas so ricas em carbono, o tomo principal que constitui os materiais polimricos. No passado, os monmeros eram obtidos de resduos do refino do petrleo. Porm, hoje o consumo de polmeros to elevado que esses resduos tem de ser produzidos intencionalmente nas refinarias, para dar conta do consumo.

Fig. 2.1. Plataforma petrolfera [http://www.galpenergia.com/]

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do petrleo bruto que se obtm um elevado nmero de produtos, que lhe so derivados, e de grande interesse econmico, como: combustveis, leos base, leos lubrificantes, ceras do petrleo, parafinas, betumes e as matrias-primas para a indstria petroqumica, usualmente classificadas em olefinas8 (etileno, propileno, butilenos, butadieno, etc.) e aromticos9 (benzeno, tolueno e xileno), que atravs de processamentos caractersticos, daro origem a vrios materiais intermedirios, tais como: o polietileno, o polipropileno, o polibuteno, etc., e, subsequentemente, a diversos produtos acabados. A provenincia e as caractersticas das ramas de petrleo bruto so factores preponderantes no programa de fabrico das refinarias, que concebido para fazer face s exigncias qualitativas e quantitativas do mercado consumidor. De referir que a gnese do petrleo bruto complexa e ainda no completamente conhecida, embora a teoria orgnica aceite e considere que os petrleos resultaram da decomposio em ambiente anaerbico, e sob a aco de microrganismos, de componentes gordos do sapropel10, acumulados no fundo de certas lagunas [54]. Antes de ser consumido na forma de produto final, o petrleo bruto tem que passar por uma refinao, figura 2.2, que consiste numa srie de tratamentos fsicos e qumicos que visam a separao em numerosos componentes, os chamados derivados. A diversidade de produtos derivados e as suas caractersticas implicam uma grande complexidade nas operaes a efectuar na refinaria, as quais se podem reunir em trs grupos fundamentais: 1. As operaes fsicas de separao, que incluem: i. ii. iii. A destilao; O fraccionamento; A extraco por solvente;

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Nome genrico dos hidrocarbonetos acclicos, de frmula geral Cn H2n, homlogos do etileno ou eteno C2 H4) [54].

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Compostos orgnicos, de estrutura cclica, em que se admite a existncia de ligaes deslocalizadas por todos os tomos do ciclo (alguns destes compostos - benzeno, naftaleno, fenantreno, antraceno, piridina, etc. - podem ser obtidos do alcatro da hulha) [54]. Lodo castanho, escuro ou negro, com aspecto gelatinoso, rico em substncias betuminosas, resultante da putrefaco de matria orgnica constituda essencialmente por organismos aquticos. [54]

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2. As operaes qumicas de converso molecular, que se destinam a alterar a estrutura molecular dos compostos de forma a obter produtos com determinadas caractersticas; 3. As operaes fsicas e qumicas, destinadas a melhorar a qualidade dos vrios derivados do petrleo por eliminao de certas impurezas [37;42]. O processo de refinao consiste, basicamente, em submeter inicialmente o petrleo bruto a uma destilao fraccionada, isto , a uma separao puramente fsica das diferentes substncias nele misturadas. Este processo no altera a estrutura das molculas e, assim sendo, as substncias conservam a sua identidade qumica. Para a obteno de maior nmero e variedade de produtos, as fraces mais pesadas so partidas em fraces leves pelo processo de Cracking (processo oposto polimerizao), que consiste, essencialmente, em decompor, pelo calor e/ou por catlise (uso de um catalisador), as molculas grandes das substncias pesadas. O ponto de ebulio destas substncias elevado. Para obter substncias constitudas por molculas de tamanho menor, s quais correspondem substncias mais volteis, o ponto de ebulio mais baixo. As fraces assim obtidas podem, posteriormente, ser misturadas umas s outras para a obteno de produtos com as propriedades desejadas [37].

Fig. 2.2. Refinao do petrleo bruto [37]

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2.1.2. Natureza qumica Um polmero11 uma molcula de grandes dimenses (macromolcula), natural ou artificial, constituda por unidades moleculares mais pequenas (monmeros) que se repetem um grande nmero de vezes. Na figura 2.3 o etileno o monmero que, aps reagir com vrias outras molculas iguais a ele, forma o polmero polietileno. A reaco qumica para obteno do polmero denominada polimerizao.

Fig. 2.3. Relao monmero-polmero [41]

Na reaco de polimerizao em cadeia do monmero etileno em polietileno, subunidade de repetio (isto : que se repete) chama-se mero. No exemplo apresentado na figura 2.3 o mero o CH 2 e n o nmero de subunidades, ou meros da cadeia molecular do polmero, a que se chama grau de polimerizao (GP) da cadeia polimrica [8;27;30;41]. Em 1929, Wallace Carothers12 dividiu as polimerizaes em dois grupos, de acordo com a composio ou estrutura dos polmeros. Segundo esta classificao, as polimerizaes podem ser por adio em cadeia (poliadio) ou por condensao (policondensao), figura 2.4 [25;41]. A poliadio um tipo de reaco em que as molculas de monmero se ligam entre si sem qualquer modificao da sua composio e caracteriza-se fundamentalmente pela existncia de trs fases: A fase da iniciao, que consiste na quebra de uma ligao qumica na molcula de monmero, com formao de um grupo reactivo, atravs da juno de um aditivo que funciona como catalizador da reaco. Podem ser usados vrios tipos de catalizadores,

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Polmero (do grego: poli - muitas, mero - partes). [16;27;41]

Qumico norte-americano (1896-1937), foi pioneiro no desenvolvimento comercial de polmeros, tendo produzido a borracha sinttica - o neopreno - e o nylon. Sintetizou muitos polmeros condensados, especialmente, polisteres, politeres e uma poliamida [54].

