Inovação e sustentabilidade nos plásticos da engenharia

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São Paulo, 05/05/2015 - FEIPLASTIC - Ilha Do Conhecimento

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Inovação e sustentabilidade nos plásticos da engenharia

  1. 1. Inovação e sustentabilidade nos plásticos da engenharia Carlo Grassini, Technical Service and Market Development São Paulo, 05/05/2015
  2. 2. Sumário de assuntos Radici Group & Radici Plastics •Breve apresentação de quem somos e o que fazemos no mundo dos Plásticos Substituiçao de Metal •Poliamidas Radilon® e Radistrong® para melhor desempenho mecânico, abordagem CAE aos projetos Exercício as altas temperaturas •Poliamidas Radilon® HHR e XTreme com melhor resistência ao envelhecimento térmico Resistencia quimica •Poliamidas a “cadeia longa” (LCPA), Radilon® D e DT produtos com base em PA610 e PA612 Design para sustentabilidade •Sustentabilidade do produto ao longo de todo o ciclo de vida, confiável e certificável para medições e comparações quantitativas
  3. 3. Radici Group: numbers CHEMICALS = 392 millions of Euro PLASTICS = 248 millions of Euro* SYNTHETIC FIBRES AND NONWOVENS = 516 millions of Euro OTHER BUSINESSES = 5 millions of Euro *2013 Aggregated Sales (millions of Euro) Personnel: 3,200 employees 195 50 90 110 0 50 100 150 200 250 Adipic Acid HMDA PA66 PA6 Kton/y Production Capacity (Kton/y) PA6+PA66 capacity: 200 Kton/y
  4. 4. Radici Plastics: Brands A line of PA6, PA6.6, High Temperature PA, PA6.12 and 64% renewably sourced PA6.10 polymers and copolymers used for injection, extrusion and blow-moulding in industrial, electrical/electronics and automotive applications. A line of thermoplastic semi-crystalline PBT, PET and glassfibre-reinforced PBT used for injection moulding in industrial, electrical/electronics and automotive applications. Eco-sustainable range of materials mainly coming from RadiciGroup’s polymerization, fibres and compound plants scraps used for injection and extrusion in industrial, electrical/electronics and automotive applications. A line of PA, PET and PBT flame-retardant grades used for injection and extrusion in all applications where high fi re resistance is required, especially in the electrical/electronics and automotive sectors. A line of thermoplastic elastomers based on SEBS, SBS and co-polyesters; used for injection and blow moulding in industrial, electrical/electronics and automotive. A line of long fibre polyamides for injection moulding.This material family represents a major step forward in metal replacement due to its exceptional impact, creep and high temperature properties. POM acetal copolymers for injection moulding applications, obtained through the random insertion of co- monomer units in a poly-trioxane chain. Poliamidas e outros Plasticos da Engenharia
  5. 5. Radici Plastics: Presença Global AMERICAS ASIAEUROPE Radici Novacips SpA – Villa d’Ogna, ITALY Investimento em regiões de rápido crescimento. Assistencia tecnica e suporte ao desenvolvimento de novas aplicações no mundo inteiro. Radici Novacips SpA – Chignolo d’Isola, ITALY Radici Plastics USA Inc. – USA Radici Plastics Ltda – BRAZIL Radici Plastics (Suzhou) Co., Ltd – CHINA Radici Plastics Modi Pvt., Ltd – INDIA* * Toll compoundingRadici Plastics GmbH - GERMANY
  6. 6. Radici Plastics: pontos fortes • Integração vertical em PA6, PA66, PA610, PA612 e PA especiais/copolímeros • Um forte foco em inovação através de uma grande sinergia com o cliente • Flexibilidade no desenvolvimento de materiais “tailor-made” para exigências específicas • Uma gama completa de produtos disponíveis em todos os países • Competência global no suporte ao desenvolvimento de novas aplicações • Comprometimento com a sustentabilidade em toda a cadeia de produção, minimizando o impacto ambiental.
