PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE ACRÍLICO

1. INTRODUÇÃO

Os plásticos são substâncias formadas através dos derivados do

petróleo e compostos por cadeias de polímeros, ou seja, cadeias de

macromoléculas com repetição periódica, sendo formados por monômeros. Um

exemplo de plásticos que obedece estas características é o acrílico. Ressalta-

se que tais compostos dividem-se em dois grandes grupos: os termoplásticos e

os termorrígidos.

Os termoplásticos são plásticos que quando submetidos a altas

pressões e temperaturas permitem alterações físicas, como a modelagem ou a

fundição, o que possibilita seu reaproveitamento sem perda da composição

química original. Já os termorrígidos são aqueles que quando submetidos a

altas temperaturas e pressões alteram sua composição química, o que impede

o reaproveitamento destas substâncias. A fim de esclarecer o que são

plásticos, ressaltam-se as seguintes definições:

Monômeros: grosso modo, são moléculas simples e pequenas que

possuem capacidade de ligação com outras moléculas, seja de mesma

substância ou de substância diferente, para assim formar cadeias longas, as

denominadas “macromoléculas”.

Polimerização: quando ocorre o processo anteriormente descrito, a

ligação de monômeros para a formação de cadeias de macromolécula ou

cadeias longas de moléculas denomina-se tal processo como sendo uma

“polimerização”.

Polímeros: quando o processo de formação de macromoléculas ocorre

através da polimerização e há um conjunto de duas ou mais unidades químicas

de repetições básicas e periódicas (ou mero) têm-se um polímero.

Realizada tal separação conceitual, explana-se que o acrílico ou PMMA

já era conhecido em 1843, porém sua expansão e estudo somente começaram

em 1901 quando o doutor Otto Rohm iniciou os estudos sobre o monômero de

acrílico, na Alemanha. Depois em 1927 a Rohm & Haas começou a produzir o

Metacrilato de Metila industrialmente, e em 1932 o cientista inglês Crawford

descobriu um método pratico de gerar o PMMA. Atualmente é fornecido na

forma de grânulos, que ao transformarem-se em chapas podem ser moldadas

e utilizadas em diversas áreas.

O termoplástico formado por polímeros de polimetilmetacrilato (PMMA),

como ilustra a figura 1, mostrou-se um dos plásticos com maior potencial e

versatilidade da atualidade, afinal há uma vasta gama de aplicações para este

plástico, podendo ser utilizado tanto na indústria automotiva para a produção

de displays e faróis, quanto em decorações, afinal há uma grande diversidade

de cores e formas disponíveis no mercado.

Figura 1 – Polimetilmetacrilato (PMMA)

Fonte: COLEGIO WEB. Polimetilmetacrilato (acrílico, plexiglass). Disponível em:

<www.colegioweb.com.br>. Acesso em: 20 de set de 2012.

O composto de fórmula química C5O2H8 é formado pelo monômero metil

propenoato de metila, esta substância consiste em uma série de pequenas

moléculas que irão se ligar a fim de formar uma cadeia de moléculas longas

formadas por estes monômeros que em um processo denominado

polimerização, e já explicado, irão se associar, formando assim

macromoléculas que irão se repetir periodicamente, caracterizando os

chamados “polímeros”.

Suas principais aplicações são em utensílios domésticos, como potes,

copos, talheres e pratos; decorativos, como jarros, esculturas, porta-retratos;

para construção civil, como janelas, box, divisórias e gabinetes;

eletroeletrônicos, como gabinete para computadores, teclados, displays; e na

indústria automobilística são utilizados para fabricação de lanternas e painéis

de utilidades.

Baseando-se na revisão bibliográfica, este trabalho tem por objetivo

avaliar, além dos aspectos anteriormente explanados, os equipamentos

industriais utilizados por esta indústria com alto potencial e grande aplicação

cotidiana, assim como o processo de fabricação das chapas acrílicas

baseando-se nos dois métodos principais: cast e Extrusão. E por fim, ressaltar

as principais variáveis controladas ao longo do processo.

.

2. PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS DO ACRÍLICO

As principais características do acrílico são sua rigidez; transparência;

alta resistência mecânica; dificuldade em estilhaçar; facilidade de

transformação e reaproveitamento; fácil manutenção; alta durabilidade,

podendo durar até 10 anos, especialmente com relação duração das cores;

resistência química; alta resistência ao tempo e a fenômenos naturais, como

chuva, sol, poluição, etc.; Diversidade de cores; excelente faixa de

temperatura, de -40°C a 80°C.

Além de tais características, o PMMA possui ponto de ebulição de 101°C

e fusão de -48°C. É um péssimo condutor elétrico e térmico. É o melhor

transmissor e refletor de luz que os espelhos, sendo sua capacidade de

transmissão dos espectros da luz de aproximadamente 93%. Possui tempo de

degradação na natureza relativamente baixo. Sendo este atóxico, o que

permite uma série de aplicações, além da possibilidade de moldagem e

pigmentação.

O Acrílico então é:

Transparente quando exposto a altas temperaturas;

Imune a exposição de radiações solares, como UV e

Infravermelho;

Flexível quando exposto a altas temperaturas;

É considerado rígido;

E possui, relativa, baixa resistência a produtos químicos.

Quanto à resistência química do acrílico o INDAC (2012) pontua:

Boa resistência química a: ácidos diluídos (ex.: vinagre); Soluções de bases inorgânicas (ex.: amônia, água sanitária); Solventes orgânicos apolares (ex.: hexano, aguarrás, querosene); Bebidas

alcoólicas (Ex. cerveja, vinho, uísque, aguardentes, etc.); Xaropes alimentícios e farmacêuticos; óleos vegetais. Baixa resistência química a: Solventes aromáticos (ex.: benzeno, tolueno); Hidrocarbonetos clorados (ex.: CCl4); ácidos orgânicos (ex.: ácido acético); ésteres, cetonas; Graxas e óleos; Álcoois e Tiner (diluente de tintas); Soda cáustica.

Além de apresentar características que reforçam sua utilização no

mercado, o acrílico possui propriedades como:

Grande resistência mecânica;

Facilidade na manutenção;

Dificuldade em se estilhaçar;

Transparência quando expostos a radiação;

Estabilidade quando expostos ao ambiente;

Grande flexibilidade em altíssimas temperaturas;

Absorção de 2 a 100% da umidade relativa da água, o que gera

um aumento dimensional de, no máximo, 0,35%;

Resistência a certos produtos químicos;

Possui grande facilidade em reaproveitamento e/ou

transformação;

Possui alta durabilidade, podendo chegar até 10 anos de vida útil;

Alta resistência a fenômenos naturais, os intempéries;

Possui diversidade de cores, sendo difícil este se aproximar da

cor amarelada;

Possui excelente faixa de temperatura de -40ºC a 80ºC;

Possui péssima condutividade elétrica e térmica;

Melhor transmissor e refletor de luz que os espelhos, pois este

último é feito de vidro;

É anti-bactericida;

É atóxico.

E quanto às propriedades deste em comparação ao vidro a mesma

fonte, INDAC (2012), pontua:

Comparações do Acrílico com o Vidro: O acrílico tem menor resistência à tração e menor rigidez que o vidro; Em aplicações como vidraças, as chapas acrílicas necessitam de espessura 1,5 a 2,5

vezes maior que o vidro para manter a mesma rigidez; Possui boa resistência ao impacto, e na quebra a chapa acrílica não estilhaça como o vidro. O acrílico quebra em pedaços não cortantes e é um material sensível ao entalhe; Uma chapa acrílica tem a metade do peso de uma chapa de vidro de mesmo tamanho e espessura; Revela melhor resistência a choques térmicos que o vidro; Chapas acrílicas podem contrair ou expandir devido a mudanças de temperatura e umidade.

3. USOS DO ACRÍLICO

O metacrilato de metila é uma resina plástica que após passar por

diversos processos chega ao estado final, no qual o agora chamado

polimetilmetacrilato ganha o nome de acrílico. De acordo com o INDAC

(Instituto Nacional para o Desenvolvimento do Acrílico) todos os produtos

fabricados por parceiros, possuem a garantia de dez anos contra qualquer

dano acarretado por intempéries (chuva, radiação solar, ventos, umidade, etc).

