Post on 24-Aug-2018
Polímeros de Alto Desempenho para Substituição de Metais
1
Bruno Balico dos Santos
Eng. Desenvolvimento e Aplicação
24/09/2014
Agenda
► Apresentação da Celanese
► Características da substituição Metal para Plástico
► Polímeros para Substituição de Metal
► Moldagem em cores Metálicas - MetaLX™
2
Negócios dos Materiais de Engenharia
da Corporação Celanese
4
Celanese Materiais de Engenharia é um Líder Global de ETPs
Celanese Net Sales 2012
$6.4 Billion
Acetyl Intermediates*
44%
Consumer Specialties*
18% AEM 20%
Industrial Specialties
18%
2012 AEM
Sales
$1.26 Billion
*Excludes intersegment sales.”
Part of the Advanced Engineered Materials (AEM) Business
Celanese
Materiais de Engenharia Avançada (AEM)
5
Produtos são Utilizados em Diversos Segmentos de Aplicações
46% 22%
21%
9%
2%
► Fluid
handling
► Building &
Construction
► Office
equipment
Industrial
Consumer & Appliances
► Durables
► Cookware
► Water
purification
► Sporting goods
Elétrico & Eletronicos
► Communication
► High brightness
LEDs
► Connectors
Bens de Consumo
► Fuel
systems
► Safety
systems
► Structural /
mechanical
components
► Aesthetics
Transporte
Source: Celanese internal estimates for 2012
► Drug
delivery
systems
► Medical
implants
Médico
AEM 2012 Net
Sales $1.26B
Amorfo Parcialmente Cristalino
Polímeros de Alta
Performance (HPP) (TI1 > 150°C)
Polímeros de
Engenharia (ETP) (TI1 90 – 150°C)
Celanese Mantém Posição de Liderança
em Materiais de Engenharia
6
Polímeros Basicos
TI1 = Índice de Temperatura
Tem
pera
tur
a d
e S
erv
iço
Polímeros de Engenharia
LCP – Vectra® /Zenite®
PPS – Fortron®
PCT – Thermx®
PET – Impet®
PBT – Celanex®
PBT Alloy – Vandar®
TPC-ET – Riteflex®
POM – Hostaform®/Celcon®
UHMW-PE – GUR®
Termoplásticos Reforçados com
Fibra Longa e Fibra Contínua*
LFRT – Celstran®, Factor ®
Compel®
CFR-TP – Celstran® Fitas,
Tarugos de Perfis
* Com matrix polimérica: PP, PA, PPS, PBT, POM e outros
Estrutura Global – Forte Presença Global
7
Celanese Materiais de Engenharia
Celanese
Afiliadas Estratégicas
Joint Ventures
Oberhausen, Germany
Industriepark Hoechst,
Frankfurt, Germany
Kaiserslautern, Germany
Al Jubail,
Saudi Arabia
Sulzbach, Germany
Suzano, Brazil
Wilmington, NC
Shelby, NC
Winona, MN
Florence, KY
Bishop, TX
Auburn Hills, MI
São Paulo, Brazil
Nanjing, China
Seoul, Korea
Kuantan, Malaysia
Nantong, China
Fuji City, Japan
Dafa, Taiwan
Shanghai, China
Tokyo, Japan
Singapore
Taipei, Taiwan Hong Kong Guangzhou, China
Beijing, China
Tochigi, Japan
Motivos para Conversão de Metal para
Plástico
► Consolidação de Peças
► Redução de Peso
► Resistência a Corosão
► Eliminação de Operações Secundárias
► Melhoria Estética
‒ Estilo / Liberdade de Design
‒ Cor / Tratamento superficial
► Custo
9
Celanese oferece melhoria em
Estética e Menor custo por peça
► Reduz custo eliminando
operações secundárias
► Eliminate costly disposal of
chemicals, solvents, etc.
► Flexibilidade de cor
10
Estimado 38% de redução de custo para esta aplicação
Celanese Polímeros de Engenharia
para substituição de Metais
► Celstran® LFRT, baseado em ampla
variedade de polímeros
► Fortron® PPS
► Hostaform® POM
‒ MetaLX™ Metal-Effect polymers
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Termoplásticos Reforçados com Fibra
Longa
Celstran®, Compel®, Factor® LFRT
15
Automotivo, Bens de Consumo, Industrial
Fiber Rovings Extruder
Thermoplastic Melt
Puller Granulator
Pellets: 11 mm or 25 mm Length; Ø 3 mm
Impregnation Die
Termoplásticos de Fibra Longa / Contínua Produção por Pultrusão
Celstran Compel
Vidro
Carbono
Aramida
Aço Inoxidável STRUTURAL CONDUTIVO
Celstran® Thermoplastic Composites
17
A Wide Range of Resins, Fibers and Additives are Available for
New Product Solutions with Extended Material Property Ranges
►PEEK
►PPS
►TPU
►PA6 & 66
►PBT/PET
►POM
►PPO
►PC/ABS
►PP
►PE
►PPS
►TPU
►PA6 & 66
►POM
►PEEK
►PPS
►TPU
► PA6 & 66
►PPS
►PA6 & 66
►POM
►PPO
►PC/ABS
Formas de Produtos Pellets
►½"
►1"
►4"
►6"
►8"
►10"
Fitas com Fibra
Contínua Unidirecional
Short Fiber Granule Fiber Length = 0,2 - 0,4 mm
Wire-Coated or
Co-Mingled Fibers
(poor quality solution)
Fully Impregnated
Long Fiber Granule Fiber Length = 11mm & 25mm
Evolução da Tecnologia de Fibra Longa
Celstran vs. Fibra Curta
Resultados de Calcinação
Celstran LFRT – Estrutura da Fibra
► Peças de fibra longa Celstran mantém o formato devido a malha de fibras
► Peça com fibra curta não apresenta integridade de fibra ou estrutura
Razões para Considerar Celstran LFRT
► Liberdade de Design
► Propriedades Físicas Superiores
► Baixo peso específico
► Elevada performance térmica
► Alta resistência a impacto e módulo
► Estabilidade Dimensional
► Resistência a Fluência
► CTE similar a metais
► Habilidade de incorporar altos teores de fibra
High-Quality Pellets Make High-Quality Parts
Celstran LFRT Coeficiente de Dilatação Similar ao Metal
Celstran Reduz a Tolerancias na Montagem de Compósitos
1.17
0.92
0.83
0.75
0.72
1.49
1.3
0.75
0 0.5 1 1.5 2
PP-GF40
PET-GF60
PA66-GF60
PPS-GF50
PBT-GF60
Magnesium
Aluminum
Steel
CTE, in/inF * 10E-5
Metal Fundido
Celstran
Celstran
Celstran LFRT Exibe Exepcional Resist. Ao Impacto
0
2
4
6
8
10
12
14
No
tch
ed
Izo
d (
ft-l
b/i
n)
Al
Mg
PE
TG
F6
0
PA
66
GF
60
PP
SG
F5
0
PP
GF
40
TP
UG
F6
0
PA
66
40
SG
PP
40
SG
1.17
0.92
0.83
0.75
0.72
1.49
1.3
0.75
0 0.5 1 1.5 2
PP-GF40
PET-GF60
PA66-GF60
PPS-GF50
PBT-GF60
Magnesium
Aluminum
Steel
CTE, in/in/F * 10E-5
Metal Fundido
Celstran
Celstran® LFRT – Coefficient of Thermal
Expansion Similar to Metal
23
Celstran® LFRT
Comparação de Resinas
24
40% LFRT DMA Curve
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
0
20
40
60
80
10
0
12
0
14
0
16
0
18
0
20
0
22
0
24
0
26
0
28
0
30
0
32
0
Temperature °C
Fle
xu
ral M
od
ulu
s
PA6-GF40-02 PP-GF40-02 PA66-GF40-02 ABS-GF40-05
POM-GF40-01 PPS-GF50 PC/ABS-GF40
Density Notched Izod
PP-GF40 1.21 5.1 ft lbs/in
PA6-GF40 1.45 6.9 ft lbs/in
PA66-GF40 1.45 6.9 ft lbs/in
PPS-GF50 1.72 7.0 ft lbs/in
Exemplo de Substituição de Metal
Módulo Frontal em Celstran® PP
Primary and Secondary Hood Latch Mounting
Headlight Mounting and Support
Front Grille and Trim Mounting
Radiator Mounting
1
2
3
4
Wire Loom Support 5
Fan Shroud and
Cooling Fan Mounting
6
7 Wiper Fluid
Reservoir Mounting
Crash Sensor Mounting
Optimized Component
Attachment Using
Inserted, Threaded-nuts
8
9
1
2
2
3
4
4
5
7
5
5
8 6
9
Celstran é Perfeito para Integração de Componentes Metálicos
Examplo de redução de Peso e Consumo de Combustível:
Módulo de Porta em Celstran® PP
Redução de Peso: ~ 8 kg
Aço Celstran® PP
Continuous Fiber Reinforced
Thermoplastics
Celstran® CFR-TP Fitas e Perfis and Shapes
27
Energia Alternativa, Aerospacial, Automotivo, Construção, Industrial, Petróleo e Gás,
Esportes e Recreação
Impregnação de cada
filamento
Compósitos Celstran®
Impregnação de Fibra
Transferência de Conhecimento em Pellets para Tape
Granulado
totalmente
impregnado
com fibra
longa
Fita
totalmente
impregnada
com fibra
contínua
Excelentes Propriedades para Novas Aplicações
Compósitos
Celstran®
Processo de
Impregnação
28
Compósitos Celstran® CFR-TP
Amplo Portfólio
Resinas Fibras Aditivos
► PEEK
► PVDF
► PAA/PPA
► PA (6,66,46,12)
► PPS
► PBT/PET
► PC
► PCABS
► ABS
► PPO
► TPU
► POM
► PEHD
► TPE/TPO/TPV
► PP
► Fibra de Carbono
► Aramida
► Vidro-S
► Vidro-E
► Vidro-ECR
► Cor personalizada
► Estabilização UV
► Estabilização Térmica
► Modificação de impacto
► Aparência Superficial
► Corrosão Galvânica
► Adesão a Tintas
► Partícula Condutiv
► Baixa emissão
► Lubricidade/desgaste
*Todos os grades são tem desenvolvimento personalizado, dependendo dos requisitos especificos da aplicação
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Compósitos Celstran®
Amplas Possibilidades
Pellets – Termoplasticos Reforcados com Fibra Longa (LFRT)
► ½ ” (≈ 11–12 mm)
► 1” (≈ 25 mm)
► Personalizado
Fitas de Termoplástico Reforçado com Fibra Contínua (CFR-TP)
► Rolos com largura entre
254-330 mm
► Largura padrão de fatia
da 6, 12, 25, 75 mm
► Disponível largura
de fatia
personalizada
Formas de Termoplástico Reforçado com Fibra Contínua (CFR-TP)
► Formato Personalizado
(Específico por Cliente):
‒ Circular
‒ Oval
‒ Retangular
‒ Perfis
30
CFR-TP para Tubos de Petróleo e Gás
Tubos Compósitos
► Tubo Termoplástico Reforçado
► Tubulação enrolável para aplicação off
shore de Petróleo e Gás
‒ Excelente resist. a corrosào,
permeabilidade e envelhecimento
► Enrolamento permite velocidade de
instalação acima de 500 metros/hora
► Tubos podem ser personalizados para
evitar problema de permeabilidade
► Projetado para suportar flutuações de
pressão durante o tempo de uso
► Resistência a explosão de até 520 bar
com 5 mm de espessura de parede
Material: Ticona PP-GF, HDPE-GF,
PA12-SGF, PA12-CF Tapes
Polisulfeto de Fenileno
Fortron® PPS
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Aerospacial, Eletrodométicos, Automotivo, Eletrico / Electronicos, Petróleo e Gás,
Fibras Técnicas
Fortron® PPS Estrutura e Propriedades
►Semi-cristalino
‒ Tg 90°C, TM 285°C
‒ Densidade 1,34 g/cm3
►Inerente Retardante a Chama
‒ UL94-V0, LOI > 40
