O Nylon encolhe?

Ao trocar um cabo de nylon corroído em uma máquina próxima a uma linha de vapor, um técnico de manutenção em uma instalação de processamento de alimentos pegou um cabo de nylon típico do estoque. Ele apertou o cabo. Uma semana depois, o feixe estava pendurado frouxamente, com o cabo encolhendo e apertando o laço ao redor dos tubos. No entanto, ao travar os cabos, a largura do cabo havia diminuído em certa medida, retirando parte de sua tensão. As constatações do técnico confirmaram uma característica importante do nylon que muitas vezes é ignorada: o nylon tende a encolher sob altas temperaturas, impactando seu desempenho independentemente do tipo de produto – cabo de nylon ou elemento têxtil ou moldado por injeção. É crucial para todos que selecionam, usam ou dependem de cabos de nylon saber as seguintes informações sobre o encolhimento do nylon: onde e sob quais circunstâncias ele encolhe e em quanto. Neste guia, os princípios básicos do encolhimento do nylon são explicados juntamente com o impacto desse processo na fabricação e uso de cabos de nylon.

O Nylon 6/6 é a substância da qual a maioria dos cabos de nylon é feita. Este material pode contrair quando aquecido e também mudar de tamanho ligeiramente devido à absorção ou perda de umidade. Em uso, o encolhimento de um cabo de nylon resulta principalmente do relaxamento térmico das tensões que foram criadas nele durante a moldagem por injeção. Quando o nylon é submetido a uma temperatura acima do seu ponto de transição vítrea (seu valor real dependendo do teor de umidade do material, a faixa aproximada sendo de 50 a 60 graus Celsius), as cadeias de polímero obtêm mobilidade, permitindo que relaxem de um estado orientado esticado de volta para o estado aleatório menos eficiente e, portanto, diminuam de tamanho.

Por que o Nylon Encolhe: A Ciência do Estresse Moldado e Relaxamento Térmico

Para entender a razão do encolhimento do nylon, primeiro, precisamos saber o que acontece dentro do nylon enquanto ele está sendo moldado por injeção. Nylon 6/6 é um polímero semicristalino. Enquanto é derretido e injetado na cavidade do molde sob grande pressão, a longa cadeia de polímeros precisa se mover através dos canais estreitos da cavidade do molde. Após o processo de resfriamento e solidificação, as cadeias permanecem na forma esticada e orientada com alinhamento na direção do fluxo, estando sob tensão. Isso não é um erro; é apenas uma propriedade básica do nylon moldado por injeção e acontece com todos os laços de nylon produzidos. A orientação proporciona ao laço de cabo alta resistência na direção do comprimento, uma vez que na forma esticada, ele pode suportar forças de tração maiores em comparação com o polímero orientado aleatoriamente. No entanto, isso constitui condições não ideais para o material, pois ainda temos a chance de que, com o aquecimento, as cadeias de polímero comecem a relaxar para a forma mais aleatória. Quando isso acontece, o material começará a encolher ao longo da direção de fluxo inicial do laço de cabo. Por causa disso, o laço de cabo feito de nylon encolhe quando aquecido, significando que sua orientação moldada está relaxando. A temperatura na qual esse processo de relaxamento começa é chamada de temperatura de transição vítrea (Tg). A Tg para nylon 6/6 é de cerca de 50-60 graus Celsius. Quando a temperatura está abaixo desse valor, as dimensões do laço de cabo são estáveis. Quando a temperatura está acima da Tg, o processo de resfriamento causará o encolhimento de 1-3% por horas ou dias. Para uma compreensão mais profunda de como o nylon 6/6 se comporta em temperaturas elevadas e como as classes estabilizadas por calor estendem a faixa de serviço, nosso guia sobre se os laços de zip são resistentes ao calor fornece os dados de serviço contínuo e ponto de fusão para cada material comum de laço de cabo.

Efeitos da Umidade: A Segunda Mudança de Dimensão Menor

O nylon é higroscópico, o que significa que absorve umidade do ambiente. Esta é uma propriedade muito conhecida deste material, razão pela qual os laços de nylon são enviados em sacos hermeticamente selados e parecem ligeiramente rígidos quando armazenados em condições de baixa umidade. Quando o nylon absorve umidade, ele se expande ligeiramente à medida que as moléculas de água atuam como plastificantes, afastando as cadeias de polímero umas das outras. Quando o nylon seca, ele encolhe um pouco. Essa mudança de dimensão induzida pela umidade é mínima em comparação com o encolhimento térmico mencionado acima, geralmente não sendo mais do que uma fração de um por cento e reversível por natureza, com o nylon inchando novamente após a reabsorção de umidade. Em ambientes internos normais, o teor de umidade do laço de cabo de nylon se estabiliza de acordo com a umidade do ambiente em que é utilizado. O único caso em que o encolhimento relacionado à umidade é de alguma importância é quando os laços de nylon são expostos a secura excessiva em altas temperaturas, por exemplo, quando estão localizados dentro de um forno industrial ou um compartimento aquecido em condições de clima seco.