Sendo que esta garantia estende-se para acrílicos coloridos, pois as tintas e

corantes utilizadas para colorar o PMMA garantem uma maior durabilidade e

resistência.

Por ser altamente moldável ele é utilizado largamente na decoração de

interiores, pois é capaz de assumir diversas formas, como luminárias, móveis,

como cadeiras mesas, boxes, divisórias e balcões. Em utensílios domésticos o

acrílico se transforma em copos pratos e talheres, e por ter uma transparência

e capacidade ótica notável ele é utilizado bastante em vidraças, tanto de portas

quanto de janelas, já que a luz incidente é espalhada para todas as direções

por meio da reflexão, trazendo assim beleza e brilho aos exteriores.

Sua alta resistência mecânica é responsável por uma maior

durabilidade evitando assim a necessidade de precauções para uma série de

atividades que poderiam reduzir a vida útil de um vidro, mas que não danificam

a vida útil do acrílico. Atualmente, desenvolvem-se tecnologias de produção de

acrílico espelhado, o que consequentemente levará à substituição quase total

dos frágeis espelhos feitos de vidro.

O acrílico também é utilizado na indústria. Podendo ser aplicado como

display de proteção de instrumentos de medição, Equipamentos de Proteção

Individual (EPI), assim como em tubulações acrílicas e uma diversidade de

equipamentos, variando apenas com a necessidade. Pode ser utilizado em

automóveis protegendo os medidores de velocidade, gasolina e outros, e

exteriormente o acrílico é empregado na proteção das lâmpadas dos faróis.

Ele também é utilizado na arte, podendo-se criar estátuas, moldes,

móbiles e outros tipos de arte, incluindo uma que é originária de um efeito

denominado crazing, este fenômeno consiste imposição do acrílico a altas

tensões com o objetivo de gerar rachaduras internas e que serão utilizadas

como espécies de “raios coloridos”, este fenômeno irá prejudicar a resistência

do plástico, fazendo rachaduras de acordo com a passagem da tensão

deixando, assim, a peça frágil, e mais propensa a quebras.

O acrílico também é utilizado em instrumentos musicais, sendo que era

moda nos anos 70 possuir uma bateria feita em acrílico, graças à influência de

bandas como Led Zeppelin que utilizavam este tipo de instrumento, porém com

a chegada dos anos 90 a bateria de acrílico caiu em desuso retornando

somente nos tempos atuais a moda. A bateria de acrílico é mais cara que a de

madeira pelo fato de que ela é mais resistente ao desgaste e não sofre stress

causado pelo uso da bateria. Sendo o resultado sonoro muito superior à

bateria comum, atualmente são feitos testes para produzir, além de baterias,

guitarras e baixos de acrílico.

Outra área em que o uso do acrílico está virando inovação é no setor da

moda, no qual além dos acessórios de acrílico estão sendo utilizadas

passarelas, com placas de acrílico que expõe as novas tendências dos

estilistas.

Uma área em que o acrílico não pode ser utilizado é na área química na

qual os vidros são utilizados em béqueres, tubos de ensaio e outros, porque

apesar do acrílico ser resistente a diversas substâncias químicas, a maioria das

substâncias manipuladas em laboratório causa sérios danos à estrutura

acrílica, então por isso não seria viável ter um material com pouca

aplicabilidade e com grande probabilidade de contaminação do material

manipulado.

Vê-se que o acrílico possui diversas aplicações e por isso é muito

utilizado, porém como plástico ele demora em torno de 400 anos para se

decompor na natureza e por isso necessita de um destino adequado após seu

uso e assim como outros plásticos necessita-se reciclar o acrílico. O Brasil

recicla cerca de duas mil toneladas ao ano, ainda existe um problema em

reciclar acrílico. O acrílico é utilizado para a produção de bens duráveis, então

como salientou Eduardo Baptista, um palestrante do 10º fórum Acrílico “É difícil

aumentar a reciclagem do acrílico, já que ele é usado na produção de bens

duráveis e só vai para o lixo quando o produto ao qual compõe quebra ou

chega ao final de sua vida útil”.

4. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE ACRÍLICO

O processo de fabricação de acrílico pode ser realizado de duas formas,

através do processo cast ou de extrusão.

4.1. MÉTODO CAST

O método cast divide-se em dois momentos: Produção do “Xarope”

Acrílico e produção das Chapas Acrílicas. O processo de produção do xarope é

caracterizado como sendo “processo contínuo”, este tipo de processo

caracteriza-se como tendo uma entrada e saída de produto de forma contínua.

Enquanto o segundo processo é “descontínuo”, neste há uma entrada de um

produto, porém o processamento deste para a próxima etapa é, em sua

maioria, demorado e necessita uma parada parcial do processo. Então, devido

a isso, a necessidade e dependência direta das outras etapas do processo

para a continuidade do mesmo, que este processo é denominado

“descontínuo”.

4.1.1. “Xarope” Acrílico

O processo de produção do “xarope” acrílico será responsável, também,

pela sua classificação enquanto polímero. O processo de fabricação do acrílico

começa quando o MMA destilado (ácido acrílico separado do álcool) é enviado

aos pré-emulsores. Estes equipamentos contém soluções com aditivos que vão

iniciar o processo de polimerização, como iniciadores e plastificantes.

O processo ocorre com a inserção por meio do pré-emulsor do MMA

destilado e filtrado, juntamente com o iniciador (o álcool) e plastificantes no

Reator responsável por iniciar o processo de pré-polimerização. A reação entre

este ácido e o álcool irá resultar nos denominados ésteres. Esta reação só

ocorrerá, pois o ácido acrílico (MMA) é um ácido carboxílico, o que permite,

quando em reação com o álcool, gere os denominados ésteres.

Dentro do reator, o MMA irá reagir com o álcool e plastificadores em alta

temperatura, enquanto é misturado pelo próprio reator industrial para, assim,

efetuar a homogeneização dos ésteres com os plastificadores e forma a nova

sustância pré-polimerizada. Além desta substância, há ainda a liberação de

condensando que é geralmente descartado, pois não há uma utilização

específica para tais substâncias neste processo.

Após a homogeneização total da substância e encaminhamento do

condensando, o produto será levado por meio de tubulações industriais a um

tanque misturador onde será novamente homogeneizado, porém desta vez

com Nitrogênio a baixas temperaturas. Se antes era necessário calor e

misturadores, agora, serão utilizados baixas temperaturas e misturadores.

Após a uniformização deste novo composto, será efetuada a filtragem da

nova substância, tanto para retirar algum sólido em suspensão originário do

processo, quanto para retirar todas as impurezas, afinal para que haja uma

chapa acrílica de alta qualidade sem bolhas e rachaduras, é indispensável que

o produto final esteja completamente homogeneizado.

Quando concluído o processo de filtração da nossa substância, têm-se

então como produto final o “xarope” Acrílico ou o pré-polímero. O resultado final

será, logo após a conclusão, encaminhando para a área de fundição, isto

ocorrerá por meio de tubulações ou caminhões pipa, sendo que o produto que

não será utilizado para a fábrica naquele momento irá para Tanques de

Armazenamento.

Importante salientar que ao longo do processo as principais variáveis

controladas foram temperatura, pressão e vazão, havendo necessidade de

controlar o nível apenas nos tanques de armazenamento, pois ao longo do

processo como é caso dos reatores e pré-emulsores há necessidade de se

controlar a temperatura e consequentemente, a pressão. Além de,

especialmente nos pré-emulsores, haver uma necessidade de se controlar a

vazão.

No caso dos tanques, no primeiro há necessidade de controle de

temperatura e pressão indispensavelmente, já que está lidando com

baixíssimas temperaturas. Enquanto, a vazão e nível são indispensáveis por

ser um tanque. Já no segundo, é necessário o controle do nível, pois após o

processo a temperatura e pressão não são tão consideráveis. A Figura 2 ilustra

um fluxograma do processo anteriormente descrito, enquanto a Figura 3 traz

uma malha simples do processo de fabricação da substância.

Figura 2 – Fluxograma do processo de Fabricação do “Xarope” Acrílico

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>. Acesso em: 18 de set de 2012.

Figura 3 – Malha Simples do processo de Fabricação do “Xarope” Acrílico

Fonte: Autoria Própria

4.1.2. Chapas Acrílicas

Com o encaminhamento do “xarope” à área de fundição, inicia-se o

processo de fabricação das chapas acrílicas. Este processo inicia-se com a

limpeza e secagem total de placas de vidro de alta qualidade que serão

utilizadas para fazer os moldes das placas de acrílico. A diferença de altura

entre elas corresponderá à espessura do acrílico, enquanto seu comprimento

será correspondente ao comprimento da placa de PMMA.

Após designar-se qual será a espessura e comprimento da placa,

através do molde de vidro que será posto de forma perpendicular e paralela ao

outro, realiza-se o selamento lateral e inferior do molde por meio de gaxetas e

grandes parafusos, este processo é expresso pela Figura 4. Será mantida

apenas a abertura superior do molde sem selamentos, pois será por esta que o

“xarope” acrílico será inserido.

Figura 4 – Disposição e selamento das placas de vidro que compõe o molde da chapa acrílica

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>. Acesso em: 18 de set de 2012.

Realizado o selamento das chapas de vidro, encaminha-se esta para o

local onde será inserido o xarope. Enquanto o xarope preenche toda área

interna do molde, inicia-se o selamento da área superior, que só poderá ser

concluído após o preenchimento completo do molde, quando será efetuado,

por meio de um sistema automático, um processo de (re)distribuição do xarope

dentro da área projetada, para evitar a formação de bolhas dentro deste.

Ressalta-se que até este momento todo o processo foi feito de forma

manual, fosse o posicionamento das placas de vidro para elaboração dos

moldes, fosse o selamento ou o preenchimento destes. Com as exceções do

transporte, que é feito de forma automática, mas sob supervisão humana, e da

(re)distribuição do xarope dentro das chapas, que, também, é feita de forma

automática, mas sob supervisão humana.

Após a inserção do xarope frio dentro do molde e do total selamento

deste, as placas serão organizadas em lotes para que assim possam ser

encaminhadas à autoclave. A Autoclave, ilustrada na Figura 5, é um

equipamento industrial utilizada para o aquecimento massivo de, geralmente,

sólidos. Este equipamento seria como um forno, porém com potencial de

aquecimento menor.

Figura 5 – Autoclave com lote de chapas acrílicas dispostas interna e externamente

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>. Acesso em: 18 de set de 2012. (Imagem originária de um print realizado em um dos vídeos da mesma empresa, sendo que esta imagem foi editada).

Neste equipamento irá iniciar-se o processo de polimerização que dará

origem, de fato, as chapas acrílicas em sua forma perfeita. Além de

autoclaves, pode-se efetuar este processo de polimerização em tanques de

água quente e estufas. No caso específico das autoclaves “a polimerização se

dá a uma temperatura de 90ºC, com pressão de 5 Kgf /cm2, enquanto que nos

tanques e estufas a temperatura atinge 70ºC à pressão atmosférica” (INDAC,

2012).

Após a conclusão do processo de polimerização do xarope, têm-se

como resultado final as placas de acrílico. Porém, para se ter acesso a estas é

necessário retirar os lotes da autoclave por meio de gingastes, ilustrado na

Figura 5) e retirar cada placa de forma individual, para só após retirar os

selamentos e a placa superior e ter acesso a placa de acrílico de alta

qualidade.

Contudo, o processo só chega ao fim após o transporte destas placas

para a área onde serão inseridos filtros de proteção, ilustrado na figura 6, e

finalmente estas serão armazenadas de acordo com suas especificações,

como coloração, espessura e comprimento.

Ressalta-se que as principais variáveis controladas neste processo são,

no caso do preenchimento dos moldes, vazão e pressão, já que a vazão irá

controlar a qualidade da chapa acrílica, afim de não haver bolhas, enquanto a

pressão é necessária para evitar o rompimento do vidro que compõe o molde.

Já na no caso da Autoclave, controla-se indispensavelmente temperatura e

pressão, por motivos óbvios. Todo o processo é representado pelo fluxograma

disposto na Figura 6.

Figura 6 – Fluxograma do processo de fabricação das chapas acrílicas

Fonte: Autoria Própria.