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tais como os perxidos orgnicos (que actuam como formadores de radicais livres13) [25;41]; A fase de propagao, que aquela em que se d o crescimento da cadeia molecular por adio sucessiva de unidades de monmero [25;41]; A fase de finalizao (terminao), que corresponde ao crescimento as cadeias moleculares que reagem entre si, conduzindo ao fim da reaco [25;41;54].

Fig. 2.4. Poliadio e policondensao [41] A policondensao um tipo de reaco em que duas ou mais molculas de monmeros, que podem ser idnticas ou diferentes, reagem entre si, com eliminao de pequenas molculas [25]. Em 1953 esta classificao foi aperfeioada por Paul Flory14, que utilizou como critrio omecanismo de reaco envolvido na polimerizao, para dividir as reaces caractersticas em cadeias e em etapas, a que correspondem, respectivamente, s poliadies e policondensaes.13

Pode definir-se um radical livre como um grupo de tomos que tem um electro desemparelhado (electro livre), que se pode ligar covalentemente a outro electro desemparelhado (electro livre), de outra molcula. [27]

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As polimerizaes em cadeia e em etapas possuem caractersticas diferentes, como mostrado no quadro 2.

Quadro 2 Diferenas entre as polimerizaes em cadeia e em etapas [41].POLIMERIZAO EM CADEIA Apenas o monmero e as espcies propagantes podem reagir entre si. A polimerizao possui no mnimo dois processos cinticos. A concentrao do monmero decresce gradativamente durante a reaco. A velocidade da reaco cresce com o tempo at alcanar um valor mximo, a partir do qual permanece constante. Polmeros com um alto peso molecular formam-se desde o incio da reaco, no se modificando com o tempo. A composio percentual do polmero igual do mero que lhe d origem. POLIMERIZAO EM ETAPAS Quaisquer duas espcies moleculares presentes no sistema podem reagir. A polimerizao s possui um processo cintico. O monmero todo consumido no incio da reaco, restando menos de 1% do monmero ao fim da reaco. A velocidade da reaco mxima no incio e decresce com o tempo.

Um longo tempo reaccional essencial para se obter um polmero com elevado peso molecular, que cresce durante a reaco. A composio percentual do polmero diferente do mero que lhe d origem.

Com esta nova classificao, alguns polmeros, como os poliuretanos (que no libertam molculas de baixo peso molecular, mas so caracteristicamente obtidos por uma reaco de condensao), passaram a ser classificados de forma mais precisa, sendo considerados provenientes de polimerizaes em etapas [41]. Antes eram incorrectamente considerados como produtos de poliadio, Durante um processo polimerizao o nmero de molculas que se unem varivel, da que o polimerizado resultante tenha tambm, consequentemente, um peso molecular varivel. Na verdade, e segundo Throne (1979, p. 74), () a maioria dos polmeros comerciais no tem peso molecular idntico (). Quanto maior for o grau de polimerizao, mais elevado ser o peso molecular do polmero (ver 2.2.3.), sendo esta uma caracterstica particularmente importante, se atentarmos que um peso molecular alto afecta significativamente as suas propriedades qumicas e fsicas. De facto, e segundo McCrum et al. (1999, p. 19), H dois factores moleculares que governam as propriedades mecnicas dum polmero. O primeiro o comprimento da molcula, (). O segundo a forma da molcula..14

Qumico e fsico norte-americano (1910-1985) nascido no Illinois e falecido na Califrnia. Recebeu o Prmio Nobel da Qumica em 1974, pelas investigaes que realizou sobre as macromolculas sintticas e naturais [54]. 24


Se somente um nico tipo de monmeros est presente na estrutura do polmero, este designase homopolmero. Se os polmeros so constitudos por dois ou mais tipos de monmeros denominam-se copolmeros (ou heteropolmeros [25]) e constituem uma sequncia mais ou menos desordenada das unidades monmeras, em funo das quantidades respectivas de monmeros ligados e da sua reactividade em relao cadeia que se forma [25;27;32;41;54]. Podem obter-se diferentes tipos de copolmeros em funo da forma como as molculas de monmeros se unem entre si. Assim, as unidades podem ser distribudas aleatoriamente (randomicamente), alternadas, em blocos, ou ramificadas, permitindo estas combinaes dar origem a polmeros com diferentes propriedades, baseados nas estruturas obtidas. Na figura 2.5 esto representadas formas esquemticas de um homopolmero, de um copolmero aleatrio (randmico), de um copolmero alternado e de um copolmero em bloco.

Fig. 2.5. Homopolmero e copolmeros [32] Na figura 2.6 est representado um copolmero de insero (ramificado), em que A e B representam molculas de dois monmeros diferentes.

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Fig. 2.6. Copolmero de insero (ramificado) [25] Em funo da natureza qumica dos monmeros, e da tcnica empregada para a polimerizao, os polmeros podem exibir diferentes tipos de arquitecturas. Os mais comuns so os de estrutura linear, ramificada ou em rede. A figura 2.7 ilustra o polietileno de alta densidade (PEAD), uma molcula de cadeia longa e linear, feita pela polimerizao do etileno, um composto cuja frmula estrutural CH2=CH2 [32].

