Metal ou plástico? A única articulação da perna de apoio que determina como um toldo envelhece

Um toldo tem uma articulação que entra em ação sempre que se abre ou se fecha: a junção entre a perna de suporte e a barra frontal. Nenhuma outra parte do toldo gira com tanta frequência, nem suporta carga enquanto gira.

Antes de dar a resposta, vale a pena definir as questões. Toda a articulação rotativa tem de ter uma folga, caso contrário não giraria; então, o que acontece a essa folga ao longo dos anos? O revestimento em pó é o que protege o alumínio; então, o que acontece quando é aplicado numa superfície que rola contra outra superfície? O nylon é o material mais resistente, segundo a ficha técnica; então, por que razão é a escolha errada nesta aplicação? E por que razão uma peça que nenhum cliente jamais verá levaria o nome de uma marca japonesa de materiais?

Este é o primeiro de uma série de artigos sobre os elementos que determinam a qualidade de um toldo.

Onde se situa a articulação e qual é a sua função

Esta peça é a ligação rotativa entre a perna de apoio e a barra dianteira, e há dois aspetos importantes a ter em conta relativamente à sua posição. Quando o toldo está fechado, fica totalmente encaixado no interior da caixa, fora da vista e protegido do sol — o estado em que o veículo passa a maior parte do tempo. Quando o toldo está aberto, fica situado diretamente por baixo do tecido, com a caixa de alumínio da barra dianteira à sua frente.

Em qualquer um desses estados, a luz solar direta que incide sobre elas é muito reduzida. Esse simples facto desmente a maior parte do que as pessoas pensam sobre as peças de plástico de um veículo e é a razão pela qual a discussão que se segue incide sobre o desgaste, o calor e a humidade, em vez de incidir sobre a deterioração causada pelas intempéries.

Por que é que esta articulação é de plástico e não de metal?

Uma junta rotativa tem de ter folga, porque sem folga não roda. Trata-se de uma questão de mecânica e não de precisão de maquinagem; por isso, a verdadeira questão não é o quão apertado é o encaixe, mas sim que material se encontra de cada lado dessa folga.

Se esta peça fosse feita de alumínio revestido, aconteceriam duas coisas. O revestimento acabaria por se desgastar, porque o revestimento em pó é um acabamento destinado a proteger contra a corrosão e a melhorar a aparência, e não uma superfície de desgaste; numa superfície que rola contra outra, é removido pouco a pouco até que o alumínio subjacente fique exposto. A espessura desse revestimento faz, por si só, parte do ajuste, pelo que, uma vez removido, a folga aumenta e a junta fica mais solta.

A segunda consequência é o ruído. O contacto entre metais, através de uma folga que tem de existir, significa que duas superfícies metálicas batem uma na outra sempre que o veículo passa por um solavanco. Esta é a queixa mais comum em relação aos mecanismos rotativos dos veículos e é a que o utilizador final nota em primeiro lugar.

Um plástico de engenharia nessa posição elimina ambos os problemas. O seu desgaste em contacto com a peça de aço correspondente é quase nulo, o seu coeficiente de atrito mantém-se estável ao longo do tempo e possui propriedades de amortecimento, pelo que absorve a vibração da estrada em vez de a transmitir — o mesmo princípio que leva à utilização de plástico nas dobradiças das portas dos automóveis e nos mecanismos de regulação dos bancos. Nesta posição, o plástico não é um substituto de qualidade inferior ao metal; é, na verdade, o mais fiável dos dois. A questão, porém, é saber qual o plástico certo — e, na realidade, são duas questões: qual funciona e qual continuará a funcionar daqui a cinco anos.

A diferença entre o plástico e o plástico de engenharia

O que a maioria das pessoas entende por “plástico” é o ABS e materiais semelhantes, a família de materiais utilizada em caixas, painéis e acabamentos. O POM, também conhecido como polioximetileno ou acetal, pertence a uma classe diferente. A sua principal aplicação industrial é precisamente este tipo de trabalho: engrenagens, rolamentos, guias deslizantes e peças rotativas que suportam carga enquanto se movem.

O ABS não foi concebido para uma peça submetida a cargas que gire repetidamente e, nesta posição, o desgaste e a deformação surgiriam rapidamente. O POM tem um custo consideravelmente superior ao do ABS como matéria-prima, e esse custo é o que a função desta peça exige.