Preparação dos Moldes

de Vidro

Encaminhamento dos Moldes prontos e

Selados para o processo de

Polimerização na Autoclave

Início do Processo de

Fundição

Transporte e separação das

chapas de acrílicos

Selamento externo com

filmes de proteção

Chapa de Acrílico Pronta.

4.2. MÉTODO DA EXTRUSÃO

O processo de extrusão é totalmente contínuo, porém diferente do

primeiro que utilizava como matéria prima o “xarope” acrílico em forma líquida,

este utilizará da resina acrílica em forma de grânulos ou pó. Tais grânulos são

produzidos no estado da Bahia e distribuídos para todo o país e mundo.

A fabricação inicia-se com a secagem dos grânulos através de um

desumidificador que irá aquecê-lo a uma temperatura de 80°C por oito horas,

até que os grãos estejam completamente secos. Esta característica é

importante, pois se estes não estiverem completamente desumidificados não

será possível produzir o “gel” acrílico sem bolhas e que permite a geração de

acrílicos de alta qualidade.

Com a resina completamente seca é possível iniciar o processo de

fabricação deste “gel”. Para realiza-lo são necessários dois equipamentos: uma

extrusora e calandra, o processo completo é expresso na figura 7. No caso da

primeira ela irá efetuar o trituramento, locomoção e superaquecimento da

resina, para em seguida, já na forma de gel, dará a forma de uma espécie de

“tecido”, para que em seguida a calandra efetue a modelagem deste.

Figura 7 – Processo de fabricação das chapas acrílicas pelo método da extrusão

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>.

Acesso em: 18 de set de 2012.

De forma detalhada, figura 8, uma extrusora é um equipamento

composto por um silo onde será inserida e encaminhada, para a área interna, a

resina acrílica. Já imersa no interior da extrusora, a resina será triturada pelo

parafuso sem-fim, enquanto este ajuda na locomoção do fluido em direção ao

bocal de inserção, porém a medida que a resina vai sendo tritura e se

aproximando do bocal, ela é superaquecida à uma temperatura de 250°C.

Figura 8 – Processo de fabricação das chapas acrílicas pelo método da extrusão

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>.

Acesso em: 18 de set de 2012.

Este superaquecimento irá ajudar no processo de locomoção, trituração

e, principalmente, modelagem da resina, aliás, do acrílico. Pois após este

processo de trituragem e superaquecimento, o resultado final será o acrílico.

Com a conclusão destas atividades, a resina já completamente fluida é

encaminhada ao bocal, onde irá ser inserida no molde.

Neste ponto, há a necessidade de fazer uma separação conceitual. Este

tipo de equipamento pode ser utilizado de duas formas: para produção de uma

espécie de “tecido” feito de acrílico, ou para a produção de peças específicas.

Em ambos os casos o que varia será o processo seguinte. No caso da primeira

haverá a necessidade da utilização calandra, enquanto, no caso da segunda

não há necessidade da utilização da calandra, pois o produto final é o

resultante da forma que foi especificada no molde.

Realizada tal separação, explanam-se ambos os métodos. Quando o

objetivo for a criação de chapas acrílicas, há a necessidade da utilização da

calandra, pois o “gel” será encaminhado para moldes que formarão uma

espécie de tecido, esse tecido irá tomar forma, espessura e tamanho quando

efetuar o processo de calandragem. Este processo consiste na passagem do

material por uma série de rolos compressores que darão a forma desejada às

chapas.

Enquanto o primeiro método utilizará da calandra, o segundo método irá

utilizar do sistema de moldagem da própria extrusora, pois nos moldes há um

sistema de resfriamento que possibilitará a transformação do gel em algo

completamente novo, afinal após dar a forma desejada à resina, é possível

efetuar o resfriamento de 250°C para uma temperatura um pouco inferior a

80°C, o que permite a solidificação do “gel”.

O segundo método é especialmente utilizado para a produção de

utensílios domésticos como taças, pratos, vasos, e outros. Pois é um sistema

ideal para diversos tipos de modelagem. Enquanto o primeiro será utilizado

especialmente para a fabricação de chapas acrílicas. Ressalta-se, por fim, que

em caso de formação de acrílicos coloridos, basta inserir na resina, já seca,

corantes da cor desejada. Sendo as principais variáveis controladas neste

processo temperatura e pressão. A Figura 9 ilustra um esquema simplista do

processo descrito.

Figura 9 – Esquema simplista do processo de fabricação das chapas acrílicas pelo método da extrusão

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>.

Acesso em: 18 de set de 2012.

4.3. COMPARAÇÃO ENTRE CHAPAS CAST E CHAPAS EXTRUSADAS

Fonte: Instituto Nacional de Desenvolvimento do Acrílico. Disponível em: <www.indac.org.br>. Acesso em: 18 de set de 2012.

4.4. NORMAS PARA CHAPAS ACRÍLICAS

Em maio de 2002 a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)

normatizou propriedades e regras tanto para a produção do acrílico quanto os

próprios acrílicos. Para tal, esta utilizou como base as normas da Organização

Internacional para Padronização (do original, International Standard

Organization – ISO). Foram sancionadas duas normas:

NBR-ISO 7823-1: Chapas de poli (metacrilato de metila) - PMMA: Tipos,

dimensões e características - Chapas Fundidas (Cast);

NBR-ISO 7823-2: Chapas de poli (metacrilato de metila) - PMMA: Tipos,

dimensões e características - Chapas Extrusadas, calandradas.

Dentre as diversas normatizações ocorridas, há uma que chama a atenção: a

norma para espessura das chapas.

Chapas fundidas ou “Cast”: Espessuras entre 2,0 a 25 mm, a variação é

definida pela fórmula, sendo e = espessura nominal, medida em milímetros.

Variação = +/- (0,4 + 0,1*e) (1)

Chapas Extrusadas: Espessuras entre 1,5 a 2,5 mm - variação admissível: +/-

10%; Espessuras entre 3,0 a 12,0 mm - variação admissível: +/- 5%.

5. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA PRODUÇÃO DE ACRÍLICO

5.1. MÉTODO CAST

Tubulações Industriais: o primeiro equipamento utilizado para o

processo de fabricação de acrílico em Cast é a tubulação. Indispensável para o

transporte de fluidos, este equipamento estará presente ao longo do processo.

Seja encaminhando o metílico do Methacrylate (MMA) para o reator de pré-

polimerização, seja para a inserção do xarope acrílico no molde de vidro. As

principais variáveis controladas neste equipamento são: pressão e vazão, mas

em casos específicos torna-se indispensável, também, a medicação da

temperatura.

Pré-Emulsor: Responsável por encaminhar o MMA destilado e o álcool

ao reator, sendo que este contém soluções com aditivos que vão iniciar o

processo de polimerização, como iniciadores e plastificantes. As principais

variáveis controladas são vazão e pressão.

Reatores: utilizados para iniciar o processo de pré-polimerização, este

equipamento irá efetuar a homogeneização e transformação do MMA com

plastificadores e catalisadores que resultarão, futuramente, no “xarope de

acrílico”, ou PMMA pré-polimerizado. Contém, internamente, misturadores e

sistemas de controle de temperatura. As principais variáveis controladas neste

equipamento são: temperatura e pressão, sendo importante também controlar

o nível e vazão.

Tanques Misturadores: Tanques responsáveis por efetuar a mistura da

nova substância saída dos reatores, à Nitrogênio. Esta mistura resultará em

uma nova substância, diga-se, a mais próxima do xarope, faltando apenas um

passo para a formação da substância final: a filtragem. As principais variáveis

controladas neste equipamento são: nível e vazão, mas é indispensável o

controle da temperatura e pressão dentro do tanque.

Filtros: Este é o último passo para a formação do “pré-polímero”.

Visando retirar resíduos de sólidos originários do processo inicial e que não se

dissolveram ao longo do processo de mistura, tanto pelo reator, tanto pelo

misturar, que este equipamento é utilizado. Afinal, para uma produção de

acrílico com excelente qualidade, é indispensável que o xarope esteja

completamente homogeneizado e fluido. A principal variável controlada é a

vazão.

