Os principais desafios de uma análise de falha estão relacionados à escolha das técnicas adequadas para se obter resultados satisfatórios e conclusivos, uma vez que as informações preliminares da falha normalmente estão relacionadas a uma situação específica, a percepção de terceiros e a discussão limitada sobre o material e processo (sigilo ou segredo) industrial.
Dentre os principais fatores de ocorrência de falhas estão:
Problemas de falhas relacionados à matéria-prima são comuns de ocorrer. Normalmente ocorrem quando há troca de material ou de “grade”, pela não realização de controle de qualidade da matéria-prima ou, ainda, pela utilização de material reciclado ou com cargas de enchimento.
Ressalta-se que qualquer alteração de material deve ser acompanhada de testes e validação, pois fatores como: peso molecular, fluidez, aditivação, teor de carga podem alterar completamente o processamento do material e o desempenho final do produto.
Em alguns casos a realização de uma análise de DSC, TGA ou Índice de Fluidez no controle de qualidade evitaria todo um retrabalho e desperdício de tempo, material e de dinheiro.
A contaminação de material muitas vezes passa despercebida por se acreditar que se tem o total controle do processo, isto é, desde a validação de uma matéria-prima até a expedição do produto acabado.
Um caso comum em contaminação de material é a aditivação (pigmentação, carga, etc..) através da utilização de masterbatch. O problema está no que se encontra como master universal para famílias de polímeros, como master para Poliamida, master para Poliéster, etc, e que muitas vezes não utilizam um veículo (resina) adequado, muitas vezes incompatível, com o tipo de material que se quer aditivar. Exemplo clássico é encontrado em masterbatch com PET sendo utilizado em PBT.
Outro problema de contaminação é gerado pela utilização de um mesmo equipamento para o processamento de diferentes materiais. O problema não está na utilização de um mesmo equipamento, mas sim em como se faz a limpeza deste equipamento quando há troca de material a ser processado. Um caso comum deste tipo de contaminação está na injeção de peças, onde se supõe que a máquina utilizada é uma exclusividade de um material/cliente, e na realidade não é. Muitas vezes, para este tipo de contaminação, a detecção pode ser realizada por análise térmica, química ou morfológica.
O caso mais clássico de contaminação é se encontrar PP em PE e vice-versa. Para algumas aplicações esta mistura não traz problemas, já em outras é bastante grave, podendo alterar significativamente o desempenho do produto final.
Inúmeros problemas e consequentemente falhas podem ser geradas durante o processamento ou processo de fabricação de uma peça. Alguns deles são citados a seguir:
A degradação de um material polimérico pode ocorrer de diferentes maneiras e há diferentes técnicas que podem ser utilizadas para detecção da degradação. Ressalta-se que todo material polimérico irá degradar. O tempo em que isso vai ocorrer está ligado diretamente às condições ambientais e de trabalho, tempo de utilização e condições de processamento do material.
No caso de degradação do material durante o processamento é comum a utilização de condições acima das especificadas para um “ganho” de produtividade. As principais alterações encontram-se em temperaturas e cisalhamento elevados, as quais degradam as cadeias poliméricas, diminuindo seu tamanho e, consequentemente, alterando as propriedades do produto final. Algumas técnicas de análises térmicas, reológicas ou mecânicas, podem detectar esta alteração. Vale lembrar que este tipo degradação é comum quando se trabalha com material reciclado, onde o material pode ser reprocessado inúmeras vezes e a cada reprocessamento ocorre uma nova quebra de cadeia.
A degradação em condições ambientais ocorre principalmente devido à ação conjunta de temperatura, umidade e, principalmente, raios ultravioleta (UV). Para este tipo de degradação é comum a utilização de aditivos específicos para proteção do material. Assim, sua ocorrência é acentuada devido a pouca ou inadequada aditivação do material ou a não utilização de aditivos. Algumas análises térmicas ou químicas podem identificar a presença ou não dos aditivos assim como verificar a degradação do material.
A degradação por ataque químico ocorre principalmente devido à exposição do material a solventes, óleos, graxas, reagentes químicos e produtos desconhecidos ou previamente não avaliados. Por isso se fazem necessários teste e análises de validação antes de se definir uma aplicação do produto final.
Em alguns casos a avaliação pode ser realizada por análise química, verificando a presença de subprodutos de degradação. Já em outros casos uma avaliação microscópica muitas vezes revela a degradação facilmente, uma vez que o ataque químico resulta em características morfológicas particulares.
Quando se fala em quebra/falha por má utilização é comum ligar o fato a aplicação de esforço excessivo do material, o que não está errado, mas não é apenas única causa de falha por má utilização.
Já análises térmicas, reológicas, químicas e até mesmo visuais podem indicar a má utilização de material relacionadas a, por exemplo, temperaturas excessivas e condições ambientais inadequadas.