Fig. 2.7. Polmero de estrutura linear (ex: Polietileno de alta densidade - PEAD) [32] A indstria tambm produz uma outra variedade de polietileno, que possui cadeias ramificadas. Este conhecido como polietileno de baixa densidade (PEBD) e est ilustrado na figura 2.8. O impedimento espacial provocado pelas ramificaes dificulta um "empilhamento" das cadeias polimricas. Por esta razo, as foras intermoleculares que mantm as cadeias polimricas unidas tendem a ser mais fracas em polmeros ramificados. Por isso o PEBD bastante flexvel e pode ser utilizado como filme plstico para embalagens, enquanto que o PEAD bastante duro e resistente, sendo utilizado em garrafas, brinquedos, etc. [32]. A figura 2.9 mostra um polmero cujas cadeias esto entrelaadas numa complexa rede de ligaes covalentes. O exemplo da figura a resina fenol formaldedo, onde molculas de fenol so unidas pelo formaldedo [32].

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Fig. 2.8. Polmero de estrutura ramificada (ex: Polietileno de baixa densidade - PEBD) [32]

Fig. 2.9. Polmero de estrutura em rede (ex: Resina fenol formaldedo) [32] 2.1.3. Classificao Os polmeros podem ser classificados tendo em conta vrios factores, como por exemplo: Quanto sua natureza qumica, tal como vimos em 2.1.2; Quanto sua estereoqumica15 - Os que tm todos os resduos orgnicos orientados para o mesmo lado da cadeia chamam-se isotcticos, enquanto aqueles que possuem os grupos alternados regularmente de ambos os lados da cadeia tomam a designao de sindiotcticos. Ainda os que necessitam de uma estereoqumica definida, por possurem os resduos orgnicos orientados ao acaso, designam-se atcticos [27];Parte da qumica que trata da estrutura e propriedades dos estereoismeros (ismero, semelhante a outro pelo que respeita s ligaes, mas que difere dele pelo modo como os ncleos atmicos se encontram orientados no espao) [54].15

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Quanto sua morfologia - Os polmeros exibem 2 tipos de morfologia no estado slido: o amorfo e o semicristalino [25;27;32], ver em 2.2.4; Segundo o tipo de aplicao, isto , se so plsticos de uso geral (polmeros utilizados nas mais variadas aplicaes, como o polietileno, o polipropileno, o poliestireno, o polimetacrilato de metila, o policloreto de vinilo, baquelite, etc.), ou se so plsticos de engenharia (polmeros, tais como o poliacetal, o policarbonato e o politetrafluoretileno, empregados em substituio de materiais clssicos usados na engenharia, como por exemplo a madeira e os metais); Quanto ao comportamento mecnico; etc. A figura 2.10 apresenta uma classificao dos polmeros em funo da sua origem.

Fig. 2.10. Classificao dos plsticos segundo a sua origem [43] O mtodo mais usual de agrupar os polmeros , segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 3), () de acordo com a sua estrutura e sistema de ligao, consequentemente, em termos do28


seu comportamento mecnico e trmico.. De acordo com aquela classificao, as principais categorias de polmeros so os termoplsticos16, os termoendurecveis17 e os elastmeros. De notar que os termoplsticos e os termoendurecveis pertencem ao grupo de polmeros vulgarmente designado por plsticos18 e os elastmeros ou borrachas a outro grupo de polmeros [27]. No quadro 3 encontram-se representaes esquemticas dessas trs categorias de polmeros. Quadro 3 Comparao das trs categorias de polmeros [8]. Comportamento Termoplstico Estrutura Cadeias lineares flexveis Diagrama

Termoendurecvel

Rede tridimensional rgida

Elastmero

Cadeias lineares interligadas

O facto de um polmero estar includo na classe dos termoplsticos ou na classe dos termoendurecveis est intimamente relacionado com a funcionalidade do monmero, isto , com o nmero de ligaes covalentes que cada uma das suas molculas pode estabelecer (ligaes qumicas que unem entre si os tomos constituintes das cadeias moleculares) [25]. Os termoplsticos, produzidos por poliadio ou policondensao, so plsticos que necessitam de calor para serem enformados (temperaturas elevadas podem causar degradao ou decomposio) e que mantm estvel a forma adquirida durante a enformao, assim que se d o seu arrefecimento. Estes materiais podem, teoricamente, ser vrias vezes reaquecidos e reenformados em novas formas, sem que ocorra alterao significativa das suas propriedades. Contudo, na prtica, deve haver o cuidado de definir um limite de reprocessamento destes materiais, j que este processo pode levar degradao [8;27].16 17

Plstico que amolece sempre que aquecido [55].

Plstico que amolece ao calor e endurece quando submetido a um segundo aquecimento [55]. comum tambm designar esta categoria de plsticos por termofixos [43] ou termoestveis [53]. A palavra plstico enquanto substantivo pode assumir o significado de classe de materiais que podem ser moldados ou enformados por efeito do calor ou da presso, de modo a adquirirem uma determinada forma, e como adjectivo pode significar capacidade de ser moldado. De notar que plstico pode ainda ter o significado de deformao contnua e permanente de um ao sem que se d a rotura [27]. 29

