Propriedades Mecânicas em Termoplásticos: Guia Prático para Interpretação e Aplicação.

Introdução

Dando continuidade à nossa série de discussões técnicas sobre a interpretação de folhas de dados (technical datasheet), após abordarmos o AMOLECIMENTO VICAT em nosso último artigo, hoje nos aprofundaremos em três propriedades mecânicas fundamentais: o Módulo de Flexão Secante a 1%, a Resistência à Tração no Escoamento e o Alongamento no Escoamento. Estas propriedades são essenciais para compreender o comportamento mecânico dos termoplásticos e sua adequação para diferentes aplicações.

1. Métodos de Ensaio e Fundamentação Teórica

Módulo de Flexão Secante a 1% (ASTM D790 / ISO 178)

O módulo de flexão secante representa uma medida fundamental da rigidez do material sob condições de carregamento em flexão. Este parâmetro é particularmente relevante para polímeros, uma vez que estes materiais frequentemente exibem comportamento não-linear mesmo em baixas deformações, tornando a determinação do módulo tangente inicial menos precisa e reprodutível.

Equipamento e Configuração Técnica

• Máquina universal de ensaios equipada com célula de carga de precisão (±1% da carga aplicada)

• Sistema de apoios ajustáveis com spans padronizados (16:1 para materiais rígidos)

• Dispositivo de aplicação de carga central com raio de curvatura normalizado

• Sistema de medição de deflexão com precisão de ±1% da deformação máxima

Procedimento e Análise

• Preparação de corpos de prova retangulares (127 x 12.7 x 3.2 mm ±0.1 mm)

• Condicionamento prévio (23°C ±2°C, 50% ±5% UR, 40h)

• Posicionamento sobre os apoios com vão específico calculado (L/h ≥ 16)

• Aplicação de carga a velocidade constante determinada pela equação: R = ZL²/6h Onde: R = taxa de deformação (mm/min) L = span de suporte (mm) h = espessura do corpo de prova (mm) Z = taxa de deformação da fibra externa (0.01 mm/mm/min)

Para contextualizar esta propriedade em termos práticos, considere uma régua plástica apoiada em suas extremidades: a resistência à flexão representa a resposta do material à deformação elástica sob carga distribuída. Esta analogia, embora simplificada, ilustra o comportamento fundamental mensurado pelo ensaio.

Resistência à Tração no Escoamento (ASTM D638 / ISO 527)

A resistência à tração no escoamento constitui um parâmetro crítico que delimita a transição entre o regime elástico e plástico do material, caracterizando o início da deformação permanente na estrutura molecular do polímero.

Equipamento e Especificações Técnicas

• Máquina universal de ensaios com capacidade e resolução adequadas (±0.5% da carga máxima)

• Sistema de garras pneumáticas ou mecânicas com pressão controlada

• Extensômetro classe B-1 ou superior (precisão de ±0.5%)

• Sistema de aquisição de dados com taxa mínima de 100 Hz

Metodologia e Parâmetros de Ensaio

• Corpos de prova Tipo I para materiais rígidos (165 x 19 x 3.2 mm ±0.1 mm)

• Alinhamento crítico (<0.1° de desvio)

• Velocidade de ensaio determinada pela especificação do material (típicamente 50 mm/min)

• Registro contínuo da curva tensão-deformação até o ponto de escoamento definido como: 

σy = F/A₀

Onde:

σy = tensão de escoamento 

F = força máxima antes do escoamento 

A₀ = área inicial da seção transversal

Em termos práticos, este comportamento pode ser observado em um cabide plástico sob carga: inicialmente, o material resiste elasticamente até atingir seu limite de escoamento, após o qual ocorre deformação permanente caracterizada pela reorganização das cadeias poliméricas.

Alongamento no Escoamento (ASTM D638 / ISO 527)

Procedimento e Medição

• Utiliza o mesmo ensaio da resistência à tração

• Medição da deformação no ponto de escoamento

• Cálculo do percentual de alongamento

• Registro da deformação permanente

2. Correlação entre Propriedades e Aplicações Práticas

Interrelação das Propriedades

As três propriedades estudadas estão intimamente relacionadas e seu entendimento conjunto é fundamental para o desenvolvimento de produtos. Por exemplo, em uma peça automotiva como um painel de instrumentos:

• Módulo de Flexão: Determina a rigidez do painel, evitando deformações sob seu próprio peso

• Resistência à Tração: Garante que o painel suporte os esforços de montagem

• Alongamento: Permite absorção de impactos sem ruptura

Exemplo Prático: Painel Automotivo

Considere um painel de instrumentos que precisa:

• Manter sua forma (alto módulo de flexão)

• Resistir aos esforços de montagem (resistência à tração adequada)

• Não quebrar em caso de impacto (alongamento suficiente)

3. Comparativo entre Polímeros

Plásticos Commodities vs. Engenharia

Módulo de Flexão Típico (MPa)

• PP: 1.300-1.800

• PS: 2.300-3.300

• PA6: 2.800-3.200

• PBT: 2.500-2.900

Resistência à Tração no Escoamento (MPa)

• PP: 25-35

• PS: 40-60

• PA6: 70-85

• PBT: 50-60

Alongamento no Escoamento (%)

• PP: 8-12

• PS: 2-3

• PA6: 4-5

• PBT: 3-4

4. Curiosidades Técnicas

Analogias do Dia a Dia

• Módulo de Flexão: Compare diferentes réguas escolares - as mais rígidas têm maior módulo

• Resistência à Tração: Pense em um lacre de garrafa PET - ele resiste até certo ponto antes de deformar

• Alongamento: Observe um elástico de borracha vs. um clips plástico - diferentes capacidades de alongamento

Conclusão

A compreensão destas propriedades mecânicas é fundamental para o desenvolvimento de produtos e a seleção adequada de materiais

. 

Para se manter atualizado sobre este e outros temas técnicos relevantes para a indústria de transformação de plásticos, convido você a visitar sempre o meu site www.shtmindustrial.com.br.

Referências Bibliográficas

ASTM D638-14. Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. West Conshohocken: ASTM International, 2014.

ASTM D790-17. Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. West Conshohocken: ASTM International, 2017.

ISO 527-1:2019. Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles. Geneva: International Organization for Standardization, 2019.

ISO 178:2019. Plastics — Determination of flexural properties. Geneva: International Organization for Standardization, 2019.

BRYDSON, J. A. Plastics Materials. 7. ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1999.

CANEVAROLO JR., Sebastião V. Ciência dos Polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. 2. ed. São Paulo: Artliber, 2006.

MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introdução a Polímeros. 2. ed. São Paulo: Blucher, 1999.

MANRICH, S. Processamento de Termoplásticos. 2. ed. São Paulo: Artliber, 2013.