Como o Encolhimento do Nylon Afeta o Desempenho do Laço de Cabo na Prática

Na grande maioria das aplicações internas a temperatura ambiente, o encolhimento de um cabo de nylon é negligenciável e não afeta o desempenho da instalação. Um cabo que é instalado a 20°C e que permanece a 20°C durante toda a sua vida útil não encolherá. O encolhimento se torna uma preocupação prática apenas quando o cabo é exposto a temperaturas elevadas sustentadas, e a tabela abaixo resume o comportamento de diferentes materiais de cabos sob estresse térmico.

Encolhimento de Nylon em Outras Indústrias: Têxteis e Componentes Moldados por Injeção

A contração do nylon não ocorre apenas com laços de cabo. É uma das propriedades do material e é a mesma para qualquer produto feito de nylon 6/6 e outros tipos de nylon. É utilizado em têxteis—tecidos de nylon usados para roupas esportivas, roupas de banho, roupas para atividades ao ar livre, etc. geralmente são misturados com spandex ou outros elastômeros para proporcionar elasticidade e recuperação. Assim, uma peça de vestuário feita de nylon 100% não encolhe durante o ciclo normal de lavagem e secagem, pois as temperaturas estão próximas ou ligeiramente acima da temperatura de transição vítrea e o grau de relaxamento é quase insignificante. Quanto a uma peça de vestuário feita de uma mistura de nylon e spandex, como o nylon 80% e o spandex 20%, ela encolhe mais porque as fibras de spandex são mais sensíveis ao calor do que o nylon e a estrutura do tecido é alterada na secadora. As instruções nas etiquetas de cuidados de cada peça de vestuário de nylon—”deitar plano para secar”, “não secar em secadora”—são resultado do mesmo processo de relaxamento térmico e processos de mineramento no caso de um laço de nylon colocado em um ambiente industrial quente. O material é o mesmo. O efeito é o mesmo. A única diferença é a aplicação.

Quando se trata de componentes moldados por injeção, como engrenagens, rolamentos e partes de conectores elétricos e partes sob o capô do automóvel, a contração é compensada no design do molde. A cavidade do molde é cortada um pouco maior do que as dimensões da peça após ter esfriado no molde. Assim, a contração é levada em conta quando o molde é feito. Esta é uma prática comum na ação de moldagem por injeção e é isso que faz com que as medições de um laço de cabo—comprimento, largura e espessura—se refiram às dimensões após o processo de moldagem, e não à cavidade do molde.

Melhores Práticas para Usar Laços de Nylon em Ambientes Quentes

Para o instalador ou designer que utiliza laços de nylon em um ambiente quente, as próximas melhores práticas evitarão falhas de contração que podem ser previstas e evitadas.
Primeiro, use material adequado para a temperatura máxima de serviço. Se a temperatura ambiente no local for superior a 85°C—seja no compartimento do motor, em um tubo de vapor ou em um forno industrial—o nylon 6/6 padrão não deve ser utilizado; deve-se usar um laço de nylon estabilizado para calor que possa suportar até 125°C ou ETFE ou aço inoxidável para faixas de temperatura mais altas.
Em segundo lugar, não aperte demais os laços. Um laço de cabo que é apertado ao máximo à temperatura ambiente estará sob tensão devido à contração durante a operação, o que pode resultar em falha, como a quebra da cabeça de divisão ou o estalo da fita devido à tensão excessiva, além da contração do laço. Ao empregar uma ferramenta calibrada para tensionar laços que opera sob a tensão pré-definida para um determinado tamanho de laço de nylon, evita-se o problema.
Em terceiro lugar, monitore a instalação de laços em ambientes quentes que estão sendo utilizados. Se o laço encolheu ou se tornou quebradiço ou rachado, ele precisa ser substituído; além disso, a substituição deve ser feita com o material apropriado para as condições de temperatura que causaram a falha.
Em quarto lugar, no caso de uma aplicação crítica, como laços suspensos, fixação de segurança e uso ao ar livre em desertos, onde a falha do laço é altamente indesejável, use aço inoxidável desde o início. O pequeno custo adicional do laço de aço inoxidável em comparação com o laço de nylon é insignificante em relação ao custo de um incidente de falha.

Perguntas Frequentes

O nylon 100% pode ir na secadora?