O que o envelhecimento provoca, na realidade, neste material

As peças de plástico têm a reputação de se tornarem frágeis com o tempo, e é legítimo questionar-se sobre isso, em vez de ignorar o assunto. No entanto, a causa mais comum dessa fragilidade não se verifica neste caso. Os plásticos que endurecem e racham com o tempo fazem-no geralmente porque perdem o plastificante — muitos materiais obtêm a sua flexibilidade de um aditivo que se evapora ou migra com o tempo, deixando o material duro e propenso a rachar, que é o que aconteceu às juntas deterioradas e às tubagens de PVC frágeis, tão comuns nos veículos mais antigos.

O POM é intrinsecamente resistente e não contém plastificantes. A sua resistência deve-se à sua estrutura molecular e não a um aditivo que possa ser eliminado, pelo que esse mecanismo de envelhecimento simplesmente não se aplica. Existem mais três propriedades importantes ao longo dos anos: trata-se de um plástico técnico de elevada cristalinidade, pelo que as suas propriedades mecânicas permanecem estáveis sem alterações; a sua absorção de água é muito baixa, pelo que não sofre variações devido às condições meteorológicas; e é autolubrificante, pelo que não há qualquer lubrificante aplicado cuja perda possa causar uma diminuição do desempenho.

A indústria automóvel tem vindo a testar isto há décadas: o POM é utilizado em retractores de cintos de segurança, reguladores de vidros e mecanismos de regulação de bancos, onde se espera que a vida útil corresponda à do veículo. Se este tipo de material se tornasse frágil ao fim de poucos anos, não seria utilizado nessas aplicações. O ar costeiro salino também não o corrói, e o copolímero de acetal resiste aos produtos de limpeza utilizados nos toldos.

Porque não o nylon, que, em teoria, é mais resistente?

Isso deixa-nos com uma alternativa séria, que é a mais frequentemente proposta. O nylon também é um plástico de engenharia e, em termos puros, supera o acetal em termos de resistência à tração, ponto de fusão e custo. A palavra que aqui tem o peso decisivo é seco. Cada uma dessas peças é medida numa barra que acabou de sair do molde, e nenhuma peça em serviço permanece nesse estado.

O nylon é higroscópico: depois de instalado, absorve humidade do ar de forma contínua e atinge o equilíbrio ao longo de semanas ou meses. O acetal quase não absorve humidade, pelo que os valores publicados correspondem também aos valores reais de funcionamento.

Valores típicos publicados para classes sem enchimento; as classes individuais podem variar.

Seguem-se três aspetos que vale a pena conhecer. Uma peça de nylon submetida a condições específicas perdeu mais de metade do módulo de elasticidade especificado, e o suporte nesta junção suporta carga de flexão — é por essa razão que possui nervuras. O seu atrito contra o aço varia com a humidade, o que explica a diferença entre um toldo que se abre sempre da mesma forma e outro que fica mais pesado em agosto do que em março. E a sua famosa resistência acaba por ser apenas aparente: o nylon é mais resistente do que o acetal apenas enquanto a peça está nova, absorveu humidade e se encontra a uma temperatura moderada, o que nunca é o caso quando surge uma reclamação.

Nenhuma dessas três razões foi o motivo pelo qual descartámos o nylon. Todas elas são reversíveis: basta secar a peça e o problema desaparece. Seguem-se duas coisas que não se resolvem tão facilmente, e a primeira delas constitui um problema antes mesmo de o toldo ser utilizado.

A peça está concluída, independentemente de onde acabar por ficar

O nylon tem de ser seco antes de poder ser moldado, pelo que uma peça de nylon sai da fábrica seca. Todas as medições realizadas na inspeção final são feitas nesse estado — o único estado em que a peça nunca mais se encontrará.

A partir do momento em que é embalado, absorve a humidade do ar em que se encontra, e esse ar não é o nosso. O mesmo número de referência é utilizado num apartamento aquecido durante um inverno do norte, num verão costeiro no Japão ou em Queensland, e em todas as condições intermédias — e cada uma delas leva-o a um equilíbrio diferente e, consequentemente, a uma rigidez, resistência e sensação ao toque diferentes. Meses depois de nos ter deixado, sem que nada tenha corrido mal.

