Plásticos com boas propriedades mecânicas

Em aplicações nas quais os componentes plásticos são projetados para suportar tensões, as propriedades mecânicas dos polímeros têm um papel especialmente importante. As características mecânicas fundamentais de material incluem:
  • Resistência: medida da resistência de um material à força externa
  • Rigidez: medida de resistência de um material à deformação
  • Dureza: medida da resistência de um material à deformação sob carga compressiva concentrada
  • Tenacidade: medida da capacidade de absorção de energia de um material durante os impactos

Tais propriedades podem ser investigadas e comparadas entre diferentes produtos usando métodos de teste padronizados. Por exemplo, as propriedades de tração dos plásticos, tais como resistência à tração plástica e rigidez podem ser determinadas de acordo com DIN EN ISO 527 aplicando-se, brevemente, a carga em uma direção com um teste de tração. Os resultados possíveis e valores típicos observados durante este teste, dependendo do comportamento de material, são resumidos no seguinte gráfico:

A Ensinger testa as propriedades mecânicas de todos os nossos produtos semiacabados. Esta informação é fornecida em nossas fichas técnicas padrão dos produtos. Isso permite que os usuários comparem de forma direta e confiável as propriedades de diferentes materiais de engenharia.

Os usuários devem observar que ao comparar os valores da Ensinger com aqueles de outras fontes, resultados aparentemente diferentes podem ser mostrados. Isso ocorre devido provavelmente a diferentes métodos de teste, diferentes velocidades de testagem e diferentes amostras de teste. A diferença pode resultar do fato de que a maior parte da literatura publicada disponível em materiais termoplásticos é baseada em resultados de amostras moldadas por injeção, enquanto os dados fornecidos nas planilhas de dados da Ensinger são obtidos por corpos de prova usinados, a partir de amostras extrudadas. O nível de cristalinidade e a orientação das fibras difere entre materiais extrudados e moldados por injeção o que leva a importantes diferenças em valores.

Resistência - tração e flexão (resistência mecânica)

Resistência a flexão e resistência à tração de plásticos são dois dos valores mais comumente usados para comprar materiais. Os produtos plásticos de alta resistência à tração da Ensinger incluem:

A adição de reforços de fibra de carbono e fibra de vidro em materiais extrudados geralmente melhora a resistência à tração e flexão, entretanto o efeito é mais limitado do que em amostras moldadas por injeção.

Rigidez - Módulo de elasticidade em tração e flexão

A rigidez de materiais não aditivados é expressa pelo módulo de tração. Os produtos Ensinger com os melhores valores de rigidez são TECASINT 4111 (PI), TECAPEEK (PEEK), TECAST (PA 6 C), TECAFORM AD (POM-H), e TECAPET (PET).

Para valores máximos de módulos de elasticidade, materiais preenchidos com fibras de carbono e fibras de vidro estão disponíveis, exemplo:

Resistência à compressão

Resistência à compressão [MPa]

A resistência à compressão fornece uma boa indicação das capacidades de carga de curto prazo de diferentes materiais plásticos. É medida pela aplicação de uma força crescente em amostras cilíndricas ou cúbicas mantidas entre duas placas, enquanto a pressão e o alongamento são medidos. 
 
Com os termoplásticos, a propriedade de resistência à compressão de ruptura nem sempre é a medida relevante, pois, para muitos materiais dúcteis, a amostra se deforma sem ruptura clara. Deformação excessiva sob carga não seria, portanto, uma boa indicação de sucesso em nenhuma aplicação industrial real. Por esses motivos, a carga de compressão não é normalmente dada na ruptura, mas a um ponto de deformação definido (normalmente 1%, 2% ou 10%). É muito importante verificar as condições do teste antes de comparar os valores de compressão de diferentes fontes!
 
Também deve ser observado que a adição de fibras de carbono ou de vidro geralmente melhora a resistência à compressão do polímero, mas o efeito macroscópico é mais visível no longo prazo do que no desempenho de carga de curto prazo, devido à melhoria das propriedades de fluência.


Produtos reforçados por fibras compósitas:

Tenacidade - Resistência a impacto

Resistência/ Tensão [MPa]
 
A resistência ao impacto dos termoplásticos é medida pelos testes de impacto Charpy ou Izod. Um tarugo pequeno retangular é atingido por um pêndulo em alta velocidade e a energia absorvida enquanto a amostra quebra é medida; quanto mais alto o valor, melhor a resistência ao impacto. No caso de plásticos resistentes ao impacto, quando tais amostras não quebram, não resultando em valor utilizável, o teste é repetido com um talho feito na amostra para obter informação sob esta condição mais severa.


Os plásticos típicos de alta resistência a impacto são:
 

Dureza

Dureza de impressão de bola [MPa]

Embora a dureza da superfície possa ser medida de muitas formas diferentes, um dos métodos mais comuns utilizados para testar materiais termoplásticos é chamado de "dureza de entalhe de esfera". Uma esfera metálica de dimensões padrão é pressionada no material com uma força definida e por um tempo definido, e a marca residual no material define o valor da dureza. Outro método comum de testagem de dureza chama-se teste de dureza Rockwell.
 
Materiais carregados com fibra de vidro e de carbono exibem a dureza de superfície mais alta, enquanto os melhores materiais não aditivados em relação a essa propriedade são: