Por Alan Bonel (*)

 

Empresas do segmento de embalagens conhecem bem a sigla ESCR (Environmental Stress Cracking Resistance). A resistência à fissuração sob tensão ambiental, conhecida pela sigla ESCR, é um dos conceitos mais relevantes e, ao mesmo tempo, mais mal interpretados na engenharia de embalagens plásticas.

 

Definido como “uma ruptura externa ou interna em um plástico causada por tensões de tração inferiores à sua resistência mecânica de curto prazo” pela ASTM D1693, o ESCR descreve um mecanismo de ruptura que ocorre pela ação sempre combinada de tensões mecânicas e agentes químicos que, isoladamente, não seriam capazes de provocar a falha do material.

 

Imagem criada por Inteligência Artificial (ChatGPT)

 

Do ponto de vista físico, o ESCR não está associado à dissolução do polímero nem à quebra direta de ligações químicas da cadeia principal. Trata-se de um processo de natureza mecânico-físico-química, no qual determinadas substâncias presentes no ambiente reduzem a energia necessária para a nucleação e propagação de microtrincas em regiões previamente tensionadas.

 

Em produtos poliméricos, essas tensões podem ser aplicadas externamente, como no caso de cargas, empilhamento ou deformações impostas durante o uso, ou podem estar presentes internamente na forma de tensões residuais, introduzidas principalmente durante o processamento, em função de gradientes de resfriamento, orientação molecular e restrições geométricas impostas pelo molde ou pela matriz de extrusão. Embalagens tendem a ser fabricadas com paredes finas e ciclos rápidos e, por isso, são vulneráveis ao ESCR.

 

O segundo elemento fundamental do ESCR é o agente ambiental. Diferentemente de solventes clássicos, esses agentes não promovem inchamento significativo nem dissolução do polímero. Em muitos casos, tratam-se de surfactantes, óleos, detergentes, álcoois, fragrâncias ou soluções aquosas contendo compostos orgânicos de baixa massa molar. Ou seja, o que embalagens costumam armazenar. Essas substâncias atuam preferencialmente na superfície do polímero, reduzindo a energia superficial e facilitando o crescimento de defeitos estruturais preexistentes.

 

Do ponto de vista microscópico, o ESCR está fortemente associado à morfologia do polímero. Regiões amorfas tendem a ser mais suscetíveis à ação de agentes ambientais, enquanto regiões cristalinas oferecem maior resistência à propagação de trincas. No entanto, maior cristalinidade não implica, necessariamente, maior resistência ao ESCR. Polímeros excessivamente cristalinos podem apresentar menor capacidade de dissipação de tensões, favorecendo a concentração de esforços em regiões específicas. Assim, a distribuição de massa molar e o equilíbrio entre fases cristalinas e amorfas exercem papel determinante no desempenho frente ao ESCR.

 

Outro aspecto fundamental é que o ESCR é um fenômeno dependente do tempo. Diferentemente de uma fratura instantânea, a falha ocorre após um período de exposição contínua às condições críticas. Isso explica por que muitas embalagens passam com sucesso por ensaios mecânicos convencionais e falham após semanas ou meses de uso.

 

Compreender os fundamentos do ESCR é essencial para o desenvolvimento de embalagens plásticas confiáveis. Trata-se de um fenômeno sistêmico, no qual material, processo e ambiente interagem de forma complexa. Ignorar qualquer um desses fatores aumenta significativamente o risco de falhas tardias, com impactos técnicos, econômicos e operacionais para toda a cadeia produtiva.

 

 

Saiba mais sobre normas para o setor de plásticos acompanhando a seção Normas, no portal da Plástico Industrial.

 

 

(*)Alan Bonel é especialista em polímeros e atua há mais de 15 anos com foco em normas técnicas nacionais e internacionais, especialmente nas áreas de ensaios, laboratório e requisitos de montadoras. Compartilha conteúdos técnicos no LinkedIn e no canal do YouTube @bonelsimplificando.

 

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