Para um fabricante, essa é a parte complicada: um componente de nylon não pode ser totalmente validado pela fábrica que o produz, porque metade das suas condições de funcionamento é determinada pelo clima do cliente. Testá-lo aqui significa ter testado apenas um caso entre muitos, e, para um distribuidor, a taxa de reclamações assume uma dimensão geográfica. O acetal não ocupa praticamente espaço nenhum, pelo que a peça que passa na inspeção final é a peça que o cliente recebe, em todos os mercados para os quais enviamos.

Tudo isso continua a ser uma questão de consistência, e é possível adaptar-se à consistência. O que vem a seguir, já não.

A única via do envelhecimento que não se reverte

Esta é a razão, e o resto da comparação é secundário em relação a ela.

A estrutura molecular do nylon é mantida unida por ligações amida, e essas ligações são quebradas pela ação conjunta do calor e da água. Não se trata da absorção de humidade descrita acima. Essa é um fenómeno físico e é reversível. Este é um fenómeno químico: as cadeias são cortadas, o peso molecular diminui e nada as restaura. Uma peça que tenha passado por este processo fica permanentemente menos resistente do que a peça que foi montada, independentemente das condições meteorológicas posteriores e por mais seca que seja a estação.

Uma habitação fechada no verão reúne todas as condições necessárias para a reação, e reúne-as em simultâneo — calor que se acumula numa cavidade selada, condensação que se forma à medida que arrefece durante a noite e muito pouca ventilação para dissipar a humidade. É semelhante à descrição do ambiente que se criaria propositadamente se a intenção fosse envelhecer uma poliamida.

A estrutura principal do acetal é —CH₂—O—. Não existe nenhuma ligação hidrolisável em nenhuma parte do mesmo, pelo que essa via não existe para o material — nem lentamente, nem a longo prazo, nem num clima quente.

Vale a pena ser claro quanto ao peso que este aspeto tem. A rigidez, o atrito e a resistência sazonal são argumentos relacionados com o desempenho de um material, e um projetista competente consegue contornar qualquer um deles: adicionar uma nervura, abrir um espaço livre, especificar um grau diferente. A hidrólise não é um argumento relacionado com o desempenho. É um argumento sobre se a peça que aprovou continuará a ser essa mesma peça daqui a cinco anos, e não há forma de contornar na conceção uma ligação que, para começar, nem sequer existe.

Uma parte que ninguém vê, descrita como se a vissem

No que diz respeito ao acetal, ainda havia uma escolha a fazer. Este material está disponível em duas formas: homopolímero e copolímero, sendo que o homopolímero é cerca de dez por cento mais resistente. É também menos resistente aos álcalis, à água quente, ao calor prolongado — e precisamente à hidrólise descrita acima.

Um toldo é lavado com água e produtos de limpeza, e o interior da estrutura acumula calor no verão. São precisamente essas as condições em que o homopolímero apresenta problemas e o copolímero não, pelo que aceitámos uma pequena redução na resistência em troca da estabilidade que é importante ao longo de anos de utilização.

O próprio tipo de material é o DURACON®, um copolímero de acetal fabricado pela Daicel Corporation do Japão — em produção desde 1964 e uma das marcas de acetal mais antigas do mundo, ao mesmo nível da Celanese e da BASF. O seu custo é consideravelmente superior ao do POM de uso geral produzido no mercado interno e muito superior ao do ABS.

Trata-se de uma peça interna. Um cliente nunca a verá e nenhuma ficha técnica neste setor a menciona. Utilizar um plástico de engenharia japonês de primeira linha numa posição como essa é a demonstração mais clara que podemos dar de que não poupamos dinheiro nesta área.

A escolha dos materiais deve estar ao serviço da função

Uma junta rotativa, um perfil de suporte de carga e um tecido exposto às intempéries respondem, cada um, a uma questão diferente, e cada um merece ser avaliado de acordo com as suas próprias características.

Esse princípio tem dois lados, e vale a pena referir em que aspetos vai contra o acetal. Sob luz solar direta, a situação inverte-se: o acetal degrada-se através de um mecanismo de «descomposição» que um estabilizador pode retardar, mas não interromper, uma vez iniciado, enquanto a foto-oxidação do nylon pode ser eficazmente impedida. Para o material que fica exposto ao ar livre — fivelas de fixação, estacas de fixação, grampos para tecido —, o material adequado é a poliamida preta estabilizada contra os raios UV, sendo o acetal o material inadequado. A mesma linha de produtos utiliza ambos, de forma deliberada.

A articulação aqui descrita é a parte do toldo que mais trabalha e que menos se vê, e é precisamente por isso que vale a pena explicá-la.