polímeros

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INTRODUÇÃO 
Conceitos 
- Macromolécula: molécula de alta massa molar, mas que não tem necessariamente, em sua 
estrutura, uma unidade de repetição. 
- Polímero: material orgânico (ou inorgânico) de alta massa molar, cuja estrutura consiste na 
repetição de pequenas unidades (massa molar acima de dez mil, podendo chegar a dez milhões). 
- Polimerização: reação química que conduz à formação de polímeros, pela qual os monômeros se 
combinam para formar os polímeros. 
- Polímeros naturais orgânicos: polímeros sintetizados pela natureza: borracha natural, celulose, etc. 
- Polímeros artificiais: polímeros naturais orgânicos, modificados pelo homem através de reações 
químicas: acetato de celulose, nitrato de celulose, etc. 
 
Algumas fontes de matéria-prima para produção dos polímeros são carvão mineral e petróleo. 
 
ESTRUTURA MOLECULAR DOS POLÍMEROS 
Ligações 
As ligações presentes nos polímeros podem ser divididas entre ligações primárias e secundárias. As 
ligações primárias são as ligações intramoleculares, que ocorre entre os átomos. O tipo mais comum 
é a ligação covalente, que é considerada uma ligação forte e determina o arranjo dos meros, a 
estrutura química, rigidez/flexibilidade e a estabilidade. 
Já as ligações secundárias são as ligações intermoleculares, que são as ligações entre as cadeiras 
poliméricas, são do tipo van der Waals e ligação de hidrogênio. Essas ligações determinam as 
propriedades físicas do polímero: ponto de fusão, solubilidade, transição-vítrea, cristalinidade, 
difusão, permeabilidade a gases e vapores, deformação, escoamento. 
 
Tipos de cadeia 
- Cadeias lineares: cadeia polimérica constituída por uma cadeia principal. 
 
- Cadeias ramificadas: existem prolongamentos na cadeia principal. 
 
- Cadeias com ligações cruzadas: cadeias principais ligadas através de segmentos interligados por 
ligações primárias. 
 
 
 
ESTRUTURA DO ESTADO SÓLIDO 
 
- Estrutura do estado sólido: empacotamento das cadeias poliméricas formando a massa sólida 
- Desordenada  fase amorfa e ordenada  fase cristalina 
- Cristalinidade em polímeros: arranjo das cadeias poliméricas em arranjo tridimensional 
- Cristalização em polímeros x sólidos cristalinos convencionais; 
- Domínios cristalinos (cristalitos): imperfeitos, interconectados por regiões amorfas; 
- Facilidade de cristalização depende da estrutura química, presença de impureza e condições de 
cristalização; 
- Propriedades físicas, mecânicas e termodinâmicas dos polímeros semicristalinos dependem do grau 
de cristalinidade e da morfologia das regiões cristalinas. 
- Quanto maior o grau de cristalinidade: ↑ densidade ↑ rigidez ↑ estabilidade ↑ resistência química 
↑ resistência a abrasão ↑ temperatura de fusão (Tm) ↑ temperatura de transição vítrea (Tg). ↓ 
resistência ao impacto 
- Polímeros se cristalizam em diferentes tipos de células unitárias anisotrópicas (não se cristalizam 
em célula unitária cúbica, por exemplo). 
- Apresentam polimorfismo (cristalização em duas ou mais células unitárias que resultam em fases 
ou estruturas cristalinas diferentes. 
 
POLÍMEROS 
 
Polímeros termoplásticos (TP) 
São materiais sólidos à temperatura ambiente, mas tornam-se líquidos viscosos quando aquecidos a 
temperaturas de apenas algumas centenas de graus. Essa característica permite que o sejam 
transformados no produto final facilmente e com baixo custo. Eles podem ser submetidos 
repetidamente a ciclos de aquecimento e resfriamento sem apresentar degradação significativa. A 
razão para esse comportamento se deve ao fato desses polímeros não formarem ligações cruzadas 
quando aquecidas. 
 
Polímeros termorrígidos (TR) 
Não toleram ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento como os termoplásticos. Quando 
inicialmente aquecidos, eles amolecem e escoam, conformando-se, mas as temperaturas elevadas 
também promovem reações químicas que endurecem o material, tornando-o um sólido infusível. Se 
reaquecidos, os polímeros termofixos degradam e carbonizam em vez de amolecerem. 
Os polímeros termorrígidos distinguem pela sua estrutura com muitas ligações cruzadas. As reações 
químicas associadas à formação das ligações cruzadas são chamadas cura ou endurecimento. 
 
Elastômero (E) 
São polímeros que apresentam alongamento elástico extremo quando submetidos à tensão mecânica 
relativamente baixa. Embora suas propriedades sejam bem diferentes das dos termorrígidos, eles 
partilham uma estrutura molecular semelhante, divergindo da estrutura dos termoplásticos. 
O termo mais popular para elastômero é borracha, e podem ser divididas em duas categorias: 
borracha natural, derivada de plantas, e borracha sintética, produzidas por processos de 
polimerização semelhantes àqueles usados para os polímeros TP e TR. 
A cura é necessária para produzir ligações cruzadas na maioria dos elastômeros. No contexto da 
borracha natural, o termo usado para cura é vulcanização. 
 
Borracha natural: é derivada do látex, uma substância produzida por várias plantas. O termo “natural 
crua” significa sem vulcanização. O efeito da vulcanização é produzir ligações cruzadas, que 
aumentam a resistência e a rigidez, mas mantendo o alongamento. O maior mercado individual para 
as borrachas naturais é o de pneus de automóveis, além de solas de sapato, amortecedores, selos em 
juntas, etc. 
 
Borracha sintética: a matéria-prima dominante das borrachas sintéticas é o petróleo. 
Os polímeros termorrígidos e os elastômeros têm ligações cruzadas. As ligações cruzadas tornam o 
polímero quimicamente estável; e assim a reação não pode ser revertida. Esse efeito altera de forma 
permanente a estrutura do polímero. 
 
 
COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS POLÍMEROS 
A mobilidade de uma cadeia polimérica determina as características físicas do produto, seja este um 
plástico duro e frágil, borrachoso e tenaz ou um fluido viscoso. A mobilidade dessas cadeiras é 
diretamente proporcional a temperatura do material. De modo geral, os polímeros podem apresentar 
ao menos três temperaturas de transição importantes: 
 
a) Temperatura de transição vítrea ou Tg 
É o valor médio de uma faixa de temperatura que, durante o aquecimento de um material polimérico, 
permite que as cadeias poliméricas da fase amorfa adquiram mobilidade, ou seja, adquiram 
possibilidade de mudança de conformação. 
Abaixo desta temperatura, o polímero não tem energia inteira suficiente para permitir o 
deslocamento de uma cadeia com relação a outra por mudanças conformacionais; ele está no estado 
vítreo (duro, rígido e quebradiço). 
Algumas propriedades mudam com Tg e, portanto, podem ser utilizadas para a sua determinação: 
módulo de elasticidade, coeficiente de expansão índice de refração, calor específico, etc. 
 
b) Temperatura de transição cristalina ou Tm 
É o valor médio da faixa de temperatura em que, durante o aquecimento de um material polimérico, 
as regiões cristalinas desaparecem com a fusão dos cristalitos. Em particular a Tm é a temperatura na 
qual as cadeias poliméricas saem de sua estrutura cristalina se tornando um líquido sem ordem 
estabelecida. 
Neste ponto, a energia do sistema atinge o nível necessário para vencer as forças intermoleculares 
secundárias entre as cadeias da fase cristalina, destruindo a estrutura regular de empacotamento, 
mudando do estado borrachoso para o estado viscoso (fundido). Esta transição só ocorre na fase 
cristalina, portanto, só tem sentido se aplicada para polímeros semicristalinos. Trata-se de uma 
mudança termodinâmica de primeira ordem, afetando variáveis, tais como volume específico, 
entalpia, etc. 
 
