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

Apresentação Celanese

3

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

Características da Substituição de Metal para Plástico

8

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

Menor consumo de combustível e

Emissões de CO2 através de menor peso

11

Menor Peso e Maior Eficiencia

Energética com Polímeros de Engenharia

12

Substituição de Metais

13

Celanese Polímeros de Engenharia

para substituição de Metais

► Celstran® LFRT, baseado em ampla

variedade de polímeros

► Fortron® PPS

► Hostaform® POM

‒ MetaLX™ Metal-Effect polymers

14

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

29

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

Fotos de Tubos de Riser Enroláveis

Fitas (Tapes) para reforço Localizado

Protetor Automotivo

Polisulfeto de Fenileno

Fortron® PPS

34

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

38

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

39

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

MetaLX™ Moldagem com cores Metálicas

46

► 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

50

PC/PET Pintado Molded-in MetaLX

Hostaform LX90Z

Reduce Metal to Increase Margins 51 © 2013 Celanese MetalReplace-002 AM 10/13

MetaLX™ Polímeros de Efeito Metálico

Alcançam a aparência metálica desejada

52

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

54

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-

lo. Como as condições de uso do produto estão fora

do controle da Celanese, a Celanese não oferece

garantias, expressas ou implícitas, e não assume

qualquer responsabilidade em relação a qualquer

uso desta informação. Nada neste documento

destina-se como uma licença para operar nem como

uma recomendação para infringir quaisquer

patentes.

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55

Informações para Contato:

Bruno Balico dos Santos

Application and Development Engineer

Engineered Materials

Alamenda Ministro Rocha Azevedo, 38

Conj 102/604

São Paulo, SP, Brazil 01410-000 Phone +55-11-3147-3370

Mobile +55-11-98573-0763

Fax +55-11-3147-3389

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