Extrusão de espumas de base em TPE

Abstract

As espumas poliméricas produzidas por extrusão apresentam elevada importância na indústria automóvel, especialmente no que se refere ao interior automóvel. São materiais versáteis e oferecem propriedades únicas de isolamento térmico, acústico e absorção de impacto, que são essenciais para proporcionar conforto, segurança e qualidade aos passageiros. Esta dissertação concentra-se no desenvolvimento e produção de espumas flexíveis de base TPE, com uma massa volúmica entre 400 kg/m3 e os 700 kg/m3 para aplicações em interior automóvel. Para isso, o projeto dividiu-se em três etapas. Na primeira etapa foi possível a compreensão das propriedades termomecânicas das poliolefinas (PP e LDPE), dos TPEs (TPO, POE, TPV e SEBS) e dos masterbatches de agente de expansão (azodicarbonamida e bicarbonato de sódio). Observou-se que as poliolefinas apresentaram uma força máxima superior para romper o fundido e os TPEs velocidades de rotura superiores. Na segunda etapa, produziram-se espumas com as matérias-primas e os agentes de expansão em diferentes percentagens, utilizando tanto uma extrusora monofuso como uma miniextrusora duplofuso. As espumas foram analisadas microscopiamente e morfologicamente. Os resultados indicaram que a extrusora duplofuso, com a utilização de azodicarbonamida, apresentou resultados promissores em termos de massa volúmica e estrutura celular desejada. Na terceira etapa produziram-se espumas de receitas de TPO e POE com os dois agentes de expansão. Variou-se a percentagem de cada matéria-prima na receita e também a percentagem de masterbatch. As espumas foram analisadas numa lupa estereoscópica para averiguação da distribuição, dimensão e formato das células. O desempenho mecânico foi determinado em ensaios de resistência à tração, flexão e rasgo. Em resumo, os resultados obtidos na dissertação forneceram informações valiosas para o desenvolvimento de espumas TPE de qualidade para aplicações no interior automóvel. Além disso, a pesquisa destacou a importância da escolha adequada de agentes de expansão e matérias-primas, bem como a influência dos parâmetros de processamento na qualidade das espumas produzidas. Essas conclusões representam um avanço significativo na busca por materiais mais eficazes e adaptáveis para atender às demandas da indústria automóvel.

Polymeric foams produced by extrusion play a significant role in the automotive industry, particularly in the context of automotive interiors. They are versatile materials that offer unique properties of the thermal insulation, sound absorption, and impact absorption, which are crucial to provide comfort, safety, and quality to passengers. The dissertation “Extrusion of TPE based Foams” focuses on the development and production of flexible TPE based foams with a density ranging from 400 kg/m3 and 700 kg/m3 for automotive interior applications. The project was divided into three main stages. In the first stage, a comprehensive understanding of the thermo-mechanical properties of polyolefins (PP and LDPE), TPEs (TPO, POE, TPV, and SEBS), and masterbatches of expansion agents (azodicarbonamide and sodium bicarbonate) was achieved. It was observed that polyolefins exhibited higher maximum force to break the melt, while TPEs showed higher rupture velocities. In the second stage, foams were produced using various proportions of raw materials and expansion agents, employing both a single screw extruder and a twin screw miniextruder. The foams were microscopically and morphologically analyzed. The results indicated that the twin-screw extruder, with the use of azodicarbonamide, yielded promising results in terms of achieving the desired foam density and cellular structure. The third stage involved the production of foams from TPO and POE formulations with the two expansion agents. The proportion of each raw material in the recipe, as well as the masterbatch percentage, was varied. The foams were examined using a stereoscopic microscope to assess the distribution, size, and shape of cells. Mechanical performance was determined through tensile, flexural, and tear tests. In summary, the results obtained in this dissertation provided valuable insights for the development of high quality TPE foams for automotive interior applications. Furthermore, the research emphasized the significance of the proper selection of expansion agents and raw materials, as well as the influence of processing parameters on the quality of the produced foams. These findings represent a significant step forward in the quest for more effective and adaptable materials to meet the demands of the automotive industry.