 
 
c) Temperatura de cristalização ou Tc 
Durante o resfriamento de um polímero semicristalino a partir de seu estado fundido, ele atingirá 
uma temperatura baixa o suficiente para que um número grande de cadeiras poliméricas se organize 
espacialmente de forma regular.Essa ordenação permite a formação de estrutura cristalina. 
A cristalização acontece durante o resfriamento, em temperaturas entre Tg e Tm. Como a 
cristalização acontece em uma faixa de temperatura é comum definir um valor único chamado de 
temperatura de cristalização Tc, intermediário nesta faixa. 
 
 
 
 
Influência da estrutura química sobre Tg e Tm 
Como estas duas temperaturas de transição servem para vencer forças secundárias e dar mobilidade 
à cadeia polimérica, todo e qualquer fator que resulte em um aumento nas forças intermoleculares 
secundárias e na rigidez da cadeia aumentará ambos, Tg e Tm. 
 
a) Simetria: maior simetria  menor Tg e Tm  maior diferença entre Tg e Tm. 
b) Rigidez/flexibilidade da cadeira principal: maior rigidez  maior Tg e Tm 
c) Polaridade: maior polaridade  maior Tg e Tm 
d) Massa molar: maior massa molar  maior Tg 
e) Ramificações: maior ramificação  Maior Tg e Tm 
 
Fatores externos 
O fator externo que mais altera os valores de Tg e Tm é a presença de plastificantes na forma liquida, 
ou sólidos de baixa massa molar, intencionalmente adicionados ou naturalmente absorvidos pelo 
polímero. Estas moléculas normalmente são pequenas, se alojando entre as cadeias poliméricas, 
afastando-as umas das outras. Este afastamento reduz as forças de atração intermolecular 
secundária, aumentando a mobilidade das cadeiras, ou seja, lubrificando-as. Esta lubrificação 
molecular reduz nível energético necessário para dar mobilidade à cadeia toda, por conseguinte, 
reduzindo a temperatura de transição vítrea do polímero. 
 
 
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PARA PLÁSTICOS 
 
Os plásticos podem ser conformados em uma gama variada de produtos: produtos extrudados, 
chapas e filmes, peças moldadas, revestimento isolante em fios elétricos, fibras para tecidos. 
 
Propriedades dos polímeros fundidos 
Para conformar um polímero termoplástico, ele deve ser aquecido de forma a amolecer até adquirir 
a consistência de um líquido viscoso. Nessa forma, ele é chamado fundido polimérico. Das 
propriedades desses fundidos, examinaremos duas: 
 
Viscosidade 
A viscosidade é a propriedade que determina o escoamento do fluido. De forma simplista, a 
viscosidade pode ser definida como a resistência ao escoamento, o que é uma característica de um 
fluido. 
A viscosidade pode ainda ser também definida usando duas placas paralelas separadas por uma 
distância d e com um fluido ocupando o espaço entre as duas placas, como a imagem abaixo. 
 
 
 
O movimento da placa superior sofre a resistência de uma força F que resulta da ação viscosa de 
cisalhamento do fluido. Essa força pode ser reduzia a uma tensão de cisalhamento dividindo-se F pela 
área da placa A. 
 
Essa tensão de cisalhamento está relacionada com a taxa de cisalhamento, a qual é definida como a 
variação na velocidade dv em relação a dy: 
 
 
Por fim, o coeficiente de viscosidade pode ser expresso por: 
 
 
A viscosidade é importante no processamento dos polímeros, pois a maioria dos métodos de 
conformação envolve o escoamento do polímero fundido por pequenos canais ou furos das matrizes. 
Devido ao seu elevado peso molecular, um polímero fundido é um fluido espesso com alta 
viscosidade. 
As taxas de escoamento são frequentemente elevadas, gerando assim altas taxas de cisalhamento; e 
as tensões de cisalhamento aumentam com a taxa de cisalhamento de modo que pressões elevadas 
são necessárias para realizar os processos. 
 
Para um polímero fundido, a viscosidade diminui com a taxa de cisalhamento, indicando que o fluido 
se torna menos denso sob maiores taxas de cisalhamentos. Esse comportamento é chamado de 
pseudoplasticidade. Além disso, a temperatura também afeta a viscosidade de um polímero fundido: 
o valor da viscosidade diminui com o aumento da temperatura. Portanto, o fluido se torna mais fino 
(flui mais facilmente) em maiores taxas de cisalhamento e temperatura. 
 
Viscoelasticidade 
A viscosidade é definida como o fenômeno pelo qual o polímero apresenta características de um 
fluido (viscoso) e de um sólido elástico ao mesmo tempo. 
De uma maneira simplificada, é comum classificar em três estados, com relação à temperatura, os 
estados físicos-mecânicos que um polímero semicristalino pode apresentar: 
 
Vítreo – acontece em temperatura abaixo da Tg, polímeros sem mobilidade por não terem energia 
suficiente. Resposta preferencial elástica. A componente viscosa (plástica) existe mas tem 
contribuição minoritária. O polímero é rígido e frágil. 
 
Borrachoso – acontece entre a Tg e Tm. Fase amorfa com mobilidade e a fase cristalina rígida. Quanto 
maior a fração volumétrica da fase cristalina, maior será a contribuição elástica. 
 
Viscoso – acontece em temperatura acima da Tm e o termo fundido é restrito aos polímeros 
semicristalinos. As cadeias poliméricas são altamente móveis e há uma forte contribuição da resposta 
plástica à deformação (contribuição elástica é minoritária). 
 
Modelos de viscoelasticidade linear 
Representam matematicamente o comportamento de um polímero viscoelástico. A fração elástica 
da deformação é representada por uma mola, pois este dispositivo tem comportamento Hookeano 
(deformação sofrida é diretamente proporcional a tensão aplicada). E a fração plástica é representada 
por um amortecedor (pistão com um fluido) que segue um comportamento Newtoniano. A tensão 
resposta é diretamente proporcional à taxa de deformação da solicitação e o coeficiente de 
proporcionalidade é a viscosidade. 
 
 
 
Viscoelasticidade é a propriedade de um material que determina a deformação que ele experimenta 
quando submetido a combinações de tensão e temperatura ao longo do tempo. É uma combinação 
de viscosidade e elasticidade. 
A quantidade de formação aumenta gradualmente ao longo do tempo sob a aplicação da tensão. 
Quando a tensão é removida, o material não volta de imediato à sua forma original; em vez disso, a 
deformação decresce gradualmente. Se a tensão estivesse sido aplicada e de imediato removida, o 
material deveria retornar de imediato à sua forma inicial. 
 
 
 
Um bom exemplo é o inchamento na extrusão, quando o plástico quente se expande ao sair pela 
abertura da matriz. O fenômeno pode ser explicado observando-se que o polímero estava confinado 
em uma seção transversal muito maior antes de entrar no estreito canal da matriz. De fato, o material 
extrudado “lembra” da sua forma anterior e tenta retornar a ela após passar pela abertura da matriz. 
De modo mais técnico, as tensões compressivas que atuam no material conforme ele entra na 
pequena abertura da matriz não relaxam imediatamente. A seguir, quando o material sai pela 
abertura e o confinamento é removido, as tensões não relaxadas fazem com que a seção transversal 
se expanda. 
 
 
 
 
 
Em a), resposta do material elástico. 
Em b), resposta do material viscoelástico. A 
deformação desse material depende do tempo e 
da temperatura. 
Extrusão de polímeros 
 
A extrusão é um processo de compressão no qual o material é forçado a escoar por uma abertura na 
matriz, para gerar um produto contínuo e longo, cuja forma da seção transversal é determinada pelo 
formato da abertura. 
A extrusão é largamente usada para termoplásticos e elastômeros em itens de produção em massa, 
como tubulações, dutos, mangueiras, chapas, filmes, fios elétricos, etc. Para esses tipos de produtos, 
a extrusão é realizada como um processo contínuo; o extrudado é, a seguir, cortado nos 
comprimentos desejados. 
 
