O documento descreve os principais materiais não metálicos, incluindo polímeros e cerâmicos. Detalha os tipos de polímeros, como naturais, sintéticos e biodegradáveis. Descreve também os processos de fabricação de polímeros, como injeção e extrusão. Por fim, aborda as propriedades mecânicas das cerâmicas e métodos de conformação como prensagem e extrusão.

1. CURSO: Técnico em Eletromecânica
UC: Tecnologia dos Materiais
José Renato de Almeida

2. Tecnologia dos Materiais

3. Introdução
Materiais Não Metálicos 3
O Homem dispõe atualmente de uma grande variedade de materiais de engenharia, não
metálicos, para a execução dos mais diversos tipos de produtos utilizados na nossa
civilização. Estes materiais podem agrupar-se, pela sua afinidade, em diversos grupos:
 Materiais naturais, como a Madeira, Cortiça, Couro, Fibras (animais, vegetais e
minerais) e as Rochas;
 Polímeros, como Plásticos e Borrachas, Espumas Poliméricas, Fibras Sintéticas e
Fibras Artificiais;
 Cerâmicos (produtos cerâmicos sólidos e porosos, vidro, cimento e betão);
 Compósitos.

4. Sua utilização vem aumentando muito nos últimos anos. As principais vantagens buscadas são,
baixo peso, resistência a corrosão, resistência a alta temperatura, resistência dielétrica e relativa
facilidade de fabricação.
Com base nesses dados, daremos ênfase somente nos Polímeros e Cerâmicos.
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Materiais Não Metálicos
Materiais Cerâmicos

5. Polímeros
O que são e qual sua importância: Os Polímeros são constituídos por macromoléculas
conhecidas como monômeros. Sobretudo, um monômero é uma molécula que forma a unidade
básica dos polímeros, ou seja, nada mais são do que blocos de construção das proteínas.
O termo “polímero” vem do grego – “poli”, ou seja “muitas” e “meros”, que significa “partes”.
Entretanto, das ações que envolvem os Polímeros, a polimerização são as unidades que se
repetem em um Polímero, ou seja, a o grau de polimerização se refere ao número de meros ou
partes em uma cadeia polimérica.
Antigamente, na história da humanidade, a cadeia polimérica era relacionada com o uso de
polímeros naturais como couro, lã, algodão e madeira.
No entanto, nos dias atuais, muitos objetos e utensílios que utilizamos em nosso cotidiano são
produzidos a partir dessa substância feita de forma sintética.
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6. Os Polímeros são classificados em diversos níveis, entretanto, vamos detalhar alguns dos
principais.
- Polímeros naturais
Os polímeros naturais ou biopolímeros são, sobretudo, os que ocorrem na natureza. São
exemplos de polímeros naturais, a borracha, os polissacarídios (amido, celulose e glicogênio) e
as proteínas.
- Polímeros sintéticos
Os polímeros sintéticos ou conhecidos como artificiais, ou seka, são produzidos em laboratório,
sobretudo, de produtos derivados de petróleo.
O polimetacrilato de metila (acrílico), poliestireno, policloreto de vinila (PVC), polietileno e
polipropileno, são alguns exemplos de polímeros sintéticos.
A partir dos polímeros sintéticos é possível, sobretudo, a fabricação de sacolas plásticas, canos
hidráulicos, materiais de construção civil, colas, isopor, tintas, chicletes, pneus, embalagens
plásticas, teflon e silicone.
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Quais os tipos de Polímeros

7. Tanto o tipo natural quanto o sintético, todavia, há diversos 3 tipos de polímeros classificados
quanto ao método de obtenção. São eles:
- Polímeros de adição
Polímeros de adição, são aqueles obtidos, especialmente, pela adição sucessiva de
monômeros.
Como por exemplo os polissacarídeos, formados por monômeros de monossacarídeos e as
proteínas, formadas por monômeros de aminoácidos.
- Polímeros de condensação
São aqueles que são obtidos pela adição de dois monômeros diferentes com eliminação de uma
molécula água, álcool ou ácido, sobretudo, durante a polimerização.
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Classificação dos polímeros