  7. 7. Substituição de Metal
  8. 8. Substituição de metal  Substituição de metal por plásticos de engenharia para aplicações exigentes começou aproximadamente 25-30 anos atrás.  Apesar disso, ainda existem grandes oportunidades, devido à crescente demanda de redução de peso, mesmo em componentes que nunca foram considerados para ser produzidos em plástico.  O aporto de novos materiais, junto com o CAE (Computer Aided Analysis) e dum abordagem correto a projetação, abre ainda mais possibilidades para realizar novas ideias
  9. 9. Substituição de metal • O conceito-chave do Metal Replacement è isso: Substituir um ou mais itens correntemente fabricados em metal com um item que tinha a mesma , fabricado com um material diferente (plásticos de engenharia especiais) • Não significa procurar um plástico que tinha as mesmas PROPRIEDADES, mas sim reformular a ideia e o projeto da peça, considerando todos os seus requisitos funcionais e comparando- os com as características típicas do material plástico
  10. 10. Substituição de metal • As que podemos obter: – Redução de peso – Liberdade de desenho e de forma – Sustentabilidade ambiental – Integração de funções – Redução de montagem e operações de processo post-moldagem (usinagem…) – Estética, produtos na cor – Custo total das peças (≠ custo do material por kg!!!) • Custo volumétrico • Numero de itens, numero de operações, montagem • Custo do processo de moldagem por injeção • Produtividade • Vida do molde (vs Fundição de metal)
  11. 11. Substituição de metal  Novos pedidos e desafios da substituição de metal exigem materiais mais sofisticados, além dum abordagem à concepção do projeto mais evoluída  Fabricantes de Plásticos da Engenharia são solicitados a fornecer materiais de alto desempenho, como também muitas informações sobre propriedades deles a curto e longo prazo (creep, fadiga, envelhecimento em media, resistência química...)
  12. 12. Substituição de metal Especialidades com base em PA66-GF: Oferta da Radici Plastics  50% GF PA66 Radilon® A RV500RW 339 BK  35% GF PA66 Radilon® A RV350RW 339 BK Em comparação com PA66-GF padrão tem: – Resistência a tração mais alta – Deformação a ruptura mais alta – Melhor resistência na linha de solda – Melhor resistência ao impacto Suporte de motor Radilon A RV500RW
  13. 13. + 12 % tensile strength at break + 20 % tensile deformation at break A RV500RW 339 NER
  14. 14. + 20 % tensile strength at break + 30 % tensile deformation at break A RV500RW 339 NER
  15. 15. Substituição de metal PA6-GF com alta fluidez e alto conteúdo de fibra: Oferta da Radici Plastics  50% GF PA6 Radilon® S URV500  60% GF PA6 Radilon® S URV600 Em comparação com PA6-GF padrão tem: • Alta fluidez • Menor quebra das fibras de vidro => maior retenção de prop. mecânicas • Melhor acabamento superficial • Alta produtividade Suporte de apoio de braço para segmento automotivo RADILON S URV500
  16. 16. Flow Length + 40% 0 100 200 300 400 500 600 700 800 60 70 80 90 100 110 120 130 SpiralLength(mm) Injection Pressure (Bar) Spiral Length Comparison High Flow Radilon® S URV600LW PA6-GF50 High Flow Radilon® S URV600LW PA6-GF50 S URV600LW
  17. 17. Substituição de metal RADISTRONG® PA6 e PA66-LFT com fibras longas de vidro ou carbono: Comparado com fibra curta tradicional: • Melhores propriedades ao impacto • Melhor rigidez e resistência mecânica às altas temperaturas • Melhor resistência ao creep e fadiga • Menor empenamento das partes • Melhor desempenho às altas temperaturas 1 mm 1 mm Radilon ® RV
  18. 18. Properties Charpy Notched Impact Impact Energy Absorption Tensile Strength at Break (23 °C) Tensile Strength at Break (150 °C) Elongation at BreakCreep Heat resistance Tensile Modulus (23 °C) Tensile Modulus (150 °C) PA66-GF Radistrong© LGF Pedal Box Radistrong A LGF60W Comparação entre propriedades de RADISTRONG® LGF e de PA66 Fibra Curta tradicional
