2.2 fase injecao termoplasticos

8/18/2019 2.2 Fase Injecao Termoplasticos

1/81

PROCESSAMENTO DE POLÍMEROS AULA 2.2 – FASE DE INJEÇÃO NA MOLDAÇÃO

MOLDAÇÃO POR INJEÇÃO DE POLÍMEROS

TERMOPLÁSTICOS eTERMOENDURECÍVEIS


2/81

Agenda e introduçã

Moldaçãopor injeção

Termoplásticos eTermoendurecíveis

Carlos EduardoRamos Gomes

Generalidades

Fase de injeção

Desenvolvimento matemático da fase de injeção

Dissipação viscosa

Considerações de enchimento da cavidade

Orientação molecular

Tensões residuais

Comportamento higroscópico

CAD e CAE

Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e


3/81

Objetivos para o nível de aquiconhecimentos nestes sli

Moldaçãopor injeção

Termoplásticos eTermoendurecíveis

Carlos EduardoRamos Gomes

Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e t

Conhecer perfeitamente todas as condicionantes durante a fase de injeçã Conhecer conceitos fundamentais para a fase de injeção do ciclo

Saber a importância do comportamento higroscópico para a qualidade da

Conhecer as implicações da orientação molecular têm na qualidade do pr

Conhecer conceitos fundamentais sobre o tempo de residência e aqualidade das peças

Conhecer as principais ferramentas de CAD e CAE e o seu apoio aoferramentas

Conhecer de forma superficial as implicações que a fase de injeção teprodutos injetados


4/81

Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e termoendur

Características do polímero

Tensõesresiduais

Ciclo de injeção OrientaçãomolecularGeneralidades

Tempo deresidência

Cada polímero tem a sua característica em termos deescoamento, de fusão e de calor necessário parafundir, e em termos de dinâmica de arrefecimento;

As características físicas que determinam estesprocessos são: massa molecular, tipo e configuraçãoda massa molecular;

Difusividade térmica: facilidade que o calor tem em setransferir de um ponto para outro.

Em termos matemáticos: condutividade térmica adividir pelo produto da densidade pelo calorespecífico, a uma pressão constante. Figura * - Condutivi


5/81Carlos Eduardo Ramos Gomes – Processo de moldação por injeção – termoplásticos e termoendur

Características do polímero

Na fase de injeção, um técnico tem oconhecimento empírico de saber que os polímerossão difíceis de mover quando são submetidos apressão;

Existem um intervalo de temperaturas em que opolímero é passível de ser processado: JANELA

DE PROCESSAMENTO; Existe um intervalo de temperaturas em que opolímero arrefece;

Existe um intervalo de temperaturas denominadode temperatura de não-fluxo, em que este não

pode ser processado.

Condutividade térm Calor específico (J Densidade (kg/m̂ Temperatura de nã

Temperatura de ar Fator de viscosida Fator de corte; Fator de temperatu

Tensõesresiduais

Ciclo de injeção OrientaçãomolecularGeneralidades

Tempo deresidência



Tensõesresiduais

Generalidades OrientaçãomolecularCiclo de injeção

Tempo deresidência



Ciclo de moldação – fase de inje

Tensõesresiduais


Tempo deresidência



FINALIDADE: injetar aquantidade necessária depolímero no interior dacavidade, para tal, énecessário grande or!a epress"o#

Fuso avan!a como um

$m%olo: import&ncia daválvula de n"o'retorno#

(elocidade de inje!"oescalonada: lenta'rápida'lenta#

Deve'se sempre evitarre%ar%a#

Ciclo de moldação – fase de inje

Figura * - Ciclo de moldação.

Tensõesresiduais


Tempo deresidência


9/81


Fase de injeção: fluxo em fon

Fluxo de material evolui na form

AMBIENTE TERMOMECÂNIpressões, velocidades e viscos

MELHOR EFICÁCIA: escoame

Junto às paredes do molde, camada que fica instantaneam

Propriedades da peça dependeesta camada solidificada e cristalino, caso, o polímero cristalizar.

Figura * - Fluxo em fonte.

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

T õ Oi ã


10/81


Na aula de microestrutura, ficacompletamente definido estefluxo em fonte, e todas as suascondicionantes;

Variáveis operatórias: definem arelação entre a casca orientadae o núcleo esferulítico;

Contração e empeno dependemsobremaneira desta relação.

