O CONTROLE DE QUALIDADE NA MOLDAGEM COM RESINAS POLIESTER E GEL COATS

Waldomiro Moreira        Página         

VISCOSIDADE e TIXOTROPIA

Mecânica dos Fuidos, particularmente cinemática dos fluidos (Fluidodinâmica) é o ramo da física que estuda a viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento da matéria, ou seja, estudos das mudanças nas formas e no fluxo dos materiais, englobando todas estas variantes. Podemos então concluir que são ciências responsáveis pelos estudos do fluxo e deformações decorrentes deste fluxo, envolvendo a fricção a reologia do fluido.

Esta fricção ocorre internamente no material, onde uma camada de fluido possui uma certa resistência ao se deslocar sobre outra. Tudo isto envolve uma complexidade de fatores. O tamanho e geometria de cadeia é um exemplo possível. Enquanto solventes possuem uma viscosidade desprezível, temos também as resinas, com uma viscosidade elevada, graças ao tamanho de sua cadeia polimerizada. Ambos são compostos orgânicos, mas seus comportamentos são totalmente diferentes.

VISCOSIDADE É A QUANTIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA AO MOVIMENTO DE UM FLUIDO QUE PODE SER LÍQUIDO OU GASOSO.

• Viscosidade Aparente:  É aquela medida em um único ponto e através de cisalhamento constante. É expressa por unidades de Poise ou centiPoise (mPa/s). Utilizada na leitura de viscosidade de fluidos pseudo-plásticos. Viscosímetros: Brookfield, Haake.
• Viscosidade Cinemática: é aquela medida por um sistema de geometria que utiliza-se da gravidade para sua obtenção de medida. Medida por copos, tem como método a contagem, através de um cronômetro, do tempo gasto para o fluido escorrer pelo orifício inferior destes copos Ex. Copo Ford.
• Viscosidade Absoluta: é aquela que é medida por um sistema de geometria que não sofre influência da gravidade para a obtenção desta medida.

• Viscosidade na Tecnologia de Resinas, Gel Coat, Massas de Reparo e Acabamento

Este campo é de grande importância na tecnologia dos materiais acima, afinal, trabalha se com uma das principais características do material, ou seja, sua fluidez.

A viscosidade é a responsável por diversas características em uma resina. Uma alta viscosidade pode ser utilizada para a obtenção de moldados em processos mecanizados (SMC ou BMC)*. Em compensação, para aplicações usuais, as resinas devem possuir baixa viscosidade, afim de viabilizar a impregnação das fibras de reforço ou cargas minerais no processamento através de equipamentos ou ferramentas apropriadas. O aspecto final do Gel Coat também conta, pois a viscosidade ideal faz com que o mesmo tenha um bom alastramento, desaeração das micro-bolhas e sem escorrimento antes da gelatinização.

• Tipos de Viscosidade

Em Resinas, temos três tipos de viscosidades importantes: viscosidade newtoniana, não-newtoniana ou pseudo-plástica e tixotropia. Existem também outros tipos de comportamento reológico, como é o caso dos fluidos dilatantes, plásticos de Bingham e reopécticos, mas que não serão estudados nesta oportunidade.

• Fluidos Newtonianos 

É a reologia das resinas Poliester não tixotrópicas (reopecticas quando o índice tixotrópico é proximo de 1.1)  diluidas em estireno ou metacrilato de metila. Possuem a característica de variação de viscosidade relacionada com a variação de temperatura. Uma maior temperatura faz com que a viscosidade diminua, e vice-versa. É medida através de viscosímetros gravitacionais do tipo copo. Como exemplo de viscosímetros do tipo copo temos o Ford tipo 4 ou 6.

Para reduzir a viscosidade de uma resina poliester  utiliza-se o solvente reativo Estireno ou Metacrilato de Metila.

• Pseudo-Plásticos 

É o tipo de viscosidade encontrado nas formulações tixotrópicas - Gel Coats e massas plásticas ou resinas poliester altamente carregadas. A viscosidade varia de acordo com a taxa de cisalhamento. Uma maior taxa de cisalhamento mostra uma diminuição da viscosidade, e vice-versa. A temperatura aqui não possui o mesmo efeito que no caso anterior, possuindo um efeito muito reduzido. Pode ser medida através de viscosímetros do tipo Brookfield, onde uma haste com um disco é imersa no fluido. A resistência que o fluido, após estabilização,  mostra ao movimento é a viscosidade do material. A especificação do material varia de acordo com a rotação utilizada. Se utilizar uma rotação baixa, uma faixa maior de viscosidade é necessária, e vice-versa.

O Monômero de Estireno e Monômero de Metil Metacrilato possuem um grande poder de corte de viscosidade, sendo necessárias pequenas quantidades para se reduzir substancialmente a viscosidade.

• Tixotropia 

Encontrada nos diversos sistemas, é um comportamento que tem como principal característica a redução da viscosidade após um determinado tempo em cisalhamento constante. É muito comum em resinas destinadas aos processos de laminação manual e à pistola e Gel Coats não ocorrendo escorrimento em superfícies verticais ou inclinadas.O índice tixotrópico é resultante da divisão da viscosidade obtida a 6 RPM(**) dividido pela viscosidade obtida a 60 RPM(**)

(*) SMC – SHEET MOLDING COMPOUND (COMPOSTO DE MOLDAGEM NA FORMA DE FOLHA)     BMC – COLMPOSTO DE MOLDAGEM NA FORMA DE MASSA)

 (**) RPM - ROTAÇÕES POR MINUTO

MÉTODO DE ANÁLISE DE DETERMINAÇÃO DE VISCOSIDADE E TIXOTROPIA

- Aparelhagem: Viscosímetro Brookfield  (Aparelho eletro-mecânico - Analógico ou digital) que registra a força (torque) que é necessária para girar uma haste (spindle) de dimensões conhecidas, a uma velocidade constante, enquanto este estiver imerso na amostra do fluido.)

-Hastes (Spindle) adequados em função da faixa de viscosidade.

- Banho Termostatizado a 250C. 

- Recipiente (Copo Becker ou Similar).

- Cronômetro ou relógio com ponteiro de segundos.

- Bastão de vidro

-Termômetro

1. Introdução

Determinação de Viscosidade ou Índice Tixotrópico por meio de Viscosímetro Brookfield.

1. - Objetivo

A ser utilizado para Gel Coat Tixotrópico

Referência: “Localizador de Fator” da Tabela de Conversão de viscosidade Brookfield.

1. Procedimento

A) Para Produtos Tixotrópicos

1) Encha o recipiente até 2 cm da borda.

2) Ajuste a temperatura da amostra a 250C evitando contaminação da amostra. Confirme a temperatura do banho (250C).

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