  19. 19. S URV600LW 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 1 10 100 1000 10000 Deformation(%) Time (hours) Creep Behavior (140 °C, 60 Mpa) PA66-GF50 Radistrong® ALGF50W Creep behaviour (140 °C, 60 MPa) of Radistrong® compared to a short-fibre reinforced PA66 : after 10000 h the creep deformation is close to 1/3 of short fibers PA ! Rear mirror support Radistrong A LGF50W
  20. 20. Substituição de metal • Radici Plastics pode fornecer aos Clientes total suporte ao longo dos projetos de substituição de metal: – Concepção: proposição e consultoria – Tradução de Requisitos funcionais em Propriedades do material – Seleção do material ideal, seja Padrão ou Especial, dentro da nossa ampla faixa de Plásticos da Engenharia – Suporte e consultoria para comparação dos custos – Suporte e consultoria para re-design – Suporte com analise de CAE, com simulação de processo e simulação estrutural – Impacto ambiental e LCA analysis: suporte pleno e certificado pela parte da matéria prima – Suporte da Assistência técnica no ensaio de protótipos e try-out de moldagem
  21. 21. Utilização em altas temperaturas
  22. 22. Utilização em altas temperaturas • Tendências da industria automotiva: – Redução progressiva das dimensões do motor – Limitações mais baixas para emissão de CO₂ – Maior tempo de vida dos veículos – Espaço sob capô reduzido • Requisitos para poliamidas: – Melhor retenção de propriedades depois de envelhecimento térmico – Tempo de vida maior – Fácil processamento, preço competitivo
  23. 23. Utilização em altas temperaturas Radilon® S RV … W, S BMV150 K Radilon® A RV…W Radilon® XTreme RV HHR Metal Radilon® A RV HHR, A BMV HHR CUT in contact with air
  24. 24. Utilização em altas temperaturas 180°C 210°C 230°C A HHR High Heat Resistance PA66 for injection and blow molding (from 180 to 210 °C CUT in air) XTreme HHR High Temperature Polyamides (from 190 to 230 °C CUT in air)
  25. 25. Utilização em altas temperaturas • HHR (High Heat Resistance) è uma tecnologia proprietária, muito eficiente e original para proteger o material, e atender aos requisitos mais exigentes Radilon® A RV150 – RV500 HHR • PA66 desde 15% até 50% fibra de vidro, especialmente desenhado para resistir à temperatura de exercício continuo até 210°C, em contato com ar quente. Radilon® A BMV150 – BMV200 HHR • PA66 15% ou 20% fibra de vidro, temperatura de exercício continuo até 210°C para moldagem por sopro. Radiflam® A RV150HHR AF • PA66 15% fibra de vidro, anti-chama UL94 V-0 alta resistencia termica e retenção de propriedades, para moldagem por injeção.
  26. 26. 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 200,0 0,0 1000,0 2000,0 3000,0 4000,0 TensileStrengthatBreak(Mpa) Time (h) Heat Ageing in Air at 210 °C Radilon ARV350 HHR 3800 Ner PA66-GF35 HS A RV350HHR Após 2000h de envelhecimento em contato com ar a 210°C, a retenção da tensão à ruptura è 57% do valor inicial vs 0% para PA66 termo-estabilizada padrão Turbo duct resonator Radilon® A RV350HHR Hot side turbo air duct Radilon® A BMV150 HHR
  27. 27. Utilização em altas temperaturas Espessura 3 mm Espessura 3 mm Como podemos observar na secção transversal na Foto 1, após 1000 horas de envelhecimento térmico a 210 ° C, o RADILON® A HHR RV350 se mantem praticamente intacto, exceto ligeira degradação à superfície. Ao contrário, como se vê na Foto 2, o PA66 GF35 estabilizado ao calor padrão apresenta uma estrutura profundamente degradada após o processo de envelhecimento térmico mesmo: cerca de 70% da espessura da amostra é destruído. Foto 1 Foto 2
  28. 28. Utilização em altas temperaturas Radilon XTreme HHR: empurrando ainda mais capacidades tecnicas das poliamidas • Radici Plastics, aproveitando da integraçao vertical na polimerização com a unidade da Quimica, desenvolveu uma nova poliamida que tem mais alto ponto de fusão da PA66 e é estável a temperaturas elevadas. • Adicionando a base XTreme con a tecnologia HHR, os produtos obtidos podem atingir até 230°C de uso continuo em ar quente, sem perda excessiva de propriedades • Esta tecnologia é desenvolvida principalmente em resposta às mais recentes exigências de desempenho automotivas para aplicações sob o capô, onde frequentemente metal ou polimeros de alto custo são empregados.