De fato, um tecido feito de rayon e nylon pode ser colocado em uma secadora de roupas em ar ou baixa temperatura. No entanto, altas temperaturas devem ser evitadas. O calor elevado da secadora atinge temperaturas de 70 a 80 graus Celsius, temperatura que excede muito a transição vítrea do nylon, resultando assim em encolhimento do material, rugas e mudanças de forma. Apenas as instruções do fabricante listadas na etiqueta de cuidados devem ser seguidas, e secar em baixa temperatura ou deixar plano para secar pode ser mencionado.

O nylon 80% e o spandex 20% encolhem?

Quando se trata de altas temperaturas, é possível que a combinação de tecido de nylon 80% e spandex 20% encolha. Como o spandex é mais sensível ao calor do que o nylon, o spandex pode começar a encolher e perder sua elasticidade em temperaturas que não afetariam o nylon. Este tecido também pode encolher devido à relaxação do nylon e sua ação mecânica na secadora. Para evitar o encolhimento do tecido, deve-se lavá-lo em água fria e secá-lo ao ar ou configurar a secadora em baixa temperatura.

O nylon 90% encolhe?

Sim, as fibras de nylon 90% são suscetíveis ao encolhimento, assim como as de nylon 100%, especialmente quando expostas a calor extremo e caso o item não tenha sido pré-tratado antes da produção. O encolhimento, embora não exceda 5%, pode mudar consideravelmente a forma como o item se ajusta. Quanto ao restante de 10% do tecido, que pode ser spandex, poliéster ou qualquer outro tipo de fibra, eles também desempenham um papel importante. Um tecido feito com nylon 90% e spandex 10% encolherá mais do que um tecido de nylon 100% porque o spandex é reativo ao calor.

O que encolhe mais, nylon ou algodão?

O algodão encolhe muito mais do que o nylon. O algodão é uma fibra de celulose que ocorre naturalmente e encolhe devido ao relaxamento das tensões causadas durante a fiação, tecelagem e acabamento, podendo encolher de 5-10% ou mais após seu primeiro ciclo de lavagem e secagem, especialmente se não tiver sido pré-encolhido. O nylon é um termoplástico sintético que encolhe principalmente devido ao relaxamento térmico de tensões embutidas ou puxadas, com encolhimento geralmente entre 1-5% e ocorrendo apenas em altas temperaturas. Roupas de algodão encolhem de forma bastante visível após apenas uma lavagem em água quente e em uma secadora. Roupas de nylon não sofrerão encolhimento algum se lavadas em água fria e secas ao ar.

Referências

• American Chemistry Council — Divisão de Plásticos. Informações sobre as propriedades térmicas e higroscópicas do nylon (poliamida), incluindo a temperatura de transição vítrea e os mecanismos de encolhimento térmico.
• Panduit — Especificações de Material de Abraçadeiras e Dados de Desempenho Térmico. Fabricante de abraçadeiras de nylon, nylon estabilizado termicamente, ETFE e aço inoxidável, com dados publicados sobre encolhimento térmico e classificações de temperatura máxima de serviço.
• HellermannTyton — Propriedades do Material de Abraçadeiras e Desempenho Ambiental. Fabricante global fornecendo dados técnicos sobre o comportamento térmico, absorção de umidade e estabilidade dimensional de nylon 6/6 e materiais especiais para abraçadeiras.
• ASTM D2732 — Método de Teste Padrão para Encolhimento Térmico Linear Não Restrito de Filme e Folha Plástica. O método de teste padrão para medir o encolhimento térmico de materiais plásticos, incluindo o nylon utilizado em abraçadeiras.

O nylon passa por encolhimento? Sim, passa — mas apenas quando exposto a temperaturas que excedem sua temperatura de transição vítrea. Nesse processo, as cadeias de polímero que estavam congeladas durante o procedimento de moldagem por injeção retornam à configuração de menor energia, durante a qual encolhem. No entanto, a quantidade de encolhimento é insignificante (cerca de 1 a 3% a uma temperatura de sustentabilidade) e previsível e gerenciável, podendo ser completamente evitada ao escolher o nylon apropriado para um trabalho específico. Portanto, pode-se afirmar com confiança que a abraçadeira feita de nylon não encolherá em um ambiente interno à temperatura ambiente. No entanto, a abraçadeira irá encolher em pontos quentes, como o espaço do motor, em um tubo de vapor ou em um forno industrial, o que resulta na perda da capacidade de resistência da abraçadeira, levando à sua falha. Se o instalador escolher o tipo certo de abraçadeira de nylon adequada para uma temperatura específica que a suporte, não haverá falhas causadas pelo encolhimento térmico da abraçadeira na prática.