►Resistência Química – Estabilidade Dimensional
‒ Combustível, Óleos, Solventes
‒ Água-glicol
►Fácil de processar
‒ Moldagem por injeção
‒ Extrusão
Polisulfeto de Fenileno (PPS)
n
Fortron® PPS –
Para Aplicações que Demandam:
►Alta Temperatura de uso contínuo (180 - 240°C)
►Excelente resistência química a solventes, ácidos, bases
sob elevadas temperaturas
►Excelente resistência a permeação
►Excelente propriedades mecânicas e resistência a fluência
(creep)
►Elevada dureza e rigidez
►Excelente resistência a hidrólise/sem absorção de água
►Estabilidade Dimensional (baixa contração, CTE, absorção)
►Inerentemente resistente a chama (UL94 V-0)
Fortron® PPS não possui solvente
conhecido até 200°C
Resistência química com mínimo ataque ou inchaço mesmo
sob em elevadas temperaturas:
►Resiste: ácidos/bases de pH 2 a 12
►Resiste: alvejantes fortes
►Resiste: fluídos automotivos – refrigeração, transmissão e
freio
►Resiste: gases e combustíveis alternativos (metanol,
etanol)
►Resiste: Hidrólise
Fortron® PPS Vantagens em Longo Prazo
► Em testes de longa duração, Fortron PPS supera PPA (Nylon
Aromárico) e Nylon 4/6 nas seguintes áreas
‒ Rigidez/resistência
‒ Estabilidade Dimensional
‒ Resistência Química
‒ Estabilidade Térmica
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Maior Rigidez comparado a outros
Polímeros de Alta Performance
► Fortron PPS é mais resistênte do que Nylon 4/6 d PPA em
temperaturas elevadas
► Poliamidade precisa de paredes mais espessas para resistência
equivalente / resistência a fluência
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Fortron® PPS – Stiffness at Elevated Temperatures
0 200 400 600 800 1000 1200
1st Qtr
3rd Qtr
Flexural Creep Modulus, Kpsi
250°F, 4350 psi, 1000 hours
Fortron 6165A4
Fortron 4184L4
30% glass, HS, N46
45% glass, HS, PPA
40% glass, Fortron 1140L4
65% min/glass, HS, PPA
33% glass, HS, PPA
40% mineral, PPA
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2000 4000 6000 8000
Hours
Ten
sile S
tren
gth
, K
psi
40% glass, Fortron 1140L4
33% glass, HS, PPA
40% glass, HS, N46
Resistência – Oxidação Térmica
► Proprieades de Poliamidade estabilizada ao calor decaem com o
passar do tempo
► Longo Prazo, Fortron PPS demonstra superior estabilidade
40
Fortron® PPS – Excelente Estabilidade Térmica
Tensile Strength After Exposure to Air at 300°F
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2000 4000 6000 8000
Hours
Imp
act,
Ft.
-lb
.
40% glass, Fortron 1140L4
33% glass, HS, PPA
40% glass, HS, N46
Tenacidade – Oxidação Térmica
► Fortron PPS é ideal para exposição ao calor por longos períodos
► Varios grades de Fortron são listados (UL RTI) para uso contínuo
a 350°- 460°F, Nylons 280° - 320°F
41
Fortron® PPS – Consistente Tenacidade
Unnotched Impact After Exposure to Air at 300°F
Estabilidade Dimensional – Umidade
► Fortron PPS mantém consistente tolerâncias
► Absorção de umidade de nylons tem efeito adverso em
dimenções peças / tolerancias / performance
42
Fortron® PPS – Extremamente baixa absorção de umidade
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 50 100 150 200 250
Time, Hrs.