  29. 29. Utilização em altas temperaturas XTreme Property PA66 PA6 XTreme PPS PPA PPA-2 PA46 PA46-2 Melt Temp. 260 220 280 280 308 300 282 295 Water Abs. 8,5 9,0 7,0 0,1 7,0 7,0 13,0 13,0 Tg 70 60 90 90 110 120 70 70 Density 1,14 1,14 1,15 1,35 1,15 1,15 1,18 1,18 Radilon® XTreme (polimero puro) vs outros polimeros • mesma temperatura de fusão do que PPS e PA46. Menor do que PPA • mesma absorção de umidade do que PPA, menor do que PA46 • mesma TG do que PPS, mais alta do que PA46, menor do que PPA • menor densidade do PPS e PA46
  30. 30. Xtreme HHR 0 20 40 60 80 100 120 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 TensileStrengthatBreakretention(%) Time(h) Heat Ageing in Air at 220 °C RadilonXTremeRV350HHR PA*-GF35 PA46-GF40 PPA-GF45 0 20 40 60 80 100 120 0 1000 2000 3000 4000 TensileElongationatBreakretention(%) Time(h) Heat Ageing in Air at 220 °C RadilonXTreme RV350HHR PA*-GF35 PA46-GF40 PPA-GF45 50% Retention Resistência à ruptura Elongação à ruptura • Tensile Strength at Break retention > 50% after 3000 h at 220 °C (Better than benchmark) • Residual deformation at break after 3000 h at 220 °C higher than benchmark
  31. 31. Radilon®Xtreme comparisonwith other polymersfor high temperatureapplications. (Glassfilled version 30 to 40 %) * Poor ** Fair *** Good **** Excellent Polymer Ease of processing Surface aspect Heat ageing properties retention at 230 °C Stiffness Tensile Strength Impact Resistance PPA * * ** *** *** ** PPS * ** **** *** *** * PA46 * * *** **** DAM * Cond *** DAM *Cond *** Rad®XTreme *** **** *** *** *** *** Xtreme HHR
  32. 32. Resistência química
  33. 33. Resistência química • PA a cadeia longa (LCPA, Long Chain PolyAmides): contêm ao menos um monomero com 10 ou mais carbonos Pontodefusão[°C] 150 200 250 300 350 Absorção de umidade à saturação [%] 20 4 6 8 10 12 14 PA1010 PA11 PA12 PA612 PA610 PA66 PA6 PA46PPA LCPA PA XT LCPA têm, com relação às poliamidas classicas: • otima resistência química • resistencia a stress cracking • baixa absorção de humidade • boa estabilidade dimensional • flexibilidade • resistencia à hidrolíse • baixo ponto de fusão • alta permeabilidade
  34. 34. Resistência química • Radilon® D: gama de produtos com base PA610, 64% de recursos renovaveis, hexametilendiamina + acido adípico (oleo de mamona) • Radilon® DT: gama de produtos com base PA612, hexametilendiamina + acido dodecandioico • Ambos os polimeros são produzidos internamente ao Grupo e polimerizados na Radici Química de Novara (IT)
  35. 35. Resistência química • Uma nova família de poliamidas 610 semi-cristalinas, obtidas a partir da policondensação de 1,6-hexametileno-diamina e ácido 1,10-decandióico (ácido sebácico) • O ácido sebácico é extraído a partir de óleo de mamona: uma matéria-prima natural obtido a partir das sementes da planta, que não compete com terras agrícolas para alimentação humana. • Materiais da família RADILON® D PA610 de base biológica contêm até 64% em peso de matéria-prima que vem de recursos renováveis Sementes da mamona Planta de mamona Radilon® D
  36. 36. Resistência química
  37. 37. Resistência química • Menor densidade, menor absorção de umidade, melhor estabilidade dimensional e resistência química (inclusive resistência ao sal da rua e à hidrolise) em relação à PA6 & PA66 • Melhor resistência térmica comparado com PA11&PA12 • Propriedades mecânicas, químicas, térmicas similares à PA612 Radilon® DT • O material ideal para atender à procura crescente de polímeros a partir de fontes renováveis, ​​que podem ser usados ​​para aplicações críticas típicas de poliamidas Radilon® D PA610: caracteristicas principais
  38. 38. Resistência química Radilon® D PA610, Radilon ® DT PA612: caracteristicas principais PA6, PA66 Poliamidas “tradicionais” para engenharia RADILON® D PA610 RADILON® DT PA612 PA11, PA12 Outras Poliamidas com cadeia longa 2.5 ÷ 3.0 % (eq. RH50) 8.0 ÷ 9.4 % (satur.) 1.2 ÷ 1.4% (eq. RH50) 2.8 ÷ 3.1% (satur.) 1.0 ÷ 1.3% (eq. RH50) 2.5 ÷ 2.9% (satur.) 0.7 ÷ 0.8 % (eq. RH50) 1.8 ÷ 1.9 % (satur.) 3100 / 1300 MPa 2200 / 1200 MPa 2000 / 1200 MPa 1400 / 1100 MPa 220 / 170 °C (PA6) 260 / 225 °C (PA66) 218 / 165 °C 215/150 °C 189 / 145 °C (PA11) 178 / 135 °C (PA12) Absorção de umidade Modulo a tração (DAM / COND) Ponto de fusão / HDT
  39. 39. Resistência química Radilon® D PA610: sustentabilidade (Analise de impacto LCA) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PA6.10 PA6 PA12 PC Epoxy Resin PA66 PA11 GWP Global Warming Potential (Kg CO2 Eqv/Kg Polymer) PA6.10 PA6 PA12 PC EpoxyResin PA66 PA11 PA6.10: GWP much lower than technical polymers like PC, PA6, PA66: value comparable to PA11 (Data collected from literature) Impacts are evaluated and exposed on the basis of the “ILCD 2011 Midpoint V1.01” method The study is based on literature information and qualified database data. The burden is considered from cradle to gate. If not available in database set, the input value of material is calculated coherently to ISO 14040 standards, as represented in SimaPro software.