Tanque de Armazenamento: Como o próprio nome já diz, é

responsável pelo armazenamento “xarope” acrílico não utilizado no processo. A

principal variável controlada é o nível.

Quanto ao Transporte: Após a conclusão da fabricação do xarope,

inicia-se o processo de transporte deste por meio de tubulações para a

indústria, enquanto, na indústria, são transportados os vidros, moldes e lote de

moldes preenchidos de xarope por meio de braços robóticos, guindastes,

empilhadeiras, roletes, carrinhos de mão, dispositivos de grab, paleteiros

elétricos e manuais, guinchos elétricos e, claro, tubulações. Sendo a função de

todos estes equipamentos comum: o transporte ao longo do processo, apesar

de alguns serem em terra e outros pelo ar.

Autoclave: Este equipamento é responsável pela polimerização do

xarope acrílico que estará preenchendo completamente os moldes de vidro

vedados. Validado este quesito estes equipamentos irão aquecer o produto a

ser polimerizado até que este atinja temperatura de 90ºC e a uma pressão de 5

kgf/cm². As principais variáveis controladas neste equipamento são:

temperatura e pressão.

5.2. MÉTODO DA EXTRUSÃO

Desumidificador: Responsável pelo aquecimento da resina acrílica à

uma temperatura de 80°C por oito horas, até que os grãos estejam

completamente secos. É indispensável para a produção de acrílico em alta

qualidade. As principais variáveis controladas são temperatura e pressão.

Extrusora: Este equipamento é responsável por triturar, aquecer e

preencher os moldes para a formação do acrílico. Apresenta papel fundamental

no processo, sendo, basicamente, o responsável pela transformação da resina

acrílica em acrílico. As principais variáveis controladas são: no caso do silo,

vazão; no caso da área interna, temperatura e pressão; do bocal de inserção

pressão, temperatura e vazão; enquanto no molde é indispensável controlar a

temperatura do sistema de resfriamento, e o nível do molde, assim como sua

pressão.

Calandra: Este equipamento será responsável por moldar as chapas

acrílicas, sendo responsável por sua espessura e comprimento. A principal

variável controlada é a vazão.

6. CONCLUSÃO

Ao longo deste trabalho foi possível conceituar o que são plásticos, suas

subclassificações e tipos. Assim como compreender o que são monômeros,

polímeros e o processo de formação deste, a polimerização. Conceituando

ésteres foi possível compreender a natureza termoplástica do acrílico, assim

como o porquê deste ser um polímero.

Devido a suas características é possível haver uma gama de aplicações

para este plástico, afinal sua alta resistência mecânica, rigidez, transparência,

assim como alta durabilidade e possibilidade de moldagem e coloração são

pontos favoráveis a sua aplicação doméstica, industrial, em construções civis,

eletroeletrônicos e empresas automobilísticas.

Enquanto suas principais propriedades químicas são: boa resistência

química, excelente faixa de temperatura, resistência a intempéries, melhor faixa

de transmissão dos espectros da luz, 93%. É atóxico e possui tempo

relativamente baixo de degradação na natureza, 400 anos. Pode ser reciclado

e reaproveitado.

Sendo que há dois métodos principais para a produção deste

termoplástico: o método de fundição ou cast e o método de extrusão. O

primeiro consiste na criação de um “xarope” acrílico originário da

homogeneização em alta temperatura do polímero MMA, álcool e

plastificadores. Que será seguido da uniformização em baixa temperatura do

novo produto à Nitrogênio em um tanque misturador.

Após a elaboração do xarope, elaboram-se moldes em vidro de alta

qualidade que serão preenchidos por este pré-polímero, a fim de iniciar o

processo de polimerização dentro de autoclaves que irão, por fim, originar o

acrílico. Sendo que o produto final será protegido por um filme de proteção

externo e em seguida armazenado segundo suas características como

espessura e cor.

Enquanto, o processo de extrusão irá iniciar-se com a secagem total de

grânulos de resina acrílica, para após inseri-lo em uma extrusora, onde serão

triturados, movidos e superaquecidos gerando assim uma espécie de “gel”

acrílico, que irá tomar a forma desejada pelo fabricante. Havendo neste caso

dois métodos, o que utilizam calandra e os que não utilizam.

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