Por que alguns plásticos duram muito tempo, enquanto outros envelhecem e racham rapidamente, apesar de todos serem materiais plásticos?(1)
Por que alguns plásticos duram muito tempo, enquanto outros envelhecem e racham rapidamente, apesar de todos serem materiais plásticos?
O plástico é indiscutivelmente um dos materiais com os quais entramos em contato diariamente. Garrafas de água mineral, embalagens de comida para viagem, capas de celular, tomadas, cabos, interiores de automóveis, carcaças de eletrodomésticos, vedações, canos e filmes de embalagem — o plástico está presente em praticamente todos os lugares. No entanto, muitas pessoas não têm uma impressão muito favorável do plástico.
Quando se trata de plásticos, as opiniões comuns são as seguintes: baratos, frágeis, propensos a se tornarem quebradiços com o tempo e suscetíveis ao envelhecimento sob a luz solar. Alguns chegam a amarelar, ficar pegajosos e exalar odores estranhos.
Esses fenômenos existem. No entanto, seria uma simplificação excessiva concluir que “todos os plásticos são inseguros”. O plástico não é um único material, mas sim uma ampla família de materiais. As diferenças entre os vários tipos de plástico são muito maiores do que muitas pessoas imaginam. Embora todos sejam chamados de plásticos, alguns são feitos para embalagens descartáveis, outros para componentes automotivos, outros para engrenagens e rolamentos, outros para dispositivos médicos e outros ainda podem operar a longo prazo em ambientes com altas temperaturas, corrosão intensa e que exigem isolamento elétrico.
Portanto, a verdadeira questão não é se o plástico é durável, mas sim:
Que tipo de plástico está sendo usado?
Foi modificado com aditivos?
O processo de fabricação é adequado?
O ambiente operacional excede os limites de desempenho do material?
Neste artigo, começaremos com a seguinte pergunta: por que alguns plásticos são altamente duráveis, enquanto outros envelhecem e racham rapidamente?
I. O plástico não é um único material, mas sim uma família inteira de materiais.
No dia a dia, tendemos a nos referir a muitos itens simplesmente como "plástico". Na ciência dos materiais, no entanto, o termo "plásticos" abrange uma ampla gama de tipos distintos.
PE (Polietileno): comumente usado em filmes, tampas de garrafa, tubos e materiais de embalagem.
PP (Polipropileno): amplamente utilizado em recipientes para alimentos, componentes de eletrodomésticos, peças automotivas e artigos de uso diário.
PVC (Cloreto de Polivinila): normalmente usado para tubos, revestimentos de cabos, pisos e perfis.
ABS: utilizado em carcaças de eletrodomésticos, brinquedos e peças internas de automóveis.
PC (Policarbonato): apresenta excelente transparência e alta resistência ao impacto, sendo adequado para componentes transparentes e peças de proteção.
PA (Poliamida, também conhecida como Nylon): possui boa resistência e durabilidade, sendo frequentemente utilizada em engrenagens, rolamentos e componentes mecânicos.
POM (Polioximetileno): oferece alta rigidez e resistência ao desgaste, ideal para peças de transmissão de precisão.
TPU (Elastômero de Poliuretano Termoplástico): flexível e resistente à abrasão, amplamente utilizado em capas de celular, materiais para calçados, cabos e mangueiras flexíveis.
Todos esses materiais são comumente chamados de plástico pelo público em geral, mas suas propriedades variam drasticamente. Alguns são macios, enquanto outros são rígidos. Alguns suportam baixas temperaturas, e outros toleram altas temperaturas. Alguns são transparentes, e outros opacos. Alguns são resistentes a óleo, enquanto outros são vulneráveis a solventes. Alguns são adequados para uso interno, e outros podem ser usados ao ar livre por longos períodos.
Portanto, ao avaliar se um componente plástico é confiável, o primeiro passo não é verificar se ele é feito de plástico, mas sim identificar exatamente qual o tipo de plástico e o cenário de aplicação em que será utilizado.
II. Por que os plásticos envelhecem?
O envelhecimento do plástico refere-se essencialmente às alterações que ocorrem na estrutura do material durante o uso. Essas alterações podem ser desencadeadas por luz, calor, oxigênio, umidade, produtos químicos, estresse mecânico e também podem resultar das condições de processamento e do projeto da formulação. Após o envelhecimento, os plásticos podem apresentar os seguintes fenômenos: fragilização e fissuras, amarelamento, esbranquiçamento, pegajosidade, endurecimento, amolecimento, perda de resistência, perda de brilho superficial e deformação dimensional. As causas principais desses sintomas não são idênticas.