  40. 40. Resistência química • Tipicas aplicações para PA6.10 e PA6.12: – Linhas extrudadas para pneumática e transporte de carburante – Conectores para linhas de carburante – Aplicações no setor da hidráulica e termo-sanitário Tubo de respiro gasolina Radilon® D 40EP25ZW Conector rapido linha carburante Radilon® D ERV300W Linhas vacuum para freio trucks e carburante Radilon® D/DT 40EP25ZW Filtro para linhas idraulicas domesticas Radilon® D RV300RKC 306 BK
  41. 41. Design e sustentabilidade
  42. 42. Visão da sustentabilidade para Radici “A capacidade de satisfazer as necessidades do presente sem afetar a possibilidade de satisfazer as necessidades do futuro." BRUNTLAND REPORT, 1987
  43. 43. Visão da sustentabilidade para Radici • Afirmações gerais sobre “produtos verdes” ou com “apelo ecologico” sem suporte de fatos e dados não têm significado real • Isso é o greenwashing - “lavagem com o verde”, comunicaçao ambiental que cria uma imagem confusa, ou pior, mistificatoria dos proprios produtos e atividades • A politica de comunicaçao oficial da Radici è de recusar o greenwashing, baseando-se em vez nas diretrizes de: – Eficacia – Transparência – Integridade – Rigor para garantir uma comunicação ambiental adequada e a 360°
  44. 44. Visão da sustentabilidade para Radici • Radici tem implementado a análise do impacto ambiental (LCA) de seus produtos “cradle to gate" de forma sistemática, ao longo do processo de desenvolvimento (design para sustentabilidade) • Desta forma, é possível para os usuários finais e designers afirmar o impacto ambiental de seus produtos baseando-se em dados factuais, claros e certificados para o material plástico usado • Objetivo é de coligar os requisitos técnicos e ambientais, a fim de ser capaz de escolher entre diferentes alternativas adequadas (formulação / processo) aquelas com o impacto ambiental mais favorável
  45. 45. • Life Cycle Analysis (LCA) – “Classificação e avaliação das entradas, saídas e os impactos ambientais potenciais de um sistema de produto ao longo do seu ciclo de vida” (ISO 14040) • Product Category Rule (PCR) – Método, métricas e regras sobre como realizar uma análise LCA em uma categoria específica de produtos, em coerência com outros produtos similares, com o qual ele pode ser comparado • Environmental Product Declaration (EPD) – Documento que afirma, na base do estudo LCA conduto em acordo com a especificação da PCR, alguns aspetos do impato ambiental do produto. O EPD pode ser certificado por terceiros. LCA Life Cycle Assessment PCR Product Category Rule EPD Environmental Product Declaration Visão da sustentabilidade para Radici
  46. 46. • Publicado com cadência anual • Representa o Radici Group no complexo de ponto de vista da sustentabilidade (ambiental, econômica, de produto, da responsabilidade social…) • Redigido de acordo com as regras do GRI (Global Reporting Initiative) • Certificado em acordo com essas normas no nível B+ Visão da sustentabilidade para Radici
  47. 47. carlo.grassini@radicigroup.com http://www.radicigroup.com/plastics

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