Dim
en
sio
n C
ha
ng
e, m
ils
/in
40% glass, Fortron 1140L4 33% glass, HS, PA
40% glass, N46 40% glass, N66
Accelerated Moisture Absorption – Boiling Water
Fortron PPS
Como Fortron® PPS e Celstran® PPS
Se Compara com Outros Materials
43
Comparação de Resistência Relativa
Material Tensile Yield
Strength (psi)
Specific
Gravity
Strength/Weight
Ratio (Normalized)
Fortron 1140L4 (40% Glass-Reinforced) 29,000 1.6 1.00
Fortron 4184L4 (53% Glass/Min-Reinforced) 24,000 1.8 0.74
Fortron 6165A4 (65% Glass/Min-Reinforced) 19,000 2.0 0.52
Celstran PPS-GF50-01 (50% Long Glass Reinforced) 26,000 1.7 0.84
Aluminum 27,000 2.7 0.64
Zinc 30,000 6.7 0.29
Bronze 27,000 8.7 0.20
Brass 20,000 8.8 0.15
Comparação de Rigidez Relativas
Material Modulus (106 psi) Stiffness/Weight Ratio
(Normalized)
Fortron 1140L4 (40% Glass-Reinforced) 2.0 1.00
Fortron 4184L4 (53% Glass/Min-Reinforced) 2.3 1.02
Fortron 6165A4 (65% Glass/Min-Reinforced) 2.8 1.12
Celstran PPS-GF50-01 (50% Long Glass Reinforced) 2.9 1.70
Aluminum 10.0 2.96
Zinc 12.0 1.43
Bronze 13.0 1.20
Brass 12.0 1.09
Tubo de Troca de ar feito com
Fortron® PPS para Turbocharger
► Mais de 40% de redução de
peso e 25% de redução de custo
na substituição de alumínio
44
Fortron® PPS substituiu Alumínio
Câmara de Troca de ar feito
Fortron® PPS
► Mais de 40% de redução de
peso e facilidade no processo de
montagem
45
Fortron® PPS substituiu Alumínio
► Tecnologia Antiga
‒ Linhas de altamente visíveis e
escuras
► Pintura e Cromeação eram as
melhores opções
47
ABS
PE
MetaLX™ Polímeros de Efeito Metálico
Alcançam a aparência metálica desejada
ABS Hostaform® LX90Z
► Maior Refletância
► Redução Significativa em linhas
de solda
48
MetaLX™ Polímeros de Efeito Metálico
Alcançam a aparência metálica desejada
Celanese
MetaLX™ Polímeros de Efeito Metálico
► MetaLX™ polímeros de efeito
metálico também estão
disponíveis em Celanex® PBT
e Riteflex® TPC-ET
► Suporte direto da Celanese é
importe para o suscesso
49
Puxadores, Alavanca, Botões, Avabamentos and telas…
podem ser desenvolvidos para alcançar cor desejada
PC/PET Pintado Molded-in MetaLX
Hostaform LX90Z
Reduce Metal to Increase Margins 51 © 2013 Celanese MetalReplace-002 AM 10/13
Painted PC/PET LX90Z CC44674 Silver
Celcon® Acetal Copolímero 2007 Honda Civic (EU) – Gatilho de Porta
► Redução: >$1.00 por Gatilho
► Preocupação: Linha de Fluxo,
Preenchimento
► Projetos atuais: gatilho, botões,
molduras, tela do auto falante
53
Grande redução de custos versus processo de pintura
MetaLX™ Sumário
► Alcança aparência metálica
desejada
► Redução custo da peça
► Elimina pintura e preocupação com
rejeitos
► Reduz operações secundárias
► Consolida peças
► Cria peças de aparência funcionais
► Aumenta Durabilidade – resistência
química e á corrosão
► Reciclabilidade
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Aviso
Esta publicação foi impressa em 24 de Setembro de
2014 com base no estado actual do conhecimento
da Celanese, e Celanese não se obriga a atualizá-
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55
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