Fase de injeção: fluxo em fon

Figura * - Fluxo em fonte, #2

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

T õ Oi t ãT d


11/81


Fase de injeção

A injeção é feita desde o momento emque o fuso avança, até ao momento emque a pressão é comutada para aholding pressure(98% da peça preenchida);

Termina com a aplicação da pressão de

comutação;

Controla-se a taxa a que o polímero entrana cavidade e a pressão que é necessáriofazer para manter uma determinadavelocidade.

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

T õ Oi t ãT d


12/81


Fase de injeção: considerações g

O fluxo de polímero fundido na cavidade afeta as características da peça moldda peça, e a própria seleção do polímero (principalmente a sua fluidez).

O fluxo afeta a orientação, o empeno, o acabamento superficial, a resistênccontrolo do fluxo é essencial para a reprodutibilidade do processo, para considerar:

Comprimento de fluxo; Espessura da peça, uma relação de função cúbica; Características do material (fluidez e índice reo-fluidificante); Temperatura de fundido (fluidez); Temperatura do aço e taxa de arrefecimento (formação da casca); Pressão (tensão de corte).

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

Tensões OrientaçãoTempode


13/81


Fase de injeção – queda de pres

Comprimento de fluxo: a geometria do fluxo pode serdividida em mais fluxos secundários. Quando o fluxo sedivide em dois (quando o jito toca o sistema dealimentação, ou quando existe mais do que umaentrada);

Cada secção de escoamento tem a sua largura egeometria, cada secção tem a sua espessura e a sua

queda de pressão, devemos ter sempre uma queda depressão semelhante em todos os pontos dealimentação;

O processo de desenvolvimento é iterativo, colocandoos ataques em secções das peças onde a queda depressão e a chegada do material à periferia da peçaseja semelhante.

Figura * - Queda de pre

Tensõesresiduais


Tempo deresidência



14/81


Espessura de peça

A espessura da peça devpermita que seja atingidofatores:• Fluidez suficiente para secavidade;

• Rigidez de peça suficiente;•

Permitir que se atinja ciclosmais curtos possível (baarrefecimento);

• Minimizar os gastos de maté• Escolha de uma máquina menor capacidade de plasti

• Minimizar as tensões residuFigura * - CAD de uma peça: espessura.

Tensõesresiduais


Tempo deresidência



15/81


Fase de injeção: plasticizaçã

A forma como o polímero é transportadodesde o momento em que entra natremonha, até ao momento em que éprocessado e entra no cilindro tem efeitosmuito importantes na dinâmica doprocessamento e na obtenção de peçasconformes;

É extremamente importante fazer-se umarelação entre o polímero reciclado, etambém a forma dos grânulos reciclados.Grânulos que são reciclados apresentamuma irregularidade de forma muito grande, elogo, instabilidade na fase de plasticização.

Nos parafusos existem cesão colocadas de modo ado fundido seja mais facconhecidas como secçõtrazer mais questões sobr

Hoje em dia a forma tremonha, é feito na form1,5 a 2,5 vezes o tamaalimentação do parafuso;

Material em pó, e com leva a grande dificuldade na tremonha (na aula abordado toda esta temát

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

Tensõesi OrientaçãoTempode


16/81


Tempo de residência

Tempo em que o materialexposto a temperaturtransferidas pelas colocadas no cilindro;

Forte dependência:• Tipo de polímero;• Tempo de ciclo arrefecimento);

• Uniformidade de temperaxial;

• Variáveis operatórias (co

velocidade de rotação do

Figura * - Tempo de residência.

Tensõesresiduais

Generalidades Orientaçãomolecular

Tempo deresidência

Ciclo de injeção

TensõesG lidd OrientaçãoTempodeCild ij ã


17/81


Tempo de residência: implicação p

Zona ótima de uso dofuso (3 a 4 D)

Capacidade damáquina muitopequena (5 a 6D)

Capacidade da máquinamuito elevada para a

peça em questão (1 a 2D)

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

Ciclo de injeção

TensõesG lidd OrientaçãoTempodeCild ij ã


18/81



• Escolha correta da MMI;

• Peças com adequadotempo de plasticização,

peças com boa qualidade defusão, material com boaspropriedades, uso e umpadrão mais recomendável.