8. Os polímeros também são classificados de acordo com o seu comportamento
mecânico, como
- Elastômeros ou borrachas
Os elastômeros podem ser naturais ou sintéticos. Contudo, sua principal
característica é a elevada elasticidade.
A borracha natural é obtida da árvore seringueira Hevea brasiliensis, através
de cortes no seu tronco. Com isso, obtêm-se um líquido branco, o látex.
Entretanto, as borrachas sintéticas são formadas pela adição de dois tipos de
monômeros (Copolímero).
Elas são mais resistentes e utilizadas comercialmente para a produção de
mangueiras, correias, além de artigos para vedação.
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9. - Plásticos
Os plásticos são formados através da combinação de vários monômeros. Geralmente, usa-se o
petróleo como matéria-prima para a produção de plásticos.
Os plásticos naturais ou sintéticos podem ser divididos em termorrígidos e termoplásticos.
 Os termorrígidos ou termofixos: são aqueles que por aquecimento assumem estrutura
tridimensional, tornando-se insolúveis e infusíveis. Após isso, eles não conseguem voltar à
sua forma original. Eles dão origem à estruturas rígidas e duráveis, como peças de
automóveis. Como por exemplo o poliuretano, polietileno, poliestireno e o poliéster.
 Os termoplásticos: são aqueles que permitem fusão por aquecimento e solidificação por
resfriamento, ou seja, isso possibilita o seu tratamento e moldagem repetidas vezes, desde
que sejam reaquecidos. Eles são facilmente maleáveis e usados para produção de filmes,
fibras e embalagens. Os termoplásticos são recicláveis.
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10. - Fibras
As fibras podem ser naturais ou sintéticas. No entanto, a produção de fibras artificiais consiste
na transformação química de matérias-primas naturais.
Na natureza, as fibras podem ser obtidas de pelos de animais, sobretudo, como as sedas do
bicho-da-seda, ou de caules, sementes, folhas e frutos, como o algodão e o linho.
As fibras sintéticas são representadas especialmente pelo poliéster, a poliamida, o acrílico, o
polipropileno e as aramidas.
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11. - Polímeros biodegradáveis
Os polímeros biodegradáveis são materiais que se degradam em dióxido de carbono, água e
biomassa, sobretudo, como resultado da ação de organismos vivos ou enzimas.
Em condições favoráveis de biodegradação, entretanto, podem ser completamente degradados
em semanas.
Os polímeros biodegradáveis podem ser naturais ou sintéticos. Haja visto que eles podem ser
derivados das seguintes fontes:
 Fontes renováveis de origem vegetal como milho, celulose, batata, cana-de-açúcar;
 Sintetizados por bactérias;
 Derivados de fonte animal como a quitina, quitosana ou proteínas, obtidos de fontes fósseis,
como o petróleo.
Os polímeros biodegradáveis são usados, especialmente, para produção de embalagens de
alimentos, sacolas, produtos para a agricultura e produtos de consumo.
Através do processo de biodegradação, eles evitam o acúmulo de lixo e consequentemente de
poluição, enquadrando-se no conceito de sustentabilidade
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12. Os plásticos de engenharia fazem parte de um segmento inovador e promissor para a indústria
de transformação e reutilização do plástico.
Eles são resinas com propriedades superiores às commodities, sobretudo, porque são materiais
mais estáveis em aplicações que exigem maior resistência mecânica, térmica, à tração de
ruptura, química e às intempéries.
Com isso, por suas propriedades e aplicações, podem substituir, em muitos casos e de forma
eficiente, sobretudo em materiais como aço, cerâmica ou metal.
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Plásticos de engenharia

13. Os plásticos de engenharia oferecem as seguintes propriedades:
 Alta resistência mecânica;
 Ótima usinabilidade e estabilidade dimensiona;
 Boa resistência química;
 Não condutores;
 Boa resistência a desgaste;
 Versatilidade de forma e tamanho;
 Aplicações em variadas temperaturas, podendo ser usado permanentemente entre
100°C e 150°C;
 Possibilidade de produzir peças com acabamento em pintura metalizada (ABS).
Além disso, esses materiais dispensam lubrificação, haja visto que acabam evitando uso de
graxas e reduzindo o custo e peso das peças fabricadas.
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Quais são os tipos de processamento?
A conformação do polímero, depende muito da sua classificação, assim existem
várias técnicas utilizadas para produzir as peças desejadas.
Essas técnicas incluem:
- Moldagem por compressão;
- Transferência;
- Insuflação;
- Sopro;
- Injeção;
- Extrusão.
Na qual as duas últimas são as mais utilizadas.
Processamento de Polímeros

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Processamento por Injeção
O processamento de polímeros por injeção é a técnica mais utilizada para produção
de materiais termoplásticos, porém podendo ser utilizada também para os termofixos. Ele
consiste basicamente em injetar o material peletizado para o interior da máquina com formato
cilíndrico através de um pistão. Após a formação do líquido viscoso, o mesmo é empurrado pelo
pistão por meio de um bico injetor até o molde fechado. Ao mesmo tempo, há a aplicação de uma
pressão constante até que o material se solidifique. Ao fim desse processo, o molde é aberto e a
peça é ejetada.
Esse tipo de moldagem possui algumas vantagens como por exemplo a facilidade de produção
e a alta velocidade em que as peças podem ser obtidas. Além disso essa técnica permite
produzir peças com bom acabamento, e com alta complexidade como furos, roscas entre
outros. Por fim, possuem um custo baixo para peças com grande volume. Exemplos de produtos
produzidos por injeção: brinquedos, peças de carros, utensílios de cozinha, embalagens plásticas,
entre outros.