1. A luz solar e a radiação UV causam fragilidade nos plásticos.
Muitas peças plásticas para uso externo são vulneráveis à exposição prolongada à luz solar. A radiação ultravioleta da luz solar acelera as reações de foto-oxidação em certos materiais poliméricos, desencadeando a quebra das cadeias moleculares e alterações estruturais. As manifestações visíveis incluem desbotamento, amarelamento, esbranquiçamento da superfície e redução da resistência, levando eventualmente à fragilização e ao aparecimento de fissuras.
Isso explica por que baldes de plástico, cadeiras de plástico e as capas externas de cabos para uso externo podem funcionar bem em ambientes internos por anos, mas se tornam visivelmente quebradiços após um período de exposição ao ar livre.
Para aplicações externas, fatores como grau de resistência às intempéries, sistema anti-UV, negro de fumo, estabilizadores de luz, antioxidantes ou revestimentos de superfície geralmente precisam ser considerados. Nem todos os plásticos são inerentemente adequados para uso externo a longo prazo.
2. Altas temperaturas aceleram a oxidação e a degradação do desempenho.
Os plásticos são sensíveis à temperatura. Alguns plásticos apresentam excelente desempenho à temperatura ambiente, mas o envelhecimento termo-oxidativo ocorrerá sob condições prolongadas de alta temperatura. Por exemplo, áreas próximas a motores, saídas de aquecimento, componentes de aparelhos elétricos que geram calor e interiores de automóveis expostos à luz solar direta podem atingir temperaturas muito superiores às de ambientes internos típicos.
Com o aumento da temperatura, a taxa de envelhecimento dos materiais acelera, e a estabilidade dimensional, a resistência e a tenacidade podem se deteriorar. Consequentemente, a viabilidade de um componente plástico depende não apenas de sua capacidade de suportar tais temperaturas por um curto período, mas também de sua capacidade de manter suas propriedades sob essas temperaturas a longo prazo. Esse detalhe é frequentemente negligenciado por muitos iniciantes.
3. A concentração de tensão desencadeia fissuras prematuras.
O aparecimento de fissuras em algumas peças de plástico não é causado exclusivamente por material de base de qualidade inferior, mas sim por riscos ocultos decorrentes do projeto estrutural e do processo de fabricação. Exemplos incluem:
cantos excessivamente afiados,
transições abruptas na espessura da parede,
ressaltos de parafuso mal projetados,
travas sob carga sustentada,
alta tensão interna residual na moldagem por injeção,
compressão forçada durante a montagem,
flexão ou vibração a longo prazo.
A concentração de tensões ocorre nesses locais. Nenhum defeito pode ser visível logo após a produção, porém, trincas se iniciarão e se propagarão a partir dessas zonas frágeis após um período de uso.
Portanto, o aparecimento de fissuras em componentes plásticos nem sempre pode ser atribuído simplesmente à má qualidade do material. Pode ser o resultado combinado da seleção do material, da estrutura, do projeto do molde, da moldagem por injeção e dos processos de montagem.
4. A exposição a produtos químicos também pode causar rachaduras.
Muitas pessoas presumem que os plásticos são resistentes à água e à corrosão. Isso é apenas parcialmente verdade. Diferentes tipos de plástico variam muito em sua resistência química. Alguns materiais são suscetíveis a álcool, outros a óleos, outros a produtos de limpeza, outros a solventes e outros a ácidos e álcalis. Certos plásticos são vulneráveis quando expostos simultaneamente a estresse e produtos químicos.
Por exemplo, um componente de plástico transparente pode parecer resistente em condições normais. No entanto, o contato prolongado com álcool, produtos de limpeza, graxa ou certos solventes, combinado com tensões internas, pode desencadear microfissuras. Esse fenômeno é conhecido como fissuração por tensão ambiental. Caracteriza-se pelo desenvolvimento gradual de fissuras em condições de uso, sem impacto externo significativo.
Portanto, ao avaliar a durabilidade dos plásticos, não podemos considerar apenas a resistência mecânica; também precisamos levar em conta o meio de contato.
5. Água e calor úmido também podem afetar certos plásticos.
Alguns plásticos são sensíveis à água e ao calor úmido. Por exemplo, o náilon absorve umidade com facilidade, o que pode causar alterações em suas dimensões, resistência, rigidez e propriedades elétricas. Materiais como poliéster e policarbonato também correm o risco de sofrer hidrólise sob altas temperaturas e alta umidade ou em condições de processamento inadequadas.
Isso não significa que esses materiais sejam de baixa qualidade; pelo contrário, eles têm seus próprios limites de vida útil. Durante a seleção de materiais, é essencial esclarecer se o componente entrará em contato com água, se será usado a longo prazo em ambientes com alta umidade, se a estabilidade dimensional é necessária e se o desempenho do isolamento elétrico é relevante. Para o mesmo tipo de material, o resultado pode ser completamente diferente quando usado em ambientes internos secos em comparação com condições externas quentes e úmidas.