• Peça com grande área maspouco volume;

• Defeitos: tempo de

residência elevado, perda depropriedades mecânicas,degradação térmica,imposição de caudais deinjeção elevados leva adefeitos visíveis maisfacilmente, estreita a janelade processamento.

1 a 2 D 2 a 4 D

• Peça com muito volum

• Defeitos

dificuldade plasticizaçãcontrolado plasticizaçãprática), uniformidadtemperatura

5 a

Tensõesresiduais


Tempo deresidência

Ciclo de injeção

TensõesGeneralidades OrientaçãoTempodeCiclodeinjeção


19/81



Particularmente policarbonatos ou poliésterestermoplásticos são os polímeros que têm maissuscetibilidade à degradação;

Estes materiais, como têm alta viscosidade,leva à necessidade de grandes temperaturas

de moldação, o que pode facilmente degradaro polímero;

Relação entre o tempo de ciclo e o curso dedosagem: efeitos contraditórios e contrários,explorar estes conceitos.

residuaisGeneralidades ç

molecularTempo deresidência

Ciclo de injeção

TensõesGeneralidades OrientaçãoTempo deCiclodeinjeção


20/81



Figura * - Efeito do tempo deresistência mecânica do

O tempo de residência temimplicações em todos os materiaisquer na fase de injeção, quer nafase de plasticização;

A temperatura tem influência nas

propriedades do polímero, quantomaior o seu valor, mais tendênciapara a degradação.


molecularp

residênciaCiclo de injeção



21/81


Exemplos práticos: peça área projetada, mas com p

Exemplo: esquadria de TValto brilho, necessita de ugrande distância entre g

colunas guia para o molser acoplado à MMI;

Prevejo: dificuldade na escde ataque à peça, e probcomprimento de fluxo.

Tempo de residência - caso prát


molecularp

residênciaCiclo de injeção



22/81


Tempo de residência - caso prát

Exemplos práticos: peça retangular comgrande volume e grande necessidade depressões elevadas, é um PC+ABS,elementos com espessura reduzidascomo ribs;

Máquina com um curso de dosagemelevado, o volume de plasticização émuito grande, criando possíveisproblemas com a qualidade do fundido;

Elevadas contra-pressões e velocidadesde rotação do fuso.

residuaisGeneralidades

molecularresidênciaCiclo de injeção

Tempo deiê i

Generalidades OrientaçãoTensõesCiclodeinjeção


23/81


Tensões residuais

Pode ser definido como tensõesque permanecem nas peças,mesmo sem nenhum tipo de forçaexterna estar presente e a atuar nareferida peça.

Estas surgem devido aoprocessamento e às violentastransformações porque passam ospolímeros, nomeadamente emtermos de temperaturas e depressões a que são sujeitos.

Figura * - Distribuição de tensões na peça

residênciaGeneralidades

molecularresiduaisCiclo de injeção

Tempo deidê i

Generalidades Orientaçãol l

Tensõesid i

Ciclodeinjeção


24/81


Tensões residuais

Consequências dresiduais:• Empeno;• Distorção de forma• Perda de proprieda•

Redução do tempo • Dificuldade na pintu• Instabilidade dimen• Ciclos inconsistent• Fissuração;• ESC…

residênciaGeneralidades

molecularresiduaisCiclo de injeção

Tempo deidê i

Generalidades Orientaçãol l

Tensõesid i

Ciclodeinjeção


25/81


Tensões residuais Propriedades mecânicas da peça, dependemdo eixo de orientação das moléculas, e doeixo a que a tensão é aplicada na peça;

O módulo e a resistência aumentamsignificativamente quando estão na linha daorientação das moléculas, as moléculas

nesta direção, têm ligações covalentes muitofortes;

Quando é aplicado na perpendicular, asforças que unem as moléculas são muitomenores e levam a um incremento deflexibilidade e o módulo diminui.