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Processamento por Extrusão
O processamento de polímeros por extrusão consiste basicamente na injeção de um
termoplástico viscoso por meio de uma matriz com extremidade aberta. O parafuso ou rosca,
insere os pellets e tem como função misturar, fundir e compactar o material. Essa massa
fundida é forçada através de um orifício da matriz até a sua solidificação, que pode ser acelerada
por sopradores ou um borrifador de água. Assim a peça é produzida com características de perfis
de seção reta constante como por exemplo fios, chapas, filmes e tubos. Podem ser fabricados
então, canudos, .sacolas plásticas, embalagens, entre outros

17. A cerâmica é um produto caracterizado pela forma e resultante da moldagem a frio de uma
matéria inorgânica argilosa posteriormente endurecida pelo calor. A desintegração dos
granitos, gneisses ou pórfiros, e dos seus feldspatos, originam as matérias-primas que
constituem as argilas.
A propriedade essencial destas reside em se transformarem por ação da água em pastas
plásticas moldáveis, que solidificam por secagem e endurecem por tratamento térmico.
Por serem muito variadas, também variam os métodos de manipulação e tratamentos
térmicos, originando produtos cerâmicos diferentes: terracota (barro cozido); faiança
engobada, se o revestimento é terroso; faiança vidrada, se o revestimento é vítreo e
transparente; faiança esmaltada, se o revestimento é vítreo e opaco; grés (pasta compacta,
dura, podendo ser esmaltada ou revestida de película vítrea obtida por fusão de sal);
porcelana (pasta compacta branca, dura); e biscuit.
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Cerâmica

18. As cerâmicas são materiais altamente utilizados pela indústria, além de sua presença constante
em nosso dia a dia. Algumas de suas características são o motivo de seu sucesso junto à história
da humanidade. Tecnicamente, uma das categorizações dadas aos materiais é chamada de
Propriedades mecânicas, com alguns critérios de avaliação.
Resistência à fratura: Em temperatura ambiente, sejam as cerâmicas do tipo cristalina ou não
cristalina, as cerâmicas quase sempre sofrem fratura antes de sofrerem qualquer tipo de
deformação plástica, como resposta à uma carga de tração. Isso evidencia seu elevado nível de
fragilidade.
Comportamento elástico: A tensão-deformação elástico dos materiais cerâmicos ocorre de forma
linear.
Dureza, essa é sem dúvida a propriedade mecânica de maior destaque nas cerâmicas. Essa
característica confere aos materiais cerâmicos sua grande utilidade em processos de abrasão e
corte. Os materiais cerâmicos são considerados os materiais de mais elevado nível de dureza em
todo o mundo.
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Propriedades mecânicas das cerâmicas

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• Prensagem simples: – Pisos, azulejos e placas (revestimento cerâmico) – Tijolo maciço;
• Prensagem isostática: isolador de vela do carro;
• Extrusão: tubos e capilares, bloco cerâmico (“tijolo baiano”);
• Injeção: pequenas peças com formas complexas e rotor de turbinas;
• Colagem de barbotina: sanitários, pias, vasos, artesanato;
• Torneamento: xícaras e pratos;
Métodos de conformação e aplicações

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Os processos de fabricação desses materiais podem diferir muito daqueles das cerâmicas
tradicionais.
As matérias-primas são muito mais caras e são geralmente sintéticas (e não naturais), porque
precisam ter qualidade muito maior (controle do nível de impurezas e granulometria é crítico).
As aplicações são baseadas em propriedades muito específicas:
•Elétricas – Sensores de temperatura (NTC, PTC), Ferroelétricos (capacitores, piezoelétricos),
Varistores (resistores não lineares), Dielétricos (isolantes)
• Térmicas e Mecânicas – Ferramentas de corte
• Químicas – Sensores de gases e vapores
• Biológicas – Próteses e implantes
CERÂMICAS DE ALTA TECNOLOGIA

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• Os materiais cerâmicos são formados por elementos metálico e não metálico com ligações
covalente-iônicas. Apresentam elevada estabilidade térmica e química, alta dureza e são frágeis.
• Por apresentar elevada temperatura de fusão, em geral, são conformados a partir de matéria-
prima particulada por sinterização ou utilizando-se de um veículo dispersante em suspensão.
• O vidro por apresentar temperatura mais baixa de amolecimento e conformação, porque é
amorfo, é processado do estado líquido e a sua viscosidade varia com a temperatura.
• A porosidade residual no produto cerâmico influi fortemente no seu desempenho mecânico,
tanto por redução da área efetiva de resistência à tensão como pela presença de pontos de
concentração de tensão.
Resumo
Próteses cerâmicas
Blindagem térmica
Cerâmicas Sinterizada

23. Obrigado!
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