Na extrusão de polímeros, a matéria-prima é alimentada ao corpo da extrusora, no qual ela é 
aquecida e fundida, e forçada a escoar por uma abertura na matriz, por meio de uma rosca gigante. 
 
 
 
Os dois principais componentes da extrusora são o corpo e a rosca. A matriz não é um componente 
da extrusora; ela é uma ferramenta especial que deve serfabricada para o perfil particular a ser 
produzido. 
 
Um alimentado contendo a matéria-prima fica localizado na extremidade do corpo da extrusora 
oposta à matriz. Os pellets são alimentados por gravidade sobre a rosca giratória, cujo giro move o 
material ao longo do corpo da extrusora. Aquecedores elétricos são usados para fundir, no começo, 
os pellets sólidos; a mistura e o trabalho mecânico subsequentes do material geral calor adicional, o 
que mantém o material fundido. 
O material é transportado ao longo do corpo da extrusora na direção da abertura da matriz pela ação 
da rosca da extrusora. A rosca tem diversas funções e está dividida em seções, relacionadas a essas 
funções: 
 
- Seção de alimentação: a matéria-prima é movida da porta do alimentador e é pré-aquecida; 
- Seção de compressão: o polímero é fundido, o ar aprisionado entre as partículas é extraído do 
fundido e o material é comprimido; 
- Seção de dosagem: o fundido é homogeneizado e há pressão suficiente para bombear o polímero 
fundido pela abertura da matriz. 
 
O avanço do polímero ao longo do corpo da extrusora leva-o, por fim, à zona da matriz. Antes de 
alcançar a matriz, o fundido passa por um conjunto de telas (peneiras sustentadas por uma placa 
rígida, denominada placa de quebra de fluxo), contendo pequenos orifícios axiais. O conjunto de 
peneiras tem como função filtrar contaminantes e aglomerados endurecidos do fundido, aumentar a 
pressão na seção de dosagem e alinhar o fluxo do polímero fundido e remover sua “memória” do 
movimento circular imposto pela rosca. 
 
Conforme a rosca gira dentro do corpo da extrusora, o polímero fundido é forçado a se mover para 
frente, na direção da matriz. O principal mecanismo de transporte é o fluxo por arraste. A compressão 
do polímero fundido através da matriz cria uma pressão retroativa do corpo da extrusora, que reduz 
a quantidade de material movida pela força de arraste. Essa redução do fluxo é chamada de fluxo 
retroativo. 
 
Configuração da matriz e dos produtos extrudados 
A forma da abertura da matriz determina a forma da seção transversal do extrudado. Alguns perfis 
comuns das matrizes e as formas extrudadas correspondentes são: perfis sólidos, perfis vazados (tais 
como tubos), revestimentos de fios e cabos, chapas e filmes e filamentos. 
 
Perfis sólidos 
Os perfis sólidos incluem formas regulares, tais como circulares e quadradas, e seções transversais 
irregulares, tais como formas estruturais, batentes de portas, calhas de casas, etc. 
Os polímeros com viscosidades elevadas no estado fundido são os melhores candidatos para a 
extrusão, pois eles mantêm melhor a forma durante o resfriamento. Para compensar o inchamento 
após a saída da matriz, a abertura é longa o suficiente para remover parte da memória do polímero 
fundido. Além disso, o extrudado é com frequência estirado para compensar a expansão devida ao 
inchamento. 
Para formas diferentes da circular, a abertura da matriz é projetada com uma seção transversal que 
é ligeiramente diferente daquela do perfil desejado, de modo que o efeito do inchamento após a 
saída da matriz resulte na forma final desejada. 
 
 
a) Vista lateral da seção transversal da matriz de extrusão para produção de perfis sólidos, tais como barras redondas; b) Vista 
frontal da matriz, com o perfil extrudado 
 
 
a) Seção transversal da matriz mostrando o perfil necessário para obter (b) um perfil extrudado quadrado 
 
 
Perfis vazados 
A extrusão de perfis vazados, tais como tubos, mangueiras e outras seções, requer um mandril para 
conformar a seção vazada. O mandril é mantido no lugar por meio de hastes. O polímero fundido 
escoa em torno das hastes que sustentam o mandril e se une novamente formando uma parede 
monolítica. O mandril inclui, frequentemente, um canal de ar, por meio do qual é soprado ar para 
manter a forma vazada do extrudado durante seu resfriamento. 
 
 
Vista lateral da seção transversal da matriz para conformação das seções retas, tais como tubos. Seção A-A é uma vista 
frontal mostrando como o mandril é mantido no local. Seção B-B mostra a seção reta logo antes de sair da matriz. 
 
 
Revestimento de fios e cabos 
O polímero fundido é aplicado ao fio sem cobertura, à medida que o fio é puxado em alta velocidade 
através de uma matriz. Um vácuo de baixa intensidade é feito entre o fio e o polímero para promover 
a adesão do revestimento. O fio tenaz fornece rigidez ao polímero durante o resfriamento, sendo 
normalmente auxiliado pela passagem do fio revestido por um recipiente com água. O produto é 
enrolado em grandes bobinas, em velocidade de até 50 m/s. 
 
Defeitos na extrusão 
Diversos defeitos podem ocorrer nos produtos extrudados. Um dos piores é a fratura do fundido, na 
qual as tensões atuando no fundido imediatamente antes e durante o seu escoamento através da 
matriz são tão elevadas que causam sua fratura, que se manifesta na forma de uma superfície muito 
irregular no extrudado. A fratura do fundido pode ser causada por uma redução brusca na entrada 
da matriz, causando um escoamento turbulento que rompe o fundido. 
 
Um defeito mais comum na extrusão é a pele de tubarão, no qual a superfície do produto se torna 
rugosa ao sair da matriz. À medida que o fundido escoa pela abertura da matriz, o atrito na interface 
resulta em um perfil de velocidade ao longo da seção transversal (a). Conforme esse material é 
alongado para acompanhar o núcleo que se move mais rapidamente, são desenvolvidas tensões de 
tração na superfície. Essas tensões causam pequenas fraturas, que tornam a superfície rugosa. Se o 
gradiente de velocidade se tornar elevado, marcas grandes ocorrerão na superfície, dando a ela a 
aparência de um caule de bambu; portanto, esse defeito mais severo é denominado marcas de 
bambu (b). 
 
 
Produção de chapas e filmes 
 
Chapas e filmes termoplásticos são produzidos por inúmeros processos, dos quais os mais 
importantes são dois métodos baseados na extrusão. O termo chapa se refere ao produto com uma 
espessura variando de 0,5mm até 12,5mm e é usado em produtos tais como janelas planas. Já um 
filme, é referente a espessuras abaixo de 0,5mm. Filmes finos são usados em embalagens, como 
sacolas de mercados e sacos de lixo. 
Mais da metade dos filmes produzidos hoje em dia são de polietileno, a maioria de baixa densidade. 
Os outros principais materiais são o polipropileno, o cloreto de polivinila e celofane. 
 
Extrusão de chapas e filmes em matriz com canal fino 
Chapas e filmes de várias espessuras são produzidos por extrusão convencional, usando um canal fino 
como a abertura na matriz, que pode chegar até 3m. 
Uma das dificuldades nesse método de extrusão é obter a uniformidade da espessura em toda a 
largura do produto. Essa dificuldade é resultante da drástica variação de forma sofrida pelo polímero 
fundido durante seu escoamento pela matriz e também das variações de temperatura e pressão da 
matriz. Em geral, as bordas do filme devem ser aparadas devido ao aumento da espessura nas bordas. 
 