Figura * - Estudo de birorientação numa peç

residência molecularresiduaisCiclo de injeção

Tempo deresidência

Generalidades Tensõesid i

Orientaçãomolecular

Ciclo de injeção


26/81


Orientação molecular

Forte influência nas propriedades mecâ Forte influência no empeno e na distorç

Consequência: fragilidade das peças,visuais e menor resistência às variações

Dificuldade na pintura: particularmente n

Forte dependência de variáveis opegradiente térmico;

Estabilidade dimensional prejudicada;

Objetivo da excessiva orientação: encurconsequência, qualidade sai prejudicada

Figura * - Relação entre orientação epropriedades mecânicas.

residência residuais molecularjç

Tempo deresidência

Generalidades Tensõesresiduais


Ciclo de injeção


27/81


Figura * - Influência que as fases do c

Orientação da camadasuperficial

Cada fase do ciclo tem as suasimplicações na qualidade da peça;

A fase de injeção deve ser tal quepermita que seja colocado na peçaum equilíbrio de forças entre

qualidade das peças eprodutividade;

Objetivo: encurtar tempo deinjeção, mantendo um ciclo o maisestável possível.

residência residuais molecularjç

Tempo deresidência



Ciclo de injeção


28/81


Reforços: orientação molecul Fator mais

propriedades mecâ

Orientação dopropriedades visua

Orientação doanisotropia na con

Facto ideal seria que a força fosseresistência seria ias direções de esforço.Figura * - Relação entre a direção da orientação

e as propriedades mecânicas.

residência residuais molecular


Tempo deresidência


Ciclo de injeção


29/81


Degradação molecular

‘Degradação é qualquer reação química destrutivpolímeros, que pode ser causada por agentes físico

por agentes químicos. A degradação causa ummodificação irreversível nas propriedades dos matsendo evidenciada pela deterioração progressiva d

propriedades, incluindo o aspeto visual.’

molecularresidência residuais


Tempo deresidência


Ciclo de injeção


30/81



Existem vários tipos de degradação,cada uma com as suas causas e consequências

Térmica: ocorre durante o processamento ou o uso de temperatupode envolver oxidação (ACONTECE MAIS FREQUENTEMENTE NAINJEÇÃO E DE PLASTICIZAÇÃO DO CICLO);

Mecânica: ocorre pela aplicação de uma força física, podendo envolvmaterial e quebra das cadeias poliméricas (ACONTECE MAIS FREQUNA FASE DE INJEÇÃO E DE PLASTICIZAÇÃO DO CICLO);

Ultrassónica: a aplicação de som em certas frequências pode induzdas cadeias a quebrá-las;



Tempo deresidência


Ciclo de injeção


31/81



Hidrolítica: ocorre em polímeros contendo grupos funcionasensíveis à presença de água;

Química: agentes químicos corrosivos ou certos gases podefunções estruturais básicas do polímero causando quebra daoxidação;

Biológica: é um processo que ocorre em polímeros que confuncionais que são atacados por micro-organismos;

Radiação: quando exposto à luz do sol ou à radiação de altpolímero (ou impurezas) absorverá radiação, induzindo reações qna perda de propriedades importantes.



Tempo deresidência


Ciclo de injeção


32/81



Em relação à severidadeda degradação

Superficial: altera o aspeto visual domaterial, principalmente a cor;

Estrutural: altera as propriedadesmecânicas, térmicas, elétricas, etc…e compromete o desempenhoestrutural do material polimérico.

residuais


Tempo deresidência


Ciclo de injeção


33/81



Existem dois tipos de cisã

Degradação SEM cisão da cado polímero:• Formação de ligações cruzadas• Substituição ou eliminação de

ciclização. Degradação COM cisão principal do polímero:• Redução drástica da massa mo• Degradação estrutural;• Despolimerização.

Acisão de cadeias ou aquebra de uma ligação químicaocorrerá quando a energialocalizada nesta determinadaligação química supere aenergia deligação.

Esta energia pode serfornecida de diferentes formas:luz (fotólise), radiação gama(radiólise), calor (termólise) outaxa de corte (rompimentomecânico).


Tempo deresidência


Ciclo de injeção

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_de_liga%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_de_liga%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_de_liga%C3%A7%C3%A3ohttp://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_de_liga%C3%A7%C3%A3o


34/81


Degradação molecular – térmica e me

Janela de processamento: temperaturas e

tempo de processamento;

Tempo de residência: uniformidade detemperaturas;

Caudais muito elevados: degradação e

cisão das moléculas;

Cisão das moléculas, perda depropriedades mecânicas, estreitamento dajanela de processamento, instabilidade dociclo de moldação.