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A maior parte dos termoplsticos constituda por cadeias principais, muito longas, de tomos de carbono ligados covalentemente. Porm, e eventualmente, podem haver ainda tomos de azoto, oxignio ou enxofre tambm ligados covalentemente na cadeia molecular principal. Pode haver, ainda, tomos ou grupos de tomos pendentes ligados covalentemente aos tomos da cadeia principal. As cadeias moleculares longas dos termoplsticos esto ligadas umas s outras atravs de ligaes secundrias [27]. Os termoendurecveis, produzidos por policondensao, so plsticos enformados para uma determinada forma permanente e depois curados (ou endurecidos). Durante o processo de solidificao, atravs da adio de determinados agentes qumicos, formam uma massa estvel que no pode voltar a amolecer sob pena de se degradar ou decompor. Estes plsticos so geralmente mais rgidos, so tambm mais frgeis e no podem ser reciclados [8;27]. Para se obter um plstico termoendurecvel na sua forma permanente necessrio calor (a palavra grega que designa calor therme). Todavia, existem muitos plsticos designados por termoendurecveis cuja cura ocorre temperatura ambiente, atravs de uma simples reaco qumica. A maior parte dos plsticos termoendurecveis constituda por uma rede de tomos de carbono ligados covalentemente uns aos outros, de modo a formar um slido rgido. Podem, por vezes, haver ainda tomos de azoto, oxignio, enxofre e outros, tambm ligados covalentemente na sua estrutura reticular [27]. Os elastmeros so polmeros que podem receber elevadas deformaes elsticas sem que se deformem permanentemente, isto , podem sempre readquirir a sua forma original [27]. Segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 4), A importncia da borracha natural hoje em dia, temdecrescido consideravelmente e muitas das borrachas comercializadas so termoplsticos. Consequentemente a distino entre borrachas e plsticos est a desvanecer-se ().

2.2. Caractersticas genricas dos materiais plsticos A quantidade de materiais polimricos j disponveis, bem como, a possibilidade de em laboratrio alterar a forma de se combinarem, criando portanto produtos novos e consequentemente diferentes, aliada procura incessante da satisfao das necessidades de mercado, quer introduzindo materiais com caractersticas inovadoras, quer criando produtos mais eficientes justificados por razes de natureza econmica (materiais mais baratos), por razes de natureza esttica (materiais modernos adequados s tendncias da moda), ou outras, faz com que no seja tarefa fcil identificar todos os polmeros e em particular as suas30


caractersticas intrnsecas. Assim torna-se necessrio definir algumas caractersticas base que facilitem a identificao e agrupamento dos materiais polimricos. No mbito restrito da construo civil, e atendendo cada vez maior importncia dos materiais plsticos, quer pela quantidade com que aparecem em obra, particularmente nos edifcios, quer pela qualidade que os torna cada vez mais apetecveis, importa referenciar algumas caractersticas que possibilitem aos interessados um melhor conhecimento do material em si e das suas vantagens e desvantagens, de modo a adequar a cada caso a soluo mais prxima do ideal. Neste sentido referir-se-o em seguida algumas das caractersticas genricas dos materiais plsticos mais relevantes para a construo civil. Em anexo apresenta-se um quadro resumo das caractersticas mdias, fsicas, mecnicas, trmicas,pticas, qumicas e tecnolgicas dos principais materiais plsticos usados na construo civil (anexo I) e um quadro com a indicao de algumas classes de plsticos, as correspondentes designaes comerciais, propriedades, aplicaes e a ttulo comparativo os preos praticados em meados de 1994 nos EUA (anexo II).

2.2.1. Massa volmica Uma caracterstica comum a todo o tipo de plsticos a sua pequena massa volmica. Esta caracterstica confere-lhes uma leveza aprecivel, tornando-se por vezes numa vantagem em relao aos outros materiais vulgarmente utilizados em construo civil. No quadro 4 comparam-se valores indicativos das massas volmicas de alguns dos materiais mais utilizados na construo civil actual. Quadro 4 Valores indicativos da massa volmica de alguns dos materiais com aplicao na construo civil [8].MATERIAL Materiais plsticos Plsticos reforados Plsticos rgidos no reforados Espumas rgidas Outros materiais Ao Beto Madeira Alumnio 7,8 -7,9 2,5 - 2,8 0,27 - 0,97 2,56 - 2,80 1,2 - 2,3 0,8 - 2,2 0,01 - 0,1 MASSAVOLUMICA ( g/cm3)

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2.2.2. Peso molecular Referiu-se em 2.1.2 que durante um processo polimerizao o nmero de molculas que se unem varivel. De facto, um polmero uma substncia heteromolecular no que respeita ao comprimento das cadeias moleculares, isto , estas tem diferentes comprimentos resultantes de circunstncias aleatrias que ocorrem durante a polimerizao [25]. Assim, da polimerizao dum monmero no se obtm molculas com o mesmo peso molecular, mas antes molculas cujo peso molecular abrange uma gama de valores, logo o valor do peso molecular dum dado polmero, que se determina, no pode ser mais do que um valor mdio, conforme Ehrenstein (2001, p. 50), () materiais polimricos no tm um peso molecular uniforme. Isto porque o processo da polimerizao origina macromolculas de comprimento diferente.. Estas mdias esto relacionadas com as propriedades dos polmeros (em particular mecnicas) mediante relaes empricas, daqui deriva a importncia daquela caracterstica estrutural (as propriedades dependem, alm disso, do modo de distribuio dos valores do peso molecular). Polmeros de peso molecular muito baixo no tm propriedades convenientes, mas por outro lado, os de peso molecular muito elevado so difceis de processar. Polmeros com variaes de ndice de heterogeneidade, de amostra para amostra, apresentam significativas variaes nas suas propriedades [25]. 2.2.3. Cristalinidade e amorfismo Outra caracterstica estrutural que influencia as caractersticas mecnicas dos polmeros a cristalinidade. Os polmeros quando em estado slido podem ter dois tipos de morfologia: o amorfo19 e semicristalino. Num polmero as cadeias moleculares no se dispem no espao de forma rectilnea, mas antes esto orientadas aleatoriamente e entrelaadas facilitando o amorfismo. Efectivamente, a ordenao das molculas, ou dos segmentos duma mesma molcula, implica um estado cristalino. Devido s suas dimenses, as molculas dos polmeros no atingem um grau de cristalinidade equivalente das substncias cristalinas de pequeno peso molecular. A razo desta diferena que os fenmenos de enrolamento, dobragem e entrelaamento das longas cadeias, que se do19

Smith (1998, p. 347) chama ao estado amorfo no cristalino e ao estado semicristalino parcialmente cristalino [27]. 32


tanto mais quanto maior for o seu comprimento, ou seja o peso molecular, originam na disposio dessas cadeias uma certa desordem. Esta desordem das molculas significa estrutura amorfa. Face ao que ficou dito, poder-se-ia pensar que todos os polmeros so consequentemente amorfos. No entanto, observaes usando a tcnica dos raios X possibilitam verificar que em certos polmeros existe alguma cristalinidade, que se manifesta pela existncia de zonas em que as cadeias esto orientadas entre si (cristalites), embora imersas numa massa amorfa. Este , alis, o comportamento mais comum em polmeros lineares. A este tipo de polmeros chama-se semicristalinos ou parcialmente cristalinos [25;27;32]. Devido s fortes interaces intermoleculares, os polmeros semicristalinos so mais duros, resistentes e, como as regies cristalinas espalham a luz, mais opacos que os polmeros amorfos, que so normalmente transparentes [32]. Em baixas temperaturas, tanto as molculas dos polmeros amorfos como dos semicristalinos vibram com baixa energia. Dir-se-ia que se encontram congelados numa situao de estado slido, conhecida como "estado vtreo". medida que o polmero aquecido as molculas vibram com mais energia e d-se a transio do estado vtreo para o estado rubbery. Neste estado, o polmero possui um maior volume, maior dilatao trmica e maior elasticidade. O ponto onde esta transio ocorre conhecido como temperatura de transio vtrea e est denotado no grfico da figura 2.11 como Tg. Quando aquecidos, os polmeros podem vir a derreter. A temperatura de fuso ou de amolecimento dos polmeros indicada naquele grfico como Tm. No estado lquido, os polmeros podem ser moldados ou divididos em micro-fibras, por exemplo. Somente alguns polmeros, os termoplsticos, podem ser derretidos [27;32].

Fig. 2.11. Volume vs temperatura para dois polmeros, um amorfo e um semicristalino [32]

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Os polmeros amorfos so constitudos, em geral, por molculas assimtricas e por isso tm menos tendncia a empilharem-se ou disporem paralelamente. Um polmero linear tem mais facilidade em cristalizar que um polmero da mesma natureza, mas de estrutura ramificada (por exemplo o polietileno). Se um polmero cristalizvel, fundido ou amolecido, for arrefecido bruscamente a uma temperatura inferior ao seu ponto de fuso, ser solidificado com uma estrutura prpria do estado lquido, isto , desordenada e por isso amorfa. Se as molculas forem mantidas a uma temperatura tal que sejam possveis deslocamentos, embora limitados, dos seus segmentos, pode com o tempo desenvolver-se a cristalinidade. A cristalinidade tambm pode ser desenvolvida por meios mecnicos. Assim, as molculas dum polmero submetido a esforo de traco podem ser orientadas, em maior ou menor grau, na direco do estiramento. No processo de extruso (ver 3.2.1) tambm a isotropia20 do material , em geral, eliminada. Num ou noutro caso as caractersticas mecnicas consideradas na direco das molculas, assim alinhadas, diferem das mesmas caractersticas quando relativas a outras direces. 2.2.4. Caractersticas mecnicas O comportamento mecnico dos materiais plsticos no pode ser dissociado da temperatura ambiente, estes materiais manifestam comportamentos dspares ao calor e ao frio, podendo em condies estremas ser rgidos e quebradios ou flexveis e elsticos. Para alm desta caracterstica os materiais plsticos possuem propriedades comuns aos slidos de Hooke21, segundo Ogorkiewicz (1969, p. 36) () os plsticos no tem um mdulo de young definido (), e aos fluidos Newtonianos22, designando-se frequentemente este comportamento por viscoelstico, o que significa que fortemente afectado pela temperatura e pelo tempo de actuao das solicitaes a que est sujeito [8;19;25]. Assim, quando se quantificam valores de caractersticas mecnicas de um material plstico eles devem vir sempre associados s condies em que foram determinados, isto , o tempo de actuao das solicitaes e a temperatura a que foram realizados os ensaios [25].20

Caracterstica de certos meios cujas propriedades fsicas so as mesmas, qualquer que seja a direco em que forem medidas [54].

21

A lei de Hooke foi descoberta e enunciada em 1678 pelo cientista ingls Robert Hooke. Segundo esta lei, a tenso aplicada a qualquer slido directamente proporcional ao alongamento relativo que lhe produzido dentro dos limites elsticos do slido. A constante de proporcionalidade designada por mdulo de elasticidade ou mdulo de Young [54]. 22 Fluidos em que a deformao proporcional tenso e ao tempo [54].

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Mas no s a temperatura e o tempo de actuao das solicitaes influencia o comportamento mecnico dos materiais plsticos, como este tambm afectado por outros factores externos que dependem do meio ambiente. De facto, agentes como a radiao solar, o oxignio, a humidade e os poluentes, tambm o influenciam. Para alm disso ele ainda afectado por factores intrnsecos ao prprio material, tais como: a sua estrutura qumica, o grau de cristalinidade, a presena de grupos polares e grupos volumosos, a massa molecular, os aditivos utilizados e a natureza da copolmerizao quando presente [25]. Os materiais plsticos apresentam caractersticas de resistncia mecnica muito diversas, alm disso o mesmo material pode tambm dar origem a valores de resistncia diferentes, quer seja no seu comportamento sob traco, sob compresso, ou sob flexo. Esta diversidade representa, naturalmente, uma dificuldade no estudo das caractersticas mecnicas destes materiais considerados na sua generalidade, ao contrrio do que sucede com os materiais tradicionais, para os quais essas caractersticas so praticamente constantes. Em consequncia disso as curvas de tenso-deformao que os ensaios fornecem so de difcil interpretao, visto que os valores das tenses de rotura ou de cedncia neles indicados podem no representar as suas verdadeiras capacidades funcionais. Assim como no caso da resistncia, tambm a rigidez dos materiais plsticos muito varivel. Encontram-se plsticos com valores praticamente insignificantes, tais como os filmes e plsticos flexveis, bem como outros com valores de rigidez relativamente elevados [19].

Fig. 2.12. Aparelho para ensaio de choque Izod e choque Charpy [25] A resistncia ao impacto dos materiais plsticos tambm varivel. Plsticos h que apresentam tenacidade elevada, isto , conseguem absorver energia e deformar-se35


plasticamente sem fracturar, enquanto outros se mostram bastante quebradios, sem qualquer capacidade de oposio ao choque. No que respeita dureza, pese embora existirem plsticos bastante duros, quando comparados com o ao ou at com vidro os seus valores de dureza ficam aqum dos manifestados por estes materiais, riscando mais facilmente. No quadro resumo em anexo (I) poder-se-o aferir as caractersticas mecnicas dos principais materiais plsticos usados na construo civil. No quadro 5 comparam-se valores indicativos de algumas propriedades mecnicas de alguns dos materiais mais utilizados na construo civil actual [8]. Quadro 5 Valores indicativos de algumas propriedades mecnicas de alguns dos materiais com aplicao na construo civil [8].Propriedades mecnicas MATERIAL RESISTNCIA TRACO ( MPa ) Materiais plsticos Plsticos reforados Plsticos rgidos no reforados Espumas rgidas Outros materiais Ao Beto Madeira MDULO DE ELASTICIDADE ( MPa ) RESISTNCIA AO IMPACTO ( cm.kg/cm )

200-1000 10-150 0,2-2 370-800 1,5-3,5 90-140 / 3-7

10000 120-9500 190000-224000 5000-21000 7500-16000

200 2-15 2000 -

respectivamente no sentido paralelo / perpendicular s fibras no sentido paralelo s fibras

A relaxao e a fluncia so tambm caractersticas deste material, contudo o seu valor varia significativamente entre tipos diferentes, no existindo valores que possam ser apontados como indicativos de um mdia genrica. 2.2.5. Caractersticas trmicas As propriedades trmicas dos materiais plsticos, tal como em geral acontece com as restantes propriedades fsicas, esto intimamente condicionadas pela estrutura e pela composio molecular do material [25]. Se, por um lado, o aumento da temperatura de utilizao dos materiaisplsticos pode conduzir a uma diminuio da sua resistncia mecnica, por outro, uma diminuio torn-los- mais frgeis e quebradios, Esgalhado e Rocha (2002, p. 9).

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Muito embora as temperaturas, a que se encontram expostas as construes, estarem normalmente abaixo do limite recomendado para uso contnuo, o seu conhecimento torna-se importante [8], porquanto a escolha do material a usar depende do seu comportamento trmico. Se para temperaturas baixas os plsticos so frgeis e quebradios, adquirindo uma certa elasticidade medida que a temperatura aumenta, tambm certo que continuando este incremento trmico se quebram as ligaes inter-moleculares e no s. De facto, tambm as prprias cadeias moleculares se movem livremente, at que se atinge o estado de fundido. A temperaturas suficientemente elevadas as ligaes covalentes das cadeias moleculares quebram-se dando-se a decomposio do plstico [19;25]. Da que a escolha do material plstico a utilizar no deva ser indiferente temperatura de servios que tero de suportar, atendendo ao nvel a que os comportamentos referidos acontecem. Alis, segundo Ogorkiewicz (1969, p. 48), A temperatura obviamente um parmetro que deve ser estudado em qualquer apresentao de dados para projecto de seleco de material. Comparativamente a outros materiais, a maioria dos plsticos tem elevados coeficientes de dilatao trmica. Contraem ou dilatam de acordo, respectivamente, com a diminuio ou aumento de temperatura (como seria expectvel). Quadro 6 Valores indicativos de algumas propriedades trmicas de alguns dos materiais com aplicao na construo civil [8].Propriedades trmicas MATERIAL TEMPERATURA DE UTILIZAO Mx. (C) COEFICIENTE DE DILATAO TRMICA LINEAR ( x 106 /C) CONDUTIVIDADE TRMICA (kCal/C.h.m)

Materiais plsticos Plsticos reforados Plsticos rgidos no reforados Espumas rgidas Outros materiais Ao Beto Madeira Vidro Fibra de vidro/mineral Cortia 400-500 250 10,6-12,4 10-12 5/0,5 9 35-45 1,3-1,6 0,1-0,3 0,8 0,035-0,039 0,033-0,038 150-250 60-150 70 15-30 50-250 100-200 0,18-0,20 0,12-0,32 0,017-0,034

no caso do PTFE o valor de 250C respectivamente no sentido paralelo / perpendicular s fibras

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Da observao do quadro 6, no qual se comparam valores indicativos de algumas propriedades trmicas de diversos materiais, entre os mais utilizados na construo civil actual, verifica-se que existe uma enorme diferena no comportamento dilatao trmica linear dos materiais plsticos, pelo que, as dilataes destes materiais, produzidas pelo aumento de temperatura, no devem ser menosprezadas aquando do dimensionamento dos equipamentos e, sobretudo, quando da sua instalao em obra. Verifica-se ainda que a condutividade trmica dos materiais plsticos relativamente baixa, pelo que estes materiais apresentam boas propriedades de isolamento. No que respeita incombustibilidade pode-se afirmar que os materiais plsticos no so de todo recomendados, se esta caracterstica for importante na escolha do material a utilizar. De acordo com Esgalhado e Rocha (2002, p. 10) () no existe nenhum material plstico que seja incombustvel, isto , que permanea inalterado ao contacto com a chama. Quadro 7 Identificao fsica de alguns materiais plsticos atravs da combusto [12].Tipo de Termoplstico Acetato de Celulose Propagao da Chama rpida Extino da chama no h cor amarela escura desprende pouca fumaa preta durante a queima e fumaa branca aps a queima Cor azul claro, sem fumaa Caractersticas da chama Comportamento do material durante e aps a Combusto Funde, goteja e as gotas comtinuam a queimar Acar queimado Odor

Acetal

lenta

no h

Funde, goteja e as gotas comtinuam a queimar Amolece e apresenta pouca carbonizao superficial

formaldido, apenas aps a queima Caracterstico do monmero acrlico (frutas) Caracterstico adocicado levemente ardido no final Protenas queimadas Caracterstico de monmero estireno Parafina queimada (vela)

Acrlico

rpida

no h

Cor amarela no topo e azul nos cantos da base, fumaa preta, crepita

ABS

rpida

no h

Cor amarela com fuligem preta

Amolece e carboniza superficialmente, evidncia de porosidade Funde, goteja e espuma

Nylon

lenta

h

Cor azul na base com topo amarelo, sem fumaa Cor amarela alaranjada, fumamaa preta densa com fuligem

Poliestireno

rpida

no h

Amolece, forma bolhas e carboniza superficialmente, aps esfriar a superfcie fica aperolada Funde e goteja

Polietileno

lenta

no h

Cor azul da base com topo amarelo, desprende fumaa durante e aps a queima Cor azul da base com topo amarelo, desprende fumaa durante e aps a queima Cor amarela desprende fumaa cinza durante a queima Cor amarela, verde nos cantos da base, fumaa branca, crepita Cor amarela com forte fuligem preta

Polipropileno

lenta

no h

Funde e goteja

Parafina queimada com um leve toque ardido Caracterstico de medicamentos Caracterstico de cloretos Caracterstico de monmero estireno

Policarbonato PVC SAN

difcil difcil rpida

h h no h

Amolece, forma bolhas e carboniza Amolece e carboniza superficialmente Funde borbulha e carboniza superficialmente, evidncia de poros aps esfriar

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H plsticos que ardem lentamente e que aps o fim da chama, que provoca a combusto, continuam a arder, tais como o polietileno e o polimetracrilato de metilo e que, por isso, so considerados combustveis. Outros existem que ardem rapidamente, tal como o poliestireno expandido e que libertam gases txicos durante a sua combusto, considerados inflamveis. E ainda outros considerados auto-extnguiveis, j que se incendeiam em contacto com a chama, mas cuja combusto se extingue logo aps o fim daquela, como por exemplo o policloreto de vinilo, o policarbonato e a poliamida [8]. O quadro 7 d indicaes quanto forma de identificao fsica de alguns materiais plsticos durante a combusto. 2.2.6. Caractersticas elctricas Os materiais plsticos possuem, devido sua estrutura orgnica, boas propriedades de isolamento elctrico, o que contudo no significa que no existam plsticos condutores elctricos, como se refere em 3.6.1.. 2.2.7. Caractersticas acsticas Alguns materiais plsticos, como por exemplo o poliestireno extrudido e o poliestireno expandido, devido sua estrutura celular, apresentam boas propriedades de isolamento acstico. 2.2.8. Resistncia corroso O facto de a maior parte dos materiais plsticos serem de superfcie lisa e sem poros, o que impede a penetrao e acumulao de impurezas, e da sua estrutura orgnica impedir reaces inicas, faz com que estes materiais sejam resistentes absoro de gua (impermeabilidade) e reaco com muitos dos agentes qumicos mais comuns (inalterabilidade). 2.2.9. Absoro de gua Segundo Rocha (1990, p. 33), Apesar de a maior parte dos materiais plsticos ser insolvel em gua, eles podem absorv-la, afectando de forma varivel algumas das suas propriedades. O efeito mais nefasto verifica-se na resistncia elctrica. A absoro de gua provoca em alguns plsticos, como as poliamidas e os polisteres, alterao de propriedades mecnicas e noutros, tal como as poliamidas, uma alterao

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significativa na tenso e extenso na rotura, quando se passa de um ambiente seco para um ambiente saturado [25]. No quadro resumo em anexo poder-se- avaliar a capacidade de absoro de gua dos principais materiais plsticos usados na construo civil. 2.2.10. Resistncia degradao e durabilidade A resistncia dos materiais plsticos degradao provocada pelas condies ambientais varia de plstico para plstico. Factores como o clima (se seco ou hmido), a aco dos raios solares e a temperatura (alternncia entre o calor e o frio), podem provocar degradao e levar ao envelhecimento do material plstico, pelo que nem todos os plsticos podem ser usados em aplicaes exteriores. Tal como a maior parte dos compostos orgnicos, os materiais plsticos so sensveis aos raios ultravioleta e sabe-se que o Sol a principal fonte deste tipo de raios [3]. Para obstar a esta contrariedade torna-se necessrio que na formulao dos materiais plsticos seja necessrio juntar aditivos (ver em 3.6.1.) [22] que evitem, atenuem ou retardem a sua degradao e envelhecimento. 2.2.11. Caractersticas ptico-visuais Tanto os termoplsticos como os termoendurecveis podem apresentar-se transparentes, translcidos ou opacos, tal como se refere em 2.2.4.. Existem aditivos que alteram as caractersticas dos polmeros de forma a que os materiais plsticos, a que do origem, tenham caractersticas programadas. Entre estas encontram-se certos corantes que do ao produto final uma transparncia colorida, ou pigmentos que podem diminuir a transmisso da luz tornando o produto final totalmente opaco. 2.2.12. Vantagens e desvantagens Vimos j que estes materiais polimricos assumem cada vez maior importncia na construo civil, a justificao para tal reside nas suas vantagens em relao aos materiais tradicionais. Assim, vejamos [5;15;22]: Os materiais plsticos tm baixo peso; Aparncia agradvel; Uma resistncia mecnica adequada a um conjunto considervel de aplicaes;

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Elevada resistncia corroso; Moldabilidade; Maleabilidade; Flexibilidade arquitectnica.

Por outro lado estes materiais tm tambm algumas desvantagens, sendo as principais [5;15;22]: Fraca resistncia ao fogo e a temperaturas elevadas; Preo; Baixo mdulo de elasticidade/alta deformabilidade; Perda de qualidades (como a tonalidade) resultante da deteriorao produzida pela radiao ultravioleta e pela fluncia; Baixa dureza.

Existem, contudo, aditivos (ver frente em 3.4.) que se no eliminam estas deficincias pelo menos atenuam-nas. No quadro 8 indicam-se as principais vantagens e desvantagens dos materiais plsticos segundo a perspectiva de Martinho (1996, p. 101). Quadro 8 Principais vantagens e desvantagens dos materiais plsticos [15].Vantagens Fcil utilizao Baixa densidade Resistente corroso Isolante elctrico Isolante trmico Desvantagens Fraca resistncia mecnica (em geral) Dimenses instveis Termicamente instveis Baixa resistncia ao calor e intempries Dificuldade de reparao quando danificados Custo elevado (eventualmente)

Relativamente ao factor custo, qui aquele que, na indstria da construo civil, tem maior peso tem na escolha do material a adoptar, quando existe mais que uma soluo, verifica-se que se considerarmos o custo por unidade de massa, os plsticos continuam a ser mais caros que os seus concorrentes. Contudo, se os analisarmos em funo do custo por unidade de volume til verificamos o contrrio. De qualquer modo, o preo dos plsticos tende a diminuir, pelo menos tem sido esta a tendncia de mercado at aos dias de hoje, em virtude de

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uma produo cada vez mais eficiente em resultado do relevante desenvolvimento que se tem vindo a verificar na indstria dos plsticos [8].

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III. PROCESSAMENTO DE MATERIAIS PLSTICOS 3.1. Introduo Uma das mais importantes caractersticas dos plsticos a facilidade com que podem ser processados. Em alguns casos, artigos semi-acabados, tais como chapas ou vares, so produzidas usando mtodos convencionais como o caldeamento. No entanto, na maior parte dos casos, o artigo acabado, que pode ter de uma forma complexa, produzido numa nica operao. As etapas de processamento, de aquecimento, de moldagem e arrefecimento podem ser contnuas, como no caso da produo de tubos por extruso, ver frente em 3.3.1., ou um repetido ciclo de aces, mas na maioria dos casos os processos podem ser automatizados e por isso so particularmente adequados a produo em massa [6]. H um sem nmero de mtodos de processamento (fabrico) que podem ser usados para os plsticos. Na maior parte dos casos a escolha do mtodo baseia-se na forma do componente e se um termoplstico ou um termoendurecvel. importante, no entanto, que durante o processo de criao o projectista tenha uma compreenso bsica da gama de mtodos de processamento para plsticos, j que uma forma inconcebvel, ou um detalhe do desenho, podem limitar a escolha de mtodos por moldagem [6]. Far-se- de seguida referncia aos principais mtodos de processamento de plsticos. 3.2. Processos industriais de polimerizao A produo industrial de plsticos pode ser feita recorrendo a processos diferentes nos quais existe uma dinmica de alterao constante devida ao desenvolvimento permanente de novas tecnologias. Existem, contudo, alguns processos de polimerizao que assumem maior relevncia que os restantes, como so os casos que a seguir se apresentam. 3.2.1. Polimerizao em volume (massa) Neste processo, muito utilizado na polimerizao por condensao, o monmero e o activador so misturados num reactor que aquecido e arrefecido consoante as exigncias do processo

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