Ensaios Destrutivos e Não Destrutivos em Polímeros

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Conhecendo o desempenho do 
material e de suas peças 
Você já se perguntou como poderia conhecer o desempenho 
de um determinado material ou de uma peça moldada em 
polímeros? Já teve algum problema de processo e ficou na dúvida 
sobre como identificar as causas e possíveis consequências? 
Recebeu informações de campo sobre peças falhando e precisou 
investigar e corrigir o problema? 
Seria interessante conhecer os principais ensaios que podem 
ser realizados em materiais e peças poliméricas e que poderiam 
ajudar a resolver as questões acima? Ainda mais, conhecer quais 
destes ensaios são destrutivos e quais são não destrutivos de forma 
que você possa optar por aquele que mais se adapta à sua 
situação? 
Na literatura e em trabalhos acadêmicos, você pode encontrar 
dezenas de ensaios de caracterização de materiais e peças 
plásticas. Técnicas que vão das mais simples às mais sofisticadas e 
que utilizam equipamentos caríssimos. Testes genéricos e que 
fornecem muitas informações e outros tão específicos que é até 
difícil entender para que servem na realidade. 
A literatura acadêmica sobre o tema descreve perfeitamente 
cada ensaio, os princípios físicos e químicos que tornam estas 
análises possíveis, os equipamentos envolvidos, interpretação dos 
resultados e algumas aplicações. 
Diferentemente desta, porém, minha intenção neste artigo é a 
de apresentar algumas técnicas mais comuns que são aplicadas no 
dia a dia para ajudá-lo a identificar as principais causas de 
problemas envolvendo o processo de transformação, qualidade da 
matéria prima e desempenho de peças em uso. 
 
 
 
Vou te apresentar brevemente cada técnica, o equipamento 
envolvido e o princípio de funcionamento. Mas a maior parte do 
tempo, vou dedicar a descrever exemplos da aplicação destas 
técnicas e como me ajudaram a solucionar casos reais. Dessa 
forma, meu objetivo é que você possa ter insights de como estes 
testes podem ajudá-lo no SEU dia a dia. 
Diferenciação – ED/END 
Primeiramente creio ser pertinente fazer uma breve 
diferenciação entre os Ensaios Destrutivos – ED e os Ensaios Não 
Destrutivos – END. Essa diferenciação é útil, na prática, para que 
você saiba quais consequências esperar para as amostras 
ensaiadas, definir a ordem de ensaios (no caso de várias análises 
serem necessárias) e até optar por utilizar estes ensaios como 
método de controle de qualidade ”on line” ou ”off line”. 
Ensaios destrutivos são aqueles que causam alterações na 
forma, dimensão ou propriedades físico/químicas da amostra 
ensaiada. Já os ensaios não destrutivos são aqueles que preservam 
as características citadas acima permitindo que as amostras sejam 
ensaiadas novamente por outras técnicas e, caso as amostras 
sejam peças, sejam até mesmo enviadas para a aplicação final. 
Destaquei a palavra ”amostra” no parágrafo anterior pois 
alguns testes, principalmente os não destrutivos, apesar de 
manterem a integridade da amostra, nem sempre permitem que 
peças inteiras sejam analisadas – dada a grande variedade de 
dimensões de peças plásticas. Algumas técnicas como a 
Espectroscopia Infra Vermelho por Transformada de Fourier – FTIR, 
possuem uma capacidade limitada para a dimensão da amostra a 
ser analisada. 
 
 
 
Nestes casos, apesar de a amostra em si permanecer 
inalterada e poder ser analisada e manuseada posteriormente, a 
depender da dimensão da peça, pode ser necessário remover um 
pedaço dessa peça para a realização do ensaio. Sendo assim, a 
peça, em si, foi sim danificada. 
De qualquer forma essa distinção é importante para a decisão 
de aplicar as técnicas apresentadas em função da necessidade de 
novos ensaios, manuseio, armazenamento para referência ou 
mesmo utilização das amostras utilizadas. 
A seguir descrevo alguns ensaios de cada categoria. 
Ensaios Destrutivos 
Conforme a descrição anterior, estes são os ensaios nos quais 
há alteração de forma, dimensional, ou de propriedades físico-
químicas das amostras. Em geral, ensaios para avaliação das 
propriedades mecânicas costumam ser desta categoria – embora 
existam alternativas sofisticadas (que não serão tratadas neste 
artigo). 
DSC e TGA 
Differential Scanning Calorimetry e Thermogravimetrical 
Analysis – duas técnicas de caracterização térmica de materiais 
poliméricos. Utilizo estas duas técnicas constantemente com meus 
clientes na investigação de problemas de vários tipos. 
A DSC é basicamente um ensaio de identificação de transições 
térmicas nos materiais – Tg e Tm. O equipamento utilizado aquece 
uma pequena amostra do material (poucos mg) e mede a energia 
absorvida pela amostra ao longo deste aquecimento. À medida que 
ocorrem as transições moleculares o fluxo de energia é alterado e 
um gráfico contendo picos de transição é gerado (Figura 1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esta técnica permite a identificação do tipo de material 
utilizado na amostra em análise. Muito útil, portanto, em 
engenharia reversa e na investigação de possíveis trocas de 
material ou contaminações. 
Porém este ensaio permite muito mais. Picos fora dos pontos 
previstos (para materiais conhecidos) podem indicar problemas de 
processo como moldes frios ou presença de tensões residuais. Além 
disso, a área dos picos de fusão e cristalização podem ser utilizados 
como estimadores da cristalinidade do material. 
Já a TGA é utilizada na investigação de composição do 
material. Especialmente para cargas inorgânicas que não se 
decompõem com o aquecimento. Outros tipos de cargas, aditivos e 
mesmo misturas de materiais também podem ser identificados por 
esta técnica mediante a alteração da atmosfera presente na câmara 
de ensaio (oxidante, inerte, etc). 
São ensaios bastante simples e relativamente rápidos e que 
permitem uma série de conclusões a respeito da formulação, 
identificação do material e até mesmo parâmetros de processo. 
Figura 1 - Exemplo de curva de DSC 
 
 
 
Viscosidade 
Existem diversas formas de medir a viscosidade de polímeros 
– viscosidade intrínseca, viscosidade relativa, viscosidade de 
fundido. Porém a que mais utilizo na investigação de problemas de 
processo, qualidade de material ou falhas em peças é a viscosidade 
do fundido. 
Especialmente útil pois é a que mais se aproxima da 
viscosidade do material durante o processo de transformação. 
Especialmente para materiais de engenharia e reforçados com fibras 
de vidro ou outras cargas. Este ensaio é realizado em um reômetro 
capilar (Figura 2) com taxa de cisalhamento controlada e pode 
gerar uma infinidade de resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
A maior utilização deste ensaio é na investigação de possíveis 
degradações. A viscosidade está intimamente ligada ao peso 
molecular dos polímeros – quanto maior o peso molecular (maior 
comprimento médio das moléculas) maior a viscosidade. Sendo 
assim, medir a viscosidade, indiretamente, é medir o comprimento 
das moléculas do material. Como a degradação nada mais é do que 
a quebra molecular, pode-se ter uma correlação bastante 
interessante com este ensaio. 
Figura 2 - Reômetro capilar. 
 
 
 
Em geral uma retenção de viscosidade menor do que 70 % 
pode ser indicativa de degradação no material. Esta avaliação é 
realizada comparando-se a viscosidade do material virgem com a 
viscosidade da peça em análise (moendo a peça e analisando a 
viscosidade deste material moído). 
Caracterização mecânica – impacto e tração 
Geralmente realizado em corpos de prova padronizados o 
ensaio de impacto visa caracterizar as matérias primas (polímero) 
quanto à sua capacidade de absorção de energias de impacto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 - Equipamento para realização do ensaio de 
resistência ao impacto 
Figura 4 - Diferenciação entre impacto Izod e Charpy 
 
 
 
Quando realizado em corpos de prova, deve-se tomar o 
cuidado de comparar normas iguais e procedimentos iguais.Existem dois tipos comuns de metodologias padronizadas nas 
normas ISO e ASTM para testes de impacto – Izod e Charpy. A 
diferença entre ambos é quanto à forma de apoio dos corpos de 
prova no dispositivo – o que gera resultados diferentes. Também há 
a questão de realizar os testes com ou sem entalhe. 
Outra forma de caracterização mecânica são os ensaios de 
tração realizados em dinamômetro. Também realizados em corpos 
de prova padronizados estes ensaios trazem como resultado as 
curvas tensão x deformação. 
Em geral os testes de impacto padronizados são destinados à 
geração de dados de resistência mecânica para matérias primas. 
Estes dados orientarão o processo de seleção de materiais e 
servirão de base para que projetistas dimensionem peças e 
componentes para a obtenção das resistências desejadas. 
É possível, porém, a realização de ensaios mecânicos não 
padronizados ou com normas específicas para cada aplicação. Tive 
experiências com clientes que testavam os galhos dos seus 
produtos num equipamento de impacto com o único intuito de 
avaliar o processo de secagem (uma vez que se este falhar a 
resistência ao impacto é grandemente afetada em muitos 
materiais). 
Para embalagens e outros produtos específicos também é 
possível a realização dos drop tests. Este teste é uma simulação de 
queda do produto moldado para avaliação das consequências. 
Frascos e garrafas podem ser preenchidos com líquidos e 
derrubados de alturas específicas para avaliação, outros produtos 
podem requerer quedas em posições específicas e em superfícies 
diferenciadas também. 
 
 
 
Testes de tração não padronizados também podem ser 
realizados em filamentos, tubos e mangueiras para avaliação das 
propriedades destes produtos. Embora para muitas aplicações 
técnicas existam normas para estes testes, como método de 
controle de qualidade rápido podem ser realizadas algumas 
adaptações. 
Análise micro estrutural 
Esta é uma das análises mais interessantes no meu ponto de 
vista. Basicamente uma inspeção visual por meio de microscópios 
óticos de regiões de interesse de uma peça. Áreas que 
apresentaram ou têm potencial de quebra podem ser avaliadas por 
esta técnica. 
Consiste em cortar a peça na região a ser analisada, e fatiar a 
face cortada. Esta fatia de espessura micrométrica é colada a uma 
lâmina de microscópio e utilizando diferentes técnicas de iluminação 
são geradas imagens bastante interessantes, reveladoras e até 
mesmo bonitas (Figura 5). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Você pode encontrar inúmeras informações nas imagens 
como ilustrado na Figura 5. De não homogeneidade de materiais, 
Figura 5 - Imagens de análise microestrutural 
 
 
 
pigmentos e aditivos, passando por vazios internos e linhas de 
emenda, até as estruturas cristalinas e tensões residuais. 
Muito útil na investigação de falhas de peças em campo esta 
técnica pode ser atrelada a outras como as que você verá nos 
ensaios não destrutivos a seguir. Também permite a realização de 
medições em camadas de filmes de embalagens e outros detalhes 
que se fizerem necessários. 
Ensaios Não Destrutivos 
Importante lembrar que estes ensaios são os que preservam 
as características e propriedades da amostra ensaiada. 
Inspeção visual 
Uma das técnicas mais simples, porém mais usadas e muito 
poderosa. A inspeção visual pode identificar rapidamente uma série 
de problemas e dar indicação de muitas causas possíveis de falhas 
em peças plásticas. 
Itens como descoloração, manchas, pontos pretos, alterações 
de rugosidade e textura, presença de rechupes e linhas de emenda 
são facilmente identificados por um inspetor qualificado. 
Aliada à inspeção visual deve estar a análise crítica do 
problema – ocorre há muito tempo? sempre na mesma posição? na 
mesma cavidade ou em todas? ocorre a intervalos regulares? está 
associada a alguma falha conhecida? 
Umidade – Karl Fischer 
De longe uma das técnicas que mais utilizo com meus clientes 
é a avaliação do teor de umidade das amostras em materiais 
higroscópicos como nylons e poliésteres. Causa número 1 de 
problemas de moldagem e de falhas de peças com estes materiais, 
a medição do teor de umidade deve ser uma preocupação constante 
nos moldadores destas resinas. 
 
 
 
Embora existam várias formas de se avaliar o teor de 
umidade em um polímero – o mais comum sendo por diferença de 
massa, o método mais preciso e confiável é a titulação 
potenciométrica da solução de Karl Fischer (Figura 6). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esta técnica consiste em titular uma solução contendo iodo à 
medida que gases de arraste borbulham na mesma. Estes gases por 
sua vez são provindos de um forno que aquece a amosrta a ser 
analisada, voláteis e umidade são evaporados e arrastados pelos 
gases. A umidade (e só a umidade) reage com a solução alterando 
seu potencial elétrico proporcionalmente à quantidade reagida. Ao 
medir esta variação é possível determinar com precisão a 
quantidade de água arrastada. 
Este tipo de análise é fundamental para estudar a eficiência 
de processos de secagem de materiais plásticos e como parte da 
investigação de falhas em peças moldadas com materiais 
higroscópicos. 
Sempre recomendo aos meus clientes que moldam estes 
materiais que possuam algum método de avaliação da umidade. 
Figura 6 - Equipamento para 
avaliação de umidade pelo 
método de Karl Fischer 
 
 
 
Tanto para controle de seus processos quanto para maior agilidade 
na tomada de ações corretivas. 
Espectroscopia de Infra Vermelho e Fluorescência de Raios X 
Duas técnicas de química analítica para identificação de 
material polimérico e de possíveis contaminantes inorgânicos. O 
ensaio de FTIR (Fourier Transformed Infra Red) é muito usado 
como método não destrutivo para identificação de materiais. 
Certificar-se de que o material correto está sendo utilizado é 
um bom ponto de partida em investigações de falhas. Pode ser 
complementar aos ensaios de DSC e TGA (FTIR primeiro e análises 
térmicas depois). Este ensaio gera uma curva (Figura 7) que é 
como uma impressão digital de cada material e identifica 
claramente qual a composição e eventuais aditivos (a depender das 
quantidades envolvidas). 
 
 
 
 
 
 
 
Contudo este ensaio é adequado para materiais orgânicos. 
Para uma identificação mais precisa e até quantitativa de possíveis 
contaminantes inorgânicos a fluorescência de raios x (FRX) pode ser 
uma alternativa. 
Utilizei esta técnica com sucesso na investigação de uma peça 
que apresentou quebra prematura em campo. Na interface da 
trinca, identificamos através do FRX a presença de contaminantes 
Figura 7 - Exemplo de curvas de FTIR 
 
 
 
metálicos oriundos do processo de moldagem e que promoveram a 
quebra da peça. 
Tomografia Computadorizada 
Da mesma forma que o exame diagnóstico realizado em 
humanos, este ensaio permite a verificação de imperfeições 
internas em peças complexas ou de grandes espessuras sem a 
necessidade de cortá-las. 
Já existem algumas empresas realizando este ensaio no Brasil 
e o mesmo é até utilizado como inspeção de qualidade off line em 
alguns casos críticos. Na verificação da integridade da linha de 
emenda em peças plásticas soldadas e na verificação de vazios 
internos ou linhas de emenda imperfeitas em peças espessas, esta 
técnica tem se mostrado bastante útil. 
O resultado é apresentado na forma de uma imagem em que 
as imperfeições contrastam com a massa homogênea do material. 
Conclusão 
Assunto bastante abrangente que pode ser explorado em 
muita profundidade. Com as informações deste artigo é esperado 
que você possa avaliar qual destas técnicas mais de adequa às suas 
necessidades. 
Também espero que você possa ter tido algum insight que te 
ajude a resolver problemas do seu dia a dia. Me conte sua história e 
como esta informação te ajudou. 
Até a próxima. 
 
 
Microestrutural 
Não destrutivos 
 
 
 
FTIRCT 
Visual 
Umidade 
FRX