Tempo deresidência


Ciclo de injeção


35/81


Degradação molecular – capacidade de plas

Se a capacidade de p

demasiada baixa para acilindro, pode dar-se ocada ciclo, não se completamente fundido;

Se a capacidade de pdemasiada alta para a cilindro, podemos estapolímero;

A capacidade de plastquantidade de material plasticizado por unidade

A temperatura de fundido teminfluência direta no tempo de ciclo.Nomeadamente no tempo de

arrefecimento (tempo necessário

para retirar calor da peça, pararecuperar a rigidez).


Tempo deresidência


Ciclo de injeção


36/81


Degradação molecular – térmica e me

A degradação molecu

pode ser feita por exposaos elementos;

A exposição aos elemeprincipal de degradação

A temperatura e os rai

quebram ligações no po

Figura * - Degradação ambiental das embalagens em PET.

CAD/CAEComportamentohigroscópicoModelaçãomatemática

ExercíciosObjetivospropostos


37/81


Comportamento higroscópic

Pequenas percentagens de água afetam de forma dramática as propriedadefísicas, químicas, estéticas, elétricas, mecânicas, e todas as demais promaterial possa ter;

Pequenas variações de temperatura, por exemplo, na passagem do dia quando expostos a altas temperaturas ou temperaturas mais baixas;

Reação química entre a cadeia do polímero e as moléculas de água (ligaçõe

Higroscópicos: ABS, PC,PUR, nylons, acetais, PET,acrílicos.

Não-higroscópPS.

CAD/CAEComportamentohigroscópicoModelaçãomatemática Exercícios

Objetivospropostos


38/81



Figura * - Esquema de exemplificação da humidade e da sua importância para o processament


Objetivospropostos


39/81



A humidade dentro do equipamentoleva a um decréscimo na humidadedo polímero;

A humidade migra para a áreacircundante ao polímero tenhavapor de pressão correspondente à

pressão;

Primeiramente determina-se o limitepara o material e depois decide-sepela experiência;

Manter a humidade desejáveis e reduzidimportante, particularpolímeros higroscópico

Um equipamento temperatura 30 ºC aba

O tempo de desumidientre 2 a 4 horas, dematerial e do cohumidade.


Objetivospropostos


40/81



A pressão nos equipamentos nãodeve exceder 9,8 Pa;

Equipamentos que não cubramestes requisitos não têmcapacidade suficiente para, deforma eficaz, retirar a humidade

presente no material;

A quantidade de material que secoloca no equipamento não deveexceder o recomendado;

Em peças técnicas crequisitos dimensionaindispensável o uso destufagem do material.

CAD/CAEComportamentohigroscópico Modelaçãomatemática ExercíciosObjetivospropostos


41/81


Higroscopicidade

PRINCIPAL DEFEITO NA MOLDAÇÃO POR INJEÇÃHUMIDADE NOS GRÂNULOS



42/81


Higroscopicidade

Material Ar seco / armisturado (ºC) Desumidificação(ºC) Ar seco / armisturado (h) Desum

ABS 80 80 2 a 3

CA 70 a 80 75 1 a 1,5

CAB 70 a 80 75 1 a 1,5

PA 6 Nãorecomendado

75 a 80 -

PA 6.6, 6.10 Nãorecomendado

75 a 80 -

PBT, PET 120 120 2 a 4

PMMA 80 80 1 a 2

PPO 120 120 1 a 2

SAN 80 80 1 a 2

Tabela * - Características de desumidificação para algunspolímeros.



43/81


Higroscopicidade

Em peças técnicas o nívede estar abaixo de um cert

O nylon tem de ser embaalumínio;

A primeira propriedade aresistência ao impacto, pri

PET e o PBT;

Estes materiais têm umadquirir humidade mesestufados, apenas em chegam a absorver hutolerâncias.



44/81


Higroscopicidade

Nylons muito saturados necessitam deaté 12 horas para ser retirado ahumidade;

Algumas recomendações práticasdevem ser seguidas:• Quando se pretender guardar jitos

deve ser feