* Literaturas

Testes pode ser definidos como critérios, normas ou procedimentos usados na determinação de propriedades, composição ou performance de materiais, produtos, sistemas e serviços que possam ser especificados. Um teste pode medir uma propriedade simples, ou várias propriedades ao mesmo tempo. A elaboração de testes constitui-se em uma ciência dinâmica, sempre receptiva à novos aprimoramentos. Para realizar testes mais precisos e mais reprodutíveis, as industrias e as universidades estão continuamente aperfeiçoando os testes já existentes e preenchendo os espaços remanescentes, frutos do contínuo desenvolvimento da ciência, com testes novos e precisos.

A ASTM “American Society For Testing And Material” é a entidade responsável pela organização e padronização de vários testes. No Brasil ainda não existe uma imposição legal forte para uso de normas brasileiras e, portanto, a ASTM é largamente utilizada, além do que, é mundialmente conhecida e respeitada. Sendo assim todos os testes realizados nos laboratórios da EDN seguem atualmente, normas da ASTM, porém, existe uma tendência para se utilizar a curto prazo, normas técnicas brasileiras da ABNT. Tais normas foram desenvolvidas e aperfeiçoadas a partir das normas da ASTM, por técnicos brasileiros ligados à industria e a universidade. Dessa forma, as normas da ABNT encontram-se, atualmente, em condições de serem amplamente sugeridas pelo mercado brasileiro.

Determinação do Índice de Fluidez (MFI)
Objetivo: O índice de fluidez é um teste simples, rápido e praticamente útil no controle da qualidade de resinas termoplásticas. Tem a capacidade de indicar a “Fluidez” relativa dessas resinas.

A propriedade medida por este teste é basicamente a viscosidade do polímero fundido. Em geral, os materiais que são mais resistentes ao fluxo são aqueles com maior peso molecular ou aqueles que são mais fortemente reticulados. Portanto, através do índice de fluidez, é possível avaliar qualitativamente o peso molecular de um polímero.

Definição Conforme Norma ASTM D-1238: Este método destina-se à medida da taxa de extrusão de resinas fundidas através de uma matriz de comprimento e diâmetro padronizado, sob condições pré-estabelecidas de temperatura, carga, posição do pistão e tempo.

A taxa de extrusão para efeito do índice de fluidez é sempre medida tomando-se por base a quantidade de material, em gramas, que é extrudada através da matriz em 10 minutos.

Condições de Teste para Poliestireno:

Condições
ASTM Temperatura
(°C) Carga Total
c/ pistão (g) Pressão aproximada
(KPa)

Obs.: As fichas técnicas dos materiais da EDN apresentam valores de índice de fluidez obtidos com base na condição “G”.

Índice de fluidez de alguns produtos da EDN:

Poliestireno Processo I.F. (g/10min)

Determinação da Resistência ao Impacto Método IZOD
Objetivo: O teste de resistência ao impacto método IZOD, visa medir a energia necessária para romper um corpo de prova injetada e entalhado sob condições padronizadas. Tal energia é calculada em ft. lb./in de entalhe, ou, joule por metro, de acordo com o sistema internacional de unidades.

Testes de resistência ao impacto são eminentemente comparativos e portanto, muito úteis quando se deseja fazer um “Ranking” de vários materiais para especificar o melhor para uma determinada aplicação. Porém, quando se compra dois polímeros é importante lembrar que a resistência ao impacto método IZOD, não deve ser considerada isoladamente como indicador da resistência mecânica do material, mesmo porque existem muitos polímeros que são sensíveis ao entalhe e, em virtude disso, irão exibir uma elevada concentração de tensões na região posterior ao entalhe. Portanto, determinados polímeros de engenharia que têm excelentes propriedades mecânicas, como por exemplo o nylon e o poliacetal, têm relativamente baixa resistência ao impacto método IZOD.

Definição conforme norma ASTM D-256
Trata-se de um método utilizado para determinar a resistência à quebra de corpos de prova padronizados submetidos ao choque de um pêndulo também padronizado. A resistência ao impacto é definida como sendo a energia necessária para “romper” o corpo de prova.

A energia gasta pelo pêndulo para quebrar o corpo de prova é igual à soma das seguintes energias:
Energia necessária para iniciar a fratura do corpo de prova.
Para propagar a fratura ao longo do corpo de prova.
Para separar totalmente o corpo de prova em duas partes. Arremessando-o para fora do equipamento a parte que fica livre.
Para dobrar o corpo de prova.
Para produzir vibração no braço do pêndulo.
Para produzir vibração ou movimento horizontal na estrutura da máquina.
Vencer o atrito do sistema de sustentação do pêndulo e também a resistência do ar.
Deformar plasticamente o corpo de prova na linha do impacto.
Vencer o atrito causado pelo contato do pêndulo com a superfície do corpo de prova.
Obs: O teste de resistência ao impacto depende fortemente das condições de obtenção do corpo de prova (geralmente através do processo de injeção). É muito importante também a direção na qual é medida a resistência ao impacto: se paralela à direção do fluxo ou perpendicular à mesma. Isto é imprescindível uma vez que a resistência perpendicular à direção do fluxo é maior do que na direção paralela ao fluxo. A resistência ao impacto depende também da temperatura de realização do teste: aumentar-se a temperatura, aumenta-se a resistência

Resistência ao impacto de alguns produtos da EDN
Poliestireno Resistência ao Impacto
(lb x ft/in ent) (cm x kgf/cm ent)

Determinação da temperatura de amolecimento VICAT
Objetivo: Este teste tem por finalidade estabelecer um parâmetro para avaliar a resistência térmica de materiais termoplásticos

Definição conforme norma ASTM D-1525
É a temperatura na qual uma agulha de seção transversal circular com área igual a 1 mm2 penetra 1 mm de profundidade em um corpo de prova de material termoplástico; sob carga especifica (geralmente 1 kg) e utilizando uma velocidade de aquecimento pré selecionada.

São padronizadas duas velocidades de aquecimento:

V1 = 50 ± 5°C / h

V2 = 120 ± 12° C / h

O corpo de prova deve ter pelo menos ½ polegada de largura e 1/8 polegada de espessura. Caso seja necessário pode-se utilizar 2 corpos de prova para alcançar a espessura padronizada. O comprimento do corpo de prova é geralmente de 1 polegada.

Os dados obtidos a partir deste teste podem ser usados para comparar a resistência térmica (ou ponto de amolecimento) de materiais termoplásticos. Os resultados obtidos em diferentes laboratórios usando a mesma velocidade de aquecimento encontram-se geralmente dentro “range”, com variação máxima de 4°C.

Obs: Os corpos de prova para este teste são obtidos por injeção ou prensagem.

Temperatura de amolecimento VICAT de alguns produtos da EDN
Poliestireno VICAT (°C)

Determinação das seguintes propriedades
Resistência à tração no ponto de ruptura.

Alongamento no ponto de ruptura.

Módulo de elasticidade.

Objetivo: As propriedades de tensão constituem-se nos mais importantes indicadores da resistência mecânica de um material. A força necessária para alongar um corpo de prova é determinada juntamente com a quantidade total de material estirada da quebra do referido corpo.

O temo de resistência à tração é um termo amplo. Na realidade deve-se distinguir 3 diferentes fenômenos:

(1) A tensão de escoamento

(2) A tensão no ponto de ruptura para o caso de fratura dúctil.

(3) A máxima tensão para o caso de fratura frágil.

Corpos de prova para determinação de propriedade de tensão podem ser injetados ou prensados sob condições padrão. A espessura típica é de 1/8 polegada, porém as demais dimensões podem variar.

O modulo de elasticidade ou modulo de tração entre a tensão aplicada e a conseqüente degradação deformação na região em que a deformação é linearmente proporcional à tensão.

O modulo de elasticidade é essencialmente uma medida da rigidez de material, sendo muito útil na escolha de um polímero para uma dada aplicação. Pode-se estabelecer que o material ideal para um certo produto deve exibir comportamento, quando em uso normal, idêntico ao observado na região em que o modulo é medido. Desta forma seria possível garantir a manutenção das características elásticas (deformação proporcional à tensão), em condições de serviço.

Definição conforme norma ASTM D-638
Trata-se de um método utilizado na determinação de propriedades de tensão de plásticos sob norma de corpos de prova prensados ou injetados, testados sob condições definidas de pré-tratamento, temperatura, umidade e velocidade de teste da máquina utilizada.

O teste é voltado particularmente para a produção de dados relacionados à propriedades de tensão, que podem ser utilizados no controle e na especificações qualitativas e trabalhos de pesquisa e desenvolvimento.

Propriedades de tensão podem variar devido a:

(1) Forma de preparação dos corpos de prova.

(2) Velocidade de realização do ensaio.

(3) Ambiente no qual o teste é realizado.

Conseqüentemente, quando deseja-se comprar resultados, tais fatores devem ser cuidadosamente controlados.

Definição de alguns termos relacionados com as propriedades de tensão
(1) Tensão ou Tração:

É a carga por unidade de área da seção transversal inicial, em um dado momento do teste. É expressa em unidade de força, por unidade de área: geralmente kgf/cm2 ou lbf/pol2.

(2) Resistência à Tração:

É a máxima tensão suportada pelo corpo de prova durante o teste. Quando a máxima tensão ocorre no ponto de escoamento esta deve ser chamada de “Resistência à Tração no Ponto de Escoamento”. Quando ocorre na quebra, deve ser chamada de “Resistência à Tração na Ruptura”.

(3) Alongamento:

É o aumento no comprimento do corpo de prova determinado através da distância final entre as garras que prendem o corpo de prova na máquina de ensaio, menos a distância inicial. É expresso em porcentagem do comprimento original, podendo-se também expressar em cm ou mm.

(4) Ponto de Escoamento:

Primeiro ponto da curva tensão/deformação, no qual ocorre um aumento na deformação sem ocorrer aumento na tensão.

Propriedades de tensão de alguns produtos da EDN
Poliestireno Res. Tração no Ponto de Ruptura
(Kgf/cm2) Alongamento no Ponto de Ruptura
(%) Mód. Elast. em Tração
(kgf/cm2)

Determinação da densidade e da massa específica
Objetivo: A densidade constitui-se em um dos mais importantes elementos que determinam o custo do produto acabado. Além disso a relação custo/volume ou a própria densidade é usada no controle da produção, tanto de matérias-primas quanto na produção de artigos por injeção e extrusão.

Os termos densidade e massa especifica, são freqüentemente usados industrialmente, porém, existe uma sutil diferença entre seus significados.

Densidade é entendida como sendo a razão a massa de um dado volume de um material a 73,4°F (23°C) e o mesmo volume de água à massa temperatura.

Massa especifica é a expressão como massa por unidade e volume a 23°C. a discrepância entre os valores de massa especifica e densidade provém do fato de que a água a 23°C tem massa especifica ligeiramente inferior a um. Para converter massa específica em densidade pode-se usar o seguinte fator:

Massa especifica (g/cm3) = densidade x 0,99756

Definição conforme norma ASTM D-792
A massa especifica e a densidade são propriedades muito importantes, que podem ser utilizadas na identificação de um material, na dedução de alterações físicas de uma amostra para indicar o grau de uniformidade entre diferentes amostras ou a densidade (massa especifica) média de um lote de amostras.

Variações na densidade de um amostra podem ocorrer devido a mudança na cristalinidade, perda de plastificante, absorção de solventes, etc.

Partes de uma mesma amostra podem deferir em densidade, em virtude de haver diferenças na cristalinidade, historia térmica, porosidade e composição (tipos ou proporções de resina, plastificantes, pigmentos ou carga).

Método prático para determinação da densidade
Trata-se de uma maneira rápida e precisa para obter-se a densidade de um material. A aparelhagem necessária é a seguinte:

Balança Analítica.

Picnômetro de 50 ml.

Termômetro.

Banho para aquecimento ou resfriamento.

Determina-se a densidade com base nos seguintes cálculos:

Massa de Água Deslocada = (MPA – MP) – (M – MA)

Onde: MA = Massa da Amostra

VA = Volume da Amostra

MP = Massa do picnômetro vazio

MAA = Massa do picnômetro + água

M = (Massa do picnômetro + água + amostra) – (Massa do Picnômetro Vazio)

Densidade de alguns produtos da EDN
Poliestireno Densidade

Determinação da temperatura de deflexão térmica
Objetivo: Este teste mostra a temperatura na qual uma quantidade arbitrária de deflexão ocorre, sob efeito de uma carga pré-escolhida. Nesse caso, não existe a intenção de estabelecer-se quais seriam os limites de temperaturas suportadas pelo material para aplicações especificas. A partir desse teste pode-se comparar o comportamento relativo de vários materiais em condições padronizadas, porém, os resultados obtidos são particularmente úteis para atividades relacionadas a “Controle de Qualidade” e “Desenvolvimento”.

Definição conforme norma ASTM D-648
Trata-se de um método para determinar a temperatura na qual uma deformação arbitrária ocorre, quando amostras de materiais poliméricos são submetidos a um “set” arbitrário de condições de teste. Este método aplica-se a corpos de prova injetados ou prensados, com espessura igual ou superior a 3mm, de materiais que sejam rígidos à temperaturas normais.

Durante o teste uma barra de secção transversal retangular é ensaiada como se fosse uma viga, no centro da qual é aplicada uma carga de 455 kpa ou 1820 kpa com intuito de conferir a máxima tensão nas fibras do material. A amostra sob ação de uma carga em um banho térmico que permite uma velocidade de aquecimento igual a 2 ± 0,2°C/min. A temperatura do meio é medida quando o corpo de prova sofre uma deflexão igual a 0,25mm. Esta temperatura é definida como sendo a “Temperatura de Deflexão Térmica” da amostra.

Temperatura de deflexão térmica de alguns produtos da EDN
Poliestireno Temperatura de Deflexão
Térmica (°C)

Determinação da dureza Rockwell
Objetivo: O teste para determinação da dureza Rockwell pode ser utilizado para diferenciar durezas relativas de diferentes tipos de um dado polímero. No entanto, uma vez que a “Fluência” e a “Recuperação Elástica” estão envolvidas na determinação da dureza, não é válido comparar “durezas” de vários tipos polímeros, com base somente neste tipo de teste.

A dureza Rockwell não deve ser considerada como um indicador das condições de uso do material ou da resistência à abrasão do mesmo.

Definição conforme norma ASTM D-785
O valor da dureza Rockwell de um polímero e um número derivado da profundidade de penetração de um corpo esférico no material, sob ação de uma carga. Durante o teste o corpo de prova é submetido à ação dos seguintes esforços:

1- Carga leve.

2- Carga leve + Carga pesada

3- Carga leve

O penetrador utilizado para entalhar o corpo de prova é de forma esférica.

Os aparelhos destinados à determinação da dureza rockwell-durômetro possuem um conjunto de esferas de aço com diâmetro específicos, que podem ser utilizadas para diversos tipos de materiais poliméricos. O valor da dureza rockwell de um material é sempre apresentado ao lado de uma “letra” que indica o diâmetro de esfera utilizada como penetrador, a carga e a escala adotada.

A dureza rockwell está diretamente relacionada à dificuldade enfrentada para entalhar o corpo de prova. Portanto, quanto maior o valor da dureza rockwell lida na escala do equipamento, maior será a dureza do material.