 
Processo e extrusão por sopro de filmes 
É um processo complexo, que combina extrusão e sopro para produzir um tubo de filme fino. O 
processo começa com a extrusão de um tubo, que é imediatamente estirado enquanto ainda está 
fundido e é ao mesmo tempo expandido pelo ar soprado no seu interior através de um mandril 
posicionado na matriz. Uma “linha de congelamento” marca a posição ao longo do movimento 
vertical ascendente da bolha em que ocorre a solidificação do polímero. A pressão de ar na bolha 
deve ser mantida constante para manter uniforme a espessura do filme e o diâmetro do tubo. O ar 
fica aprisionado no tubo pela ação de cilindro de pressão que fecham as paredes do tubo uma contra 
a outra, após o polímero se solidificar. 
 
 
Calandragem 
Nesse processo, a matéria-prima inicial é passada através de um conjuntode cilindros para trabalhar 
o material e reduzir sua espessura até aquela desejada. O equipamento é caro, mas a taxa de 
produção é alta. O processo se destaca pelo bom acabamento superficial e alta precisão na bitola dos 
filmes. Os produtos plásticos feitos pelo processo de calandragem incluem revestimentos de piso em 
PVC, cortinas de chuveiro, toalhas de mesa de vinil, piscinas plásticas, etc. 
 
 
Produção de fibras e filamentos 
 
Uma fibra pode ser definida como um fio longo e fino de um material, cujo comprimento é finito. Um 
filamento é um fio de comprimento contínuo. A aplicação mais importante de fibras e filamentos é 
na indústria têxtil e como materiais de reforço em plásticos. 
As fibras podem ser naturais (25%, algodão e lã) ou sintéticas (75%, poliéster, náilon, acrílicas). 
Na produção de fibras sintéticas, fiação é o termo que se refere ao processo de extrusão de um 
polímero fundido ou de uma solução por meio de uma fieira (matriz com inúmeros pequenos orifícios) 
para fazer filamentos. Há três principais variantes na fiação de fibras sintéticas, dependendo do 
polímero que está sendo processado: 
 
Fiação com fusão: 
 
 
Fiação a seco 
 
 
 
 
 
É usada quando o polímero pode 
ser processado melhor por 
aquecimento até o estado fundido, 
e então bombeado através da 
fieira, de modo semelhante à 
extrusão convencional. Os 
filamentos que saem da matriz são 
estirados e, ao mesmo tempo, 
resfriados por ar antes de serem 
recolhidos e enrolados em uma 
bobina. Ocorrem grandes 
alongamento e redução da seção 
transversal enquanto o polímero 
ainda está fundido, de modo que o 
diâmetro final seja apenas 10% do 
inicial. 
A fiação com fusão é usada para o 
poliéster e o náilon, que são as 
fibras sintéticas mais importantes; 
isso faz com que a fiação com fusão 
seja a o mais importante dos três 
processos para fibras sintéticas. 
O polímero inicial está em solução e o solvente pode ser separado 
por evaporação. O extrudado é puxado através de uma câmara 
aquecida que remove o solvente. Em seguida, os filamentos são 
enrolados em bobinas para os procedimentos mecânicos 
subsequentes, tal como no processo de fiação por fusão. 
 
Fiação a úmido 
 
 
 
Processos de revestimento 
 
Revestimentos plásticos (ou com borracha) envolvem a aplicação de uma camada de certo polímero 
sobre um substrato. Há três categorias: 
 
Revestimento de fios e cabos 
O polímero fundido é aplicado ao fio sem cobertura, à medida que o fio é puxado em alta velocidade 
através de uma matriz. Um vácuo de baixa intensidade é feito entre o fio e o polímero para promover 
a adesão do revestimento. O fio tenaz fornece rigidez ao polímero durante o resfriamento, sendo 
normalmente auxiliado pela passagem do fio revestido por um recipiente com água. O produto é 
enrolado em grandes bobinas, em velocidade de até 50 m/s. 
 
 
Revestimento plano 
É usado para recobrir tecidos, papel, papelões e folhas metálicas. Há duas técnicas para esse 
revestimento: no método da laminação, o material do revestimento polimérico é comprimido contra 
o substrato por meio de cilindros com movimentos opostos. No método do bisturi, uma lâmina afiada 
controla, lateralmente, a quantidade de polímero fundido que recobre o substrato. 
 
O polímero também está em solução – apenas 
o solvente não é volátil. Para separar o 
polímero, o extrudado deve ser passado por 
uma solução química que coagula ou precipita 
o polímero em fios coerentes, que são, então, 
enrolados em bobinas. 
Revestimento por imersão 
Esse processo de moldagem permite a obtenção de peças ocas, onde o molde é submerso em banho 
de polímero fundido ou em solução, seguido de resfriamento e secagem. Para facilitar a remoção da 
peça sem dano, o molde deve estar revestido de um agente desmoldante, em geral à base de silicone. 
 
 
 
Moldagem por injeção 
 
A moldagem por injeção é o processo no qual um polímero é aquecido até um estado altamente 
plástico e é forçado, sob alta pressão, para dentro da cavidade de um molde, no qual ele solidifica. A 
peça moldada, chamada de injetada, é então removida da cavidade. 
A moldagem por injeção é o processo de moldagem mais usado para termoplásticos, sendo também 
utilizada para alguns termorrígidos e elastômeros. 
 
Processo e equipamento 
Uma máquina de moldagem por injeção consiste em dois componentes: 
 
 
 
 
Unidade de injeção: 
É muito semelhante a uma extrusora. Consiste em um barril que é alimentado a partir de uma 
extremidade por um alimentador contendo “pós” de plástico. Dentro do corpo da injetora, há uma 
rosca que gira para misturar e aquecer o polímero e atua como embolo, que se move rapidamente 
para frente para injetar o plástico fundido para dentro do molde. Uma válvula retentora, montada 
próxima à extremidade da rosca, previne que o fundido escoe para trás. Posteriormente, o êmbolo 
se retrai para sua posição inicial. 
Resumidamente, a unidade de injeção funde e homogeniza o polímero, e então, o injeta na cavidade 
do molde. 
 
Unidade de suporte do molde 
É dedicada à operação do molde. Suas funções são: 
- Manter em alinhamento apropriado entre si as duas metades do molde; 
- Manter o molde fechado durante a injeção pela aplicação de uma força de aperto suficiente para 
resistir à força de injeção; 
- Abrir e fechar o molde nos momentos apropriados durante o ciclo de moldagem. 
 
O ciclo para moldagem por injeção de um polímero termoplástico ocorre na seguinte sequência: 
 
 
 O molde é apertado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Contração e defeitos na moldagem por injeção 
Os polímeros possuem coeficientes de expansão térmica elevados, e uma contração significativa 
pode ocorrer durante o resfriamento do plástico no molde. A contração de plásticos cristalinos tende 
a ser maior que a de polímeros amorfos. 
Os valores de contração para o composto de moldagem específico devem ser obtidos pelo fabricante 
antes de se fazer a moldagem. Para compensar a contração, as dimensões da cavidade do molde 
devem ser maiores do que as dimensões especificadas para a peça e podem ser obtidas por: 
 
Onde Dc = dimensão da cavidade; Dp = dimensão da peça moldada e S = valor da contração 
 
A contração do material é afetada por inúmeros fatores, os mais importantes são: 
 
- Pressão de injeção: conforme a pressão de injeção é aumentada, forçando mais o material para o 
interior da cavidade do molde, a contração é reduzida. 
- Tempo de compactação: aumenta o tempo de compactação também reduz a contração, já que o 
polímero na porta não solidifica e não sela a cavidade. 
- Temperatura da moldagem: temperaturas maiores abaixam significativamente a viscosidade do 
polímero fundido, permitindo que mais material seja introduzido no molde, o que reduz a contração. 
- Espessura da peça: partes mais espessas apresentam maior contração. 
Uma injeção de polímero fundido é feita sob alta pressão para 
dentro da cavidade do molde. O plástico resfria e começa a se 
solidificar quando atinge a superfície fria do molde. 
A rosca é girada e retraída com a válvula retentora 
aberta para permitir que uma nova quantidade de 
polímero escoe para a região dianteira do corpo 
da injetora. 
O molde é aberto e a peça é ejetada e retirada. 
Já alguns defeitos comuns em peças moldadas por injeção são: 
 
- Injeções curtas: ocorre quando um moldado que solidificou antes de a cavidade ser completamente 
preenchida ou quando o equipamento tem capacidade de injeção insuficiente. 
- Rebarbas: ocorre quando o polímero fundido é forçado para dentro da superfície de partição entre 
as placas do molde. 
- Vazios e marcas de afundamento: ocorre quando a superfície externa do moldado solidifica, mas a 
contraçãodo material interno faz com que a casca afunde para um nível inferior ao do perfil desejado. 
- Linhas de solda: ocorre quando o polímero fundido escoa em torno de um núcleo ou de outro 
detalhe convexo na cavidade do molde e se encontra a partir de direções opostas. 
 
 
Moldagem por compressão 
 
A moldagem por compressão é um processo largamente usado para plásticos termorrígidos, e suas 
aplicações também incluem pneus de borracha, várias peças de compósitos de matriz polimérica. 
 
A carga inicial do composto a ser moldado pode estar em diversas formas, incluindo pós, liquida ou 
pré-forma (material parcialmente conformado). É comum pré-aquecer a carga antes de colocá-la no 
molde. 
O processo consiste em: 
(1) Polímero termorrígido é carregado; (2) Juntar as metades do molde para comprimir a carga, 
forçado-a a escoar e a tomar a forma da cavidade; (3) Aquecer a carga por meio do molde aquecido 
para polimerizar e curar o material; (4) Abrir as metades do molde e remover a peça da cavidade. 
 
 
Os moldes para a moldagem por compressão são geralmente mais simples que os seus similares para 
moldagem por injeção. Não há sistemas de alimentação e de distribuição em um molde para 
compressão, e o próprio processo é em geral limitado a peças com geometrias para simples. 
Moldados típicos: tomadas elétricas, cabos de panelas e pratos. 
 
 
Moldagem por transferência 
 
Uma carga do termorrígido é colocada em uma câmara imediatamente acima da cavidade do molde, 
onde a carga é aquecida. Aplica-se, então, pressão para forçar o polímero amolecido a escoar para o 
molde aquecido no qual a cura ocorre. Existem duas variantes do processo: 
 
(a) Moldagem por transferência a partir de uma cuba, na qual a carga é injetada a partir de uma 
“cuba” através de um canal de alimentação para a cavidade do molde. 
(b) Moldagem por transferência por punção, em que a carga é injetada por meio de um punção a 
partir de uma cavidade aquecida, através de canais laterais, para a cavidade do molde. 
 
 
Moldagem por sopro 
 
A moldagem por sopro é um processo de moldagem no qual a pressão do ar é usada para inflar um 
plástico amolecido dentro da cavidade do molde. É realizada em duas etapas: (1) fabricação de um 
tubo inicial de plástico fundido, chamado parison; (2) sopro do tubo à forma final desejada. A 
conformação do parison é feita tanta por extrusão quanto por injeção. 
 
 
Moldagem por sopro com extrusão 
(1) Extrusão do parison; (2) parison é pinçado no topo e selado na base em torno de um bico metálicos 
de sopro, quando as duas metades do molde se aproximam; (3) tubo é inflado; e (4) molde é aberto 
 
 
Moldagem por sopro com injeção 
(1) Parison é moldado por injeção em torno de uma lança de sopro; (2) molde de injeção é aberto e 
o parison é transferido para molde de sopro; (3) polímero amolecido é inflado; e (4) molde é aberto. 
 
Moldagem por sopro com estiramento 
Variante da moldagem por sopro de injeção na qual a lança de sopro estira o parison amolecido para 
se obter melhor distribuição de tensões no polímero. A estrutura resultante é mais rígida, mais 
transparente e mais resistente ao impacto. 
 
(1) Moldagem por injeção do parison; (2) estiramento (gerando distribuição de tensão mais 
favorável); e (3) sopro. 
 
 
 
 
Moldagem por rotação 
 
A moldagem por rotação usa a gravidade dentro de um molde giratório para obter uma forma vazada. 
É usado principalmente para polímeros termoplásticos, mas aplicações para termorrígidos e 
elastômeros estão se tornando mais comuns. 
O processo consiste nas seguintes etapas: 
(1) uma quantidade pré-determinada de polímero em pó é colocada na cavidade de um molde 
bipartido; (2) o molde é, então, aquecido e simultaneamente girado em dois eixos perpendiculares, 
de modo que o pó atinge todas as superfícies internas do molde, formando gradualmente uma 
camada fundida com espessura uniforme; (3) Enquanto ainda está girando, o molde é resfriado de 
modo que a casca de plástico se solidificada; (4) O molde é aberto, e a peça é removida. 
 
 
 
Termoformação 
 
A termoformação é um processo no qual uma chapa plana de termoplástico é aquecida e conformada 
à forma desejada. O processo é largamente usado para embalagem de produtos de grande consumo 
e fabricação de peças grandes, como banheiras, esquadrias de janelas e revestimentos internos de 
portas de refrigeradores. 
A termoformação consiste em duas etapas principais: aquecimento e conformação. O aquecimento 
é geralmente feito por aquecedores elétricos, localizados em um ou nos dois lados da chapa inicial 
de plástico. 
Somente polímeros termoplásticos podem ser termoformados, uma vez que capas de polímeros 
termorrígidos ou elastômeros já sofreram cura e não podem ser amolecidos por reaquecimento. 
Os métodos pelos quais a conformação é realizada podem ser classificados em três categorias: 
 
Termoformação a vácuo 
A pressão é negativa é usada para sugar uma chapa preaquecida para dentro da cavidade de um 
molde. 
 
(1) Uma chapa plana de plástico é amolecida por aquecimento; (2) A chapada amolecida é colocada 
sobre a cavidade côncava do molde; (3) O vácuo suga a chapa para dentro da cavidade; (4) O plástico 
endurece em contato com a superfície fria do molde, e a peça é removida e subsequentemente 
separada do conjunto 
 
 
 
 
Termoformação por pressão 
É uma alternativa à conformação a vácuo e envolve a aplicação de pressão para forçar o plástico 
aquecido para dentro da cavidade do molde. Sua vantagem sobre conformação a vácuo é devida às 
pressões mais elevadas que podem ser aplicadas, pois a conformação a vácuo se limita ao máximo 
de 1 atm. 
 
As etapas (1) e (4) são idênticas a anterior; (2) a chapa é colocada sobre a cavidade do molde; (3) uma 
pressão positiva força a chapa para dentro da cavidade do molde. 
 
Os moldes podem ser do tipo positivo ou negativo. Os moldes negativos têm cavidades côncavas, 
enquanto os positivos têm forma convexa. 
Diferença entre moldes positivos e negativos: 
- Se a peça for moldada no molde negativo, então sua superfície exterior terá o exato contorno da 
superfície da cavidade do molde e a cavidade interna será uma aproximação do contorno e terá um 
acabamento correspondente àquele da chapa inicial. 
- Se a chapa envolver um molde positivo, então sua superfície interior será idêntica àquela do molde 
convexo e sua superfície externa será aproximada. 
 
(1) chapa de plástico aquecida, posicionada acima do molde convexo; (2) conjunto é abaixado até a 
posição na qual a chapa envolve o molde, enquanto o vácuo força a chapa contra a superfície do 
molde 
Termoformação mecânica 
Os moldes positivos e negativos que se encaixam e são pressionadas contra a chapa de plástico 
aquecida, forçando-a a assumir suas formas. Na conformação mecânica pura, não se usa nenhuma 
pressão de ar. Suas vantagens são melhor controle dimensional e a possibilidade de detalhamento 
da superfície em ambos os lados da peça. A desvantagem é que duas metades de molde são 
necessárias, portanto, os moldes são mais caros. 
 
(1) Chapa de plástico aquecida, posicionada acima de um molde negativo; (2) O molde é fechado 
para conformar a chapa. 
 
 
Fundição 
 
A fundição de polímeros envolve verter uma resina líquida em um molde usando a gravidade para 
preencher a cavidade e permitindo que o polímero endureça. Tanto termoplásticos quanto 
termorrígidos são fundidos. 
Nesse processo, os componentes líquidos que formam os termorrígidos são vertidos em um molde 
de modo que ocorram a polimerização e a formação de ligações cruzadas. Calor e/ou catalisador 
podem ser necessários, dependendo do sistema de resina. As reações devem ser suficientemente 
lentas para permitir que a resina seja por completo vertida no molde. 
As vantagens da fundição sobre os processos alternativos incluem: moldemais simples e mais barato, 
produto fundido é relativamente livre de tensões residuais e de memória viscoelástica e o processo 
é adequado para produção de pequenas quantidades. 
 
CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROJETO DE PRODUTOS 
 
- Resistência e rigidez: os plásticos não são tão resistentes nem tão rígidos quanto os metais, e não 
devem ser usados em aplicações nas quais existirão tensões elevadas; 
- Resistência ao impacto: capacidade dos plásticos de absorver impacto é geralmente boa; os plásticos 
têm comparação favorável em relação a maioria dos metais; 
- Temperaturas de serviço dos plásticos são limitadas em relação às dos metais e cerâmicos; 
- Expansão térmica é maior para os plásticos que para os metais, portanto as variações dimensionais 
devido a variações de temperatura são muito mais importantes; 
- Muitos plásticos estão sujeitos a degradação da luz solar e outras formas de radiação; 
- Alguns plásticos se degradam em atmosferas de oxigênio e ozônio; 
- Os plásticos são solúveis em muitos solventes comuns, no entanto, os plásticos são resistentes aos 
mecanismos convencionais de corrosão que atingem muitos metais. 
 
PROCESSAMENTO E CONFORMAÇÃO DE BORRACHAS 
 
A produção de produto de borracha pode ser dividida em duas etapas básicas: produção da própria 
borracha e o processamento da borracha em produtos acabados, que consiste em formulação, 
mistura, conformação e vulcanização. 
 
Produção da borracha 
Difere em função dela ser sintética ou natural. A borracha natural é produzida pelo cultivo na 
agricultura, sendo extraída em forma de látex. Já a sintética é feita a partir do petróleo, pelas mesmas 
técnicas de polimerização usadas para sintetizar outros polímeros. 
 
Formulação 
A borracha tem sempre aditivos na sua formulação, e é pela formulação que uma borracha específica 
é projetada com o objetivo de satisfazer determinada aplicação em termos de propriedades, custo e 
processabilidade. 
Os aditivos incluem cargas, que atuam tanto para melhorar as propriedades mecânicas da borracha 
ou ocupar volume na borracha para reduzir o custo. A carga reforçadora, a primeira citada, mais 
importante é o negro de fumo, que aumenta a resistência à tração e a resistência à abrasão, além de 
proteger contra a radiação UV. 
 
Mistura 
Os aditivos devem ser completamente misturados com a borracha para se obter uma dispersão 
uniforme dos componentes. A mistura é geralmente empregada em duas etapas: na primeira, o negro 
de fumo e outros aditivos que não causam vulcanização são combinados à borracha crua (mistura 
base). Após a completa mistura ter sido realizada e suficiente tempo para o resfriamento ter ocorrido, 
há a segunda etapa, em que os agentes de vulcanização são adicionados. 
 
Conformação e processos similares 
- Extrusão (já foi discutido anteriormente): o inchamento após a saída da matriz ocorre em extrudados 
de borracha, pois o polímero está em condição altamente plástica e exibe a propriedade de memória; 
ele ainda não está vulcanizado. 
- Calandragem: envolve a passagem de borracha por uma série de cilindros giratórios com 
espaçamentos decrescentes para passagem do material. Também ocorre inchamento, fazendo com 
que sua espessura seja ligeiramente maior que o tamanho do espaçamento. 
 
 
 
- Revestimento: o revestimento de borracha sobre a superfície dos tecidos compreende diversos 
processos. A calandragem é um dos métodos de aplicação do revestimento, e além dela há a 
escumação, mergulho e aspersão. 
 
- Moldagem e fundição: os principais processos de moldagem para a borracha são moldagem por 
compressão, moldagem por transferência e moldagem por injeção; todos esses processos foram 
discutidos na aula 04. Uma forma de fundição, fundição por mergulho, envolve a imersão de um 
molde positivo em um polímero líquido por certo tempo para formar a espessura desejada. O 
revestimento é, então, retirado da forma e curado a fim de promover as ligações cruzadas na 
borracha. Esse processo foi abordado na aula 03. 
 
Vulcanização 
A vulcanização é o tratamento que promove as ligações cruzadas das moléculas do elastômero, de 
modo que a borracha se torna mais rígida e resistente, mas mantém o alongamento. A longa cadeia 
molecular se junta em certos pontos, o que reduz a capacidade de escoar do elastômero. 
 
 
(1) Borracha crua; (2) borracha vulcanizada (ligações cruzadas): (a) borracha macia e (b) borracha 
dura 
 
PNEUS 
 Um pneu é uma montagem de muitas partes, cuja fabricação é bastante complexa. Existem 
três tipos básicos de construção de pneus: diagonal, cinturado e radial. Em todos casos, a carcaça do 
pneu (estrutura interna), consiste em camadas múltiplas de cabos recobertos de borracha, 
denominada lâminas. Os cabos podem ser de náilon, poliéster, fibras de vidro e aço, que garantem 
rigidez reforçando a borracha na carcaça. 
 Em cada construção, a carcaça é coberta por borracha sólida que alcança maior espessura na 
banda de rodagem. A carcaça é também recoberta internamente por revestimento de borracha.
 
 A produção de pneus pode ser resumida nas três etapas abaixo: 
 
1) Pré-forma dos componentes 
 Como já foi dito, a carcaça consiste em inúmeros componentes separados. Esses componentes 
são produzidos em processos contínuos e são, então, pré-cortados na forma e tamanho adequados 
para a montagem. Os componentes e os processos de pré-conformação para fabricá-los são: 
 
- Talão: um cabo de aço contínuo é revestido de borracha, cortado, enrolado e depois tem suas 
extremidades unidas; 
- Lâminas: tecidos contínuos, como náilon e aço, são revestidos de borracha em processo de 
calandragem e são pré-cortados na forma e tamanho adequados; 
- Revestimento interno: para pneus com câmara, o revestimento interno é uma camada fina aplicada 
a camada mais interna durante sua fabricação, e esse revestimento é calandrado sobre a camada 
mais interna. Para os pneus sem câmara, o revestimento interno é uma borracha laminada, e é 
calandrado com laminado de duas lâminas; 
- Cintas: tecidos contínuos são revestidos de borracha, mas cortados em ângulos diferentes para 
reforçar melhor; 
- Banda de rodagem: extrudada como uma banda contínua, depois é cortada e pré-montada com as 
cintas; 
- Costado: extrudado como uma banda contínua; a seguir, é cortado no tamanho e forma adequados. 
 
2) Montagem da carcaça 
 A carcaça é montada usando o equipamento conhecido como tambor de montagem, cujo 
elemento principal é um fuso giratório. As bandas pré-cortadas que formam a carcaça são montadas 
em torno desse fuso. As lâminas que compõem a seção transversal dos pneus são presas nos lados 
opostos do aro pelos dois talões – os talões são formados por diversos cabos de aço altamente 
resistentes e tem a função de suporte rígido quando o pneu acabado estiver montado sobre o aro da 
roda. Outros componentes são combinados às lâminas e aos talões, como peças de enchimento.
 
 Após o número conveniente das peças ter sido colocado em volta do fuso, as cintas são 
colocadas. Em seguida, é colocada a borracha externa que vai compor as bandas de rodagem e o 
costado. A forma do pneu nesse estágio é aproximadamente tubular. 
 
3) Moldagem e cura 
 Os moldes dos pneus são bipartidos e contêm o padrão da banda de rodagem a ser impresso 
nos pneus. O molde é aparafusado em uma prensa, sendo metade presa ao batente superior e a 
metade inferior é presa ao batente inferior. O pneu não curado é colocado sobre um diafragma 
expansível e inserido entre as duas metades. A prensa é fechada e o diafragma é expandido de modo 
que a borracha macia é pressionada contra a cavidade do molde. Ao mesmo tempo, a borracha é 
aquecida pelo molde e pelo diafragma. A duração dessa etapa de cura depende da espessura da 
parede do pneu. 
 Após a pura estar completa, o pneu é resfriado e removida da prensa. 
 
OUTROS PRODUTOS DE BORRACHA 
 A maioriados outros produtos de borracha é feita por processos menos complexos. As 
correias de borracha são amplamente usadas para transporte e em sistemas mecânicos de 
transmissão de potências. A borracha é um material ideal para esses produtos, mas as correias devem 
ter flexibilidade e nenhuma, ou pouca, extensabilidade durante a operação. Desse modo, elas são 
reforçadas com fibras, comumente de poliéster ou de náilon. 
 Mangueiras de borracha podem tanto ser reforçadas quanto fabricadas sem reforço. As 
mangueiras sem reforço são extrudadas na forma de tubos. Já as com reforço consistem em um tubo 
interno, de uma camada de reforço e de uma cobertura. O tubo interno é extrudado a partir de uma 
borracha e a camada de reforço é aplicada ao tubo na forma de tecido. A camada externa é aplicada 
por extrusão, laminação ou outras técnicas. 
 Várias borrachas são usadas para fazer componentes de calçados, podendo ser sólidas ou 
espumas. As partes moldadas são produzidas por moldagem por injeção, compressão e outras 
técnicas específicas para a indústria de calçados. 
 As borrachas podem ainda serem utilizadas em equipamentos e acessórios esportivos, como 
superfície de raquete de tênis de mesa, câmara de bolas de futebol, bolas esportivas, etc. 
 
PROCESSAMENTO DE ELASTÔMEROS TERMOPLÁSTICOS 
 
 O elastômero plástico é um polímero termoplástico que possui as propriedades de uma 
borracha, e podem ser processados como os termoplásticos, mas suas aplicações são aquelas de um 
elastômero. Os processos de conformação mais comuns são a moldagem por injeção e a extrusão. Os 
produtos moldados incluem solas de sapatos, calçados esportivos e componentes automotivos. Itens 
extrudados incluem coberturas isolantes para fios elétricos, tubos para aplicações médicas, correias 
transportadoras, etc. Outras técnicas de conformação para os elastômeros plásticos incluem 
moldagem por sopro e termoformação, processos esses que não podem ser usadas para borrachas 
vulcanizadas. 
 
 
 
 
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PARA COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
 
O compósito de matriz polimérica (CMP) é um material compósito formado por um polímero que 
envolve uma fase de reforço, tais como fibras ou partículas. A importância comercial e tecnológica 
dos processos para CMPs deriva do uso crescente dessa classe de materiais, especialmente dos 
polímeros reforçados por fibras. No isso corrente, CMP em geral se refere, na prática, aos polímeros 
reforçados por fibras. Os compósitos reforçados por fibras podem ser projetados com razões 
resistência-peso e rigidez-peso elevadas. Essas características os tornam atrativos na aviação, em 
automóveis, caminhões, barcos, etc. 
 
Materiais e processos de conformação dos compósitos de matriz polimérica 
 
Os processos de conformação dos PRF (plástico reforçado por fibra) podem ser divididos em cinco 
categorias: processos com molde aberto, processos com molde fechado, enrolamento filamentar, 
processos de pultrusão e outros. 
 
MATÉRIAS-PRIMAS PARA COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
 
Em CMP, os materiais precursores são um polímero e uma fase de reforço. 
 
Matriz polimérica 
Todos os três tipos básicos de polímeros são usados como matrizes em compósitos de matriz 
polimérica. 
 
Agente de reforço 
A fase de reforço pode ter qualquer uma dentre diversas geometrias, como fibras, partículas e 
plaquetas, e pode ser qualquer um dentre inúmeros materiais, por exemplo, os cerâmicos, metais, 
outros polímeros ou elementos, tais como o carbono ou o boro. 
 
 
COMBINANDO MATRIZ E REFORÇO 
 
A incorporação do agente de reforço na matriz polimérica ocorre durante o processo de conformação 
ou antes disso. No primeiro caso, os materiais precursores chegam à operação de fabricação como 
materiais separados e são combinados no compósito durante a conformação. São exemplos desse 
caso o enrolamento filamentar a pultrusão. No segundo caso, os dois materiais componentes são 
combinados em alguma forma preliminar que seja conveniente para ser usada no processo de 
conformação. 
Devemos pensar nas formas precursoras como compósitos pré-fabricados, que já chegam prontos 
para uso no processo de conformação. Essas formas são os compostos moldados e os pré-
impregnados. 
 
Compostos moldados 
Os compostos moldados são semelhantes àqueles usados na moldagem de plásticos. Eles são 
projetados para uso em operações de moldagem e, portanto, devem ser capazes de escoar. A maioria 
dos compostos de moldagem para o processo de compósitos é polímero termorrígido. Desse modo, 
eles não foram curados antes do processamento de conformação. A cura é feita durante ou após a 
conformação final. 
 
Pré-impregnados 
Outra forma pré-fabricada para as operações de conformação de PRF são os pré-impregnados, que 
consistem em fibras impregnadas com resinas termorrígidas parcialmente curadas para facilitar o 
processo de conformação. A finalização da cura deve ser realizada durante e/ou após a conformação. 
 
Processos de molde aberto 
 
A característica que diferencia essa família de processos de conformação de PRF é o emprego de uma 
única superfície de moldagem, positiva ou negativa, para produzir as estruturas laminadas de PRF. Os 
materiais precursores são aplicados sobre o molde em camadas até se alcançar a espessura desejada. 
Isso é seguido pela cura e remoção da peça. 
Os moldes são normalmente grandes. A vantagem de usar o molde aberto é que ele custa menos que 
se fossem usados moldes bipartidos. A desvantagem é que apenas a superfície da peça em contato 
com a superfície do molde tem acabamento; a outra superfície é áspera. 
Existem vários processos de molde aberto importantes para os PRF: 
 
LAMINAÇÃO MANUAL 
É um método de conformação no qual as sucessivas camadas de resina e de reforço são aplicadas de 
forma manual em um molde aberto para montar uma estrutura laminada de PRF. O procedimento 
básico consiste em 5 etapas: 
1 – O molde é limpo e recoberto com um agente desmoldante; 
2 – É aplicada uma fina camada de resina, que será a superfície externa da peça moldada (quase 
sempre com pigmento para ficar colorida); 
3 – Quando a resina estiver parcialmente curada, são aplicadas camadas sucessivas de resina e de 
fibras; cada camada é laminada para impregnar por completo as fibras com a resina e remover as 
bolhas de ar; 
4 – A peça é curada; 
5 – A peça totalmente rígida é removida do molde. 
 
Em geral, essas mesmas cinco etapas são necessárias para todos os processos de molde aberto, e as 
diferenças entre os métodos ocorrem nas etapas 3 e 4. 
Na etapa 3, cada camada de fibra de reforço está seca quando é colocada sobre o molde. A resina 
líquida, não curada, é então aplicada por pincelamento, aspersão ou sendo vertida. 
 
ASPERSÃO 
Esse método representa uma tentativa de mecanizar a aplicação de camadas de fibra-resina e reduzir 
o tempo de laminação manual. É uma alternativa para a etapa 3 no procedimento de laminação 
manual. 
No método de aspersão, a resina líquida e fibras picadas são aspergidas sobre um molde aberto para 
formar lâminas sucessivas de PRF. A pistola de aspersão é equipada com um mecanismo de corte que 
é alimentado por fibras contínuas e as corta em fibras menores, que são direcionadas ao fluxo de 
resina conforme esse sai da ponta da pistola. Essa mistura em fibras com orientações aleatórias nas 
camadas – diferente da laminação manual, na qual os filamentos podem ser orientados se desejado. 
Como os produtos fabricados por aspersão possuem fibras curtas orientadas aleatoriamente, eles 
não são tão resistentes como aqueles fabricados por laminação manual, no qual as fibras são 
contínuas e direcionadas. 
 
EQUIPAMENTOS AUTOMÁTICOS PARA COLOCAÇÃO DE FITAS 
Outra tentativa de automatizar e acelerar a etapa 3 do processo de colocação das fibras. Os 
equipamentos automáticos de colocação de fitas operam colocando uma fita de pré-impregnadosobre um molde aberto, seguindo percurso pré-programado. 
 
 
 
CURA 
A cura, etapa 4, é a etapa necessária para produzir todas as resinas termorrígidas usadas em 
compósitos laminados reforçados por fibras. A cura decorre da formação de ligações cruzadas no 
polímero, transformando-o da sua condição de líquido ou altamente plástico em produto rígido. 
Existem três principais parâmetros de processo de cura: tempo, temperatura e pressão. 
A cura ocorre normalmente à temperatura ambiente para as resinas RR usadas nos procedimentos 
de laminação manual e de dispersão. As peças moldadas feitas por esses processos são com 
frequência grandes, o que torna o aquecimento difícil. Se for possível, aplica-se calor para acelerar a 
reação de cura. 
 
 
Processos de molde fechado 
 
Essas operações de moldagem são realizadas em moldes formados por duas seções que abrem e 
fecham durante cada ciclo de moldagem. 
As vantagens dos moldes fechados são: bom acabamento em todas as superfícies da peça, maiores 
taxas de produção, maior controle em relação às tolerâncias e possibilidade de fabricar formas 
tridimensionais mais complexas. 
 
PROCESSOS DE MOLDAGEM POR COMPRESSÃO PARA COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
Uma carga é colocada na seção inferior do molde, e as seções do molde são fechadas sob pressão, 
fazendo com que a carga assuma a forma da cavidade. As metades do molde são aquecidas para curar 
o polímero termorrígido. Quando a peça moldada está suficientemente curada, o molde é aberto e a 
peça é removida. 
 
PROCESSOS DE MOLDAGEM POR TRANSFERÊNCIA PARA COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
Na moldagem por transferência convencional, a carga de resina termorrígida é colocada em uma cuba 
ou em uma câmara, aquecida e forçada pela ação de um pistão para o interior de uma ou mais 
cavidades do molde. O molde é aquecido para curar a resina. Outra forma de moldagem por 
transferência para PRF é chamada moldagem por transferência de resina, no qual uma manta é 
colocada na seção inferior do molde; o molde é fechado e uma resina termorrígida é transferida para 
dentro da cavidade do molde sob pressão moderada, para impregnar na pré-forma. 
 
PROCESSOS DE MOLDAGEM POR INJEÇÃO PARA COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
 
Moldagem convencional por injeção 
No processo de conformação de polímeros reforçados por fibras, a moldagem por injeção é usada 
tanto pra PRF com TP quanto com TR. Na categoria dos TP, praticamente todos os polímeros TP 
podem ser reforçados com fibras. Durante a injeção, a partir da câmara para a cavidade do molde, as 
fibras tendem a se alinhar ao longo de seu percurso por meio do bico de injeção. 
Embora compostos TP moldados sejam aquecidos e então injetados em molde frio, polímeros TR são 
injetados em molde aquecida para cura. O controle do processo com termorrígidos é mais rigoroso 
devido ao risco de formação prematura de ligações cruzadas na câmara de injeção. 
 
Moldagem por injeção reativa com reforços 
Alguns termorrígidos curam por reações químicas em vez de temperatura; essas resinas podem ser 
moldadas por moldagem por injeção reativa. 
Na RIM, dois componentes reativos são misturados e imediatamente injetados na cavidade do molde, 
em que a cura e a solidificação dos componentes químicos ocorrem rápido. Um processo bastante 
próximo a esse inclui fibras de reforços, tipicamente de vidro, na mistura. Nesse caso, o processo é 
chamado de moldagem por injeção reativa com reforços. 
 
Enrolamento filamentar 
 
O enrolamento filamentar é o processo no qual fibras contínuas impregnadas com resina são 
enroladas em torno de um mandril rotativo, que tem a forma interna do produto de PRF desejado. A 
resina é, em seguida, curada e o mandril removido. 
Um conjunto de fibras, provenientes de uma bobina, é puxada por meio de banho de resina, 
imediatamente antes de ser enrolado em um percurso sobre o mandril cilíndrico. A continuação do 
percurso de enrolamento completa a superfície de uma camada, com a espessura de um filamento, 
sobre o mandril. A operação é repetida para formar camadas adicionais, cada qual possuindo um 
padrão de entrecruzamento com a anterior, até que a espessura desejada para a peça tenha sido 
alcançada. 
 
Processos de pultrusão 
 
O processo é semelhante à extrusão, mas ele envolve puxar a peça. Como na extrusão, a pultrusão 
produz seções contínuas, retilíneas e com seção transversal constante. 
 
PULTRUSÃO 
A pultrusão é o processo no qual fibras contínuas, provenientes de bobinas, são imersas em um banho 
de resina e puxadas através de uma matriz de conformação, em que a resina impregnada sofre a cura. 
O processo consiste em cinco etapas: 
1 – Alimentação das fibras, na qual as fibras são desenroladas de teares; 
2 – Impregnação com resina, em que as fibras são mergulhadas na resina líquida não curada; 
3 – Conformação prévia – o conjunto de filamentos é gradualmente conformado na forma 
aproximada da seção transversal desejada antes da matriz; 
4 – Conformação e cura, quando as fibras impregnadas são puxadas através da matriz aquecida. 
5 – Puxamento e corte – os puxadores são usados para puxar o comprimento já curado de dentro do 
molde, após isso ele é cortado por uma serra. 
 
PULSCONFORMAÇÃO 
Pode ser definida como a pultrusão com etapas adicionais para conformar o comprimento em um 
contorno semicircular e variar a seção transversal em um ou mais locais ao longo do comprimento. 
Após sair da matriz de conformação, a peça contínua é alimentada a uma mesa giratória, que contém 
moldes negativos posicionados em torno da sua periferia. A peça é forçada em uma das cavidades do 
molde por uma matriz-guia, que comprime a seção transversal em várias posições e faz a curvatura 
ao longo do comprimento. Conforme a peça sai da mesa-matriz, ela é cortada em certo comprimento, 
gerando peças individuais.