Este livro foi escrito a partir da Dissertação de Mestrado do autor, Engenheiro Augusto M. L. Dorneles Filho, e reúne diversos critérios básicos estabelecidos para a seleção de plásticos de engenharia utilizados na fabricação de componentes automotivos.
A obra aborda as principais propriedades consideradas na escolha de uma determinada aplicação, incluindo, na maioria dos casos, uma descrição detalhada da metodologia envolvida no ensaio. Além disso, um dos capítulos descreve o programa de simulação que seleciona os plásticos a partir das características requeridas em alguma das peças do automóvel.
O livro constitui, portanto, uma excelente fonte de consulta não apenas para aqueles profissionais que trabalham no setor automotivo, como também os envolvidos em métodos de caracterização e propriedades de polímeros.

Profª. Drª. Bluma G. Soares – UFRJ – IMA
Diretora de Publicações da ABPol - Associação Brasileira de Polímeros

APRESENTAÇÃO

Este livro tem por objetivo propor alguns critérios básicos para o desenvolvimento de plásticos de engenharia em aplicações, componentes e partes dos veículos chamados populares, particularmente no Brasil, em substituição a partes tradicionalmente usinadas, fundidas ou injetadas em ligas metálicas. A despeito da desconfiança que envolve alguns dos componentes em plásticos que se destinam às aplicações automotivas, (e uma das principais razões está nas elevadas temperaturas presentes em algumas áreas do automóvel), as grandes indústrias do setor não deixam de conceber novos projetos em polímeros de alta performance, para aplicações tidas como críticas em termos de resistência geral. Os chamados plásticos de engenharia são preferivelmente escolhidos pela sua fácil processabilidade e flexibilidade em propiciar desenhos mais complexos, com boa estabilidade dimensional e excelente resistência à corrosão em ambientes de hostilidade química. No passado, as empresas claramente optavam pelos plásticos chamados de termofixos, quase esquecidos ou obsoletos (principalmente devido aos processamentos mais custosos e/ou mais lentos). Hoje são largamente substituídos pelos termoplásticos de engenharia, cujo consumo em alguns carros brasileiros alcança cerca de 130 kg de plásticos em seu interior e/ou exterior, reduzindo o peso total do automóvel, os custos de processos, aumentando a economia de combustível, aliada a uma excelente aparência superficial. Esta obra aborda a possibilidade de se propor critérios mais objetivos na fase inicial de seleção de plásticos de engenharia (notadamente poliamidas, acetais, poliésteres e policarbonato), aumentando a eficácia da escolha e diminuindo custos (evitando erros e economizando tempo). Enfim, um guia prático de consulta para engenheiros e profissionais do setor automotivo brasileiro.
Cabe notar, que após esta fase inicial, a decisão de escolha do material plástico deverá ser confirmada com a execução e validação de testes específicos de performance e durabilidade do produto acabado.

SOBRE O AUTOR

Augusto Marcelino Lopes Dornelles Filho
Mestre em engenharia automotiva pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo; graduado em Engenharia de Tecnologia Mecânica pela Unesp (Centro Paula Souza), pós-graduado pela FGV (Escola de Administração de Empresas de São Paulo) em Desenvolvimento de Habilidades em Marketing, e bacharel em Ciências Sociais pela Universidade de São Paulo e ainda cursando licenciatura em Metodologia da Educação (USP). Tendo atuado em empresas como Rhodia, Celanese – Plásticos de Engenharia, Ciba-Geigy, Hoechst e DuPont, onde atualmente é gerente de marketing, vendas e desenvolvimento de mercado na área de plásticos de engenharia.

Walter Jose Tangary Atolino
Engenheiro de Materiais, com especialização em Polímeros e Metais e extensão universitária em Engenharia Nuclear pela Universidade Federal de São Carlos. Pós-graduação em Administração de Negócios e Marketing pela FGV. PGD em Economia pela University of London – Cefims (Centre of Financial and Management Studies) – SOAS (School of Oriental and Asian Studies). Mestrando em Sustainable Development pelo Imperial London College - SOAS (UK). Atuou em empresas como Eaton, Ford, Pirelli e DuPont, onde atualmente é gerente de marketing para a área automotiva da divisão Polímeros de Engenharia.

ÍNDICE

Apresentação, 13

1 Introdução, 15

2 Principais propriedades dos plásticos de engenharia, 21
2.1 Conceito de propriedade em plásticos, 21
2.1.1 Propriedades imediatas e propriedades de uso contínuo, 23
2.2 Propriedades imediatas, 25
2.2.1 Propriedades físicas mais comuns, 25
2.2.1.1 Densidade (ASTM D-792), 26
2.2.1.2 Índice de fluidez (melt flow index – ASTM D-1238), 27
2.2.1.3 Absorção de umidade (ASTM D-570), 27
2.2.2 Principais propriedades imediatas de origem térmica, 27
2.2.2.1 Temperatura de fusão (ISO 3146), 27
2.2.2.2 Teor de cinzas (ASTM D-2584), 28
2.2.3 Propriedades mecânicas imediatas mais comuns, 29
2.2.3.1 Resistência à tração, alongamento na ruptura e módulo elástico na tração (ASTM D-638), 29
2.2.3.2 Módulo de flexão (ASTM D-790), 30
2.2.3.3 Resistência ao impacto Izod e Charpy (ASTM D-256), 31
2.2.3.4 Dureza superficial (ASTM D-785), 33
2.3 Propriedades de uso contínuo, 33
2.3.1 Propriedades de origens térmicas mais comuns, 34
2.3.1.1 Ponto Vicat (ASTM D-1525), 34
2.3.1.2 Temperatura de deflexão ao calor (ASTM D-648), 34
2.3.1.3 Temperatura de transição vítrea (ASTM E-1356), 35
2.3.1.4 Coeficiente de dilatação térmica (ASTM D-696), 36
2.3.2 Propriedades de origem elétrica mais comuns, 37
2.3.2.1 Resistência dielétrica (ASTM D-149), 37
2.3.2.2 Resistividade volumétrica (ASTM D-257), 37
2.3.2.3 Constante dielétrica (ASTM D-150), 37
2.3.2.4 Resistência ao arco voltaico (ASTM D-495), 37
2.3.3 Propriedades de origem mecânica mais comuns, 38
2.3.3.1 Resistência à fluência ou creep (ASTM D-2990), 38
2.3.3.2 Módulo de fluência (ISO 899-2), 39
2.3.3.3 Resistência ao desgaste por abrasão (ASTM D-1044), 39
2.3.3.4 Coeficiente de atrito (ASTM D-1894), 40
2.3.4 Propriedades de uso contínuo de origem química, 40
2.3.4.1 Resistência química (ASTM D-543), 40
2.3.5 Propriedades de uso contínuo: testes do Underwriters Laboratories (UL), 40
2.3.5.1 Xenon-test (UL 746 C), 40
2.3.5.2 Índice comparativo de rastreamento modificado para aplicações automotivas (CTI – UL 746 A), 41
2.3.5.3 Resistência à chama (UL 94), 42
2.4 Comparativo de propriedades para plásticos de engenharia, 43

3 Metodologia proposta para seleção de plásticos de engenharia, 49
3.1 Escolha das propriedades imediatas e de uso contínuo, 49
3.2 Escolha dos plásticos de engenharia para a seleção, 51
3.3 Relação entre funções do produto e propriedades dos plásticos de engenharia, 52
3.3.1 Áreas exteriores, 52
3.3.2 Áreas do compartimento do motor, 54
3.3.3 Áreas interiores, 55
3.3.4 Áreas de componentes eletroautomotivos, 56
3.4 A função econômica (reduzir custos), 57
3.5 Pontuação para os plásticos de engenharia escolhidos, 58
3.6 Método de pontuação, pesos das funções e propriedades escolhidas .. 73

4 Matriz eletrônica de seleção de plásticos de engenharia, 83
4.1 Descritivo para a construção da matriz eletrônica, 83

5 Simulações, resultados e discussão, 93
5.1 Simulações de aplicações na área externa de um veículo popular, 94
5.1.1 Base da portinhola do tanque de combustível, 94
5.1.2 Conjunto do farol: lente e máscara da moldura, 101
5.1.2.1 Lente do conjunto do farol, 102
5.1.2.2 Máscara da moldura do conjunto do farol, 106
5.1.3 Haste do limpador de parabrisa traseiro, 110
5.1.4 Base do espelho lateral, 114
5.2 Simulações de aplicações na área do compartimento do motor, 118
5.2.1 Galeria de combustível, 118
5.2.2 Módulo frontal para sistemas, 126
5.3 Simulações de aplicações na área do compartimento interior, 131
5.3.1 Capa deslizadora do cinto de segurança, 131
5.3.2 Capa para air bag, 136
5.4 Simulações em áreas de componentes eletroautomotivos, 141
5.4.1 Base, capa e carretel de bobina de relê de controle, 141
5.4.2 Conectores internos do painel, 146
5.5 Simulação: conceito de componente automotivo em plásticos de engenharia, 151
5.5.1 Conjunto capa plástica da engrenagem de transmissão, 151
5.5.2 Motivação para produção da peça em plástico de engenharia, 151
5.6 Resultados e discussão, 157

6 Conclusão, 163

Referências bibliográficas, 167

Anexos: normas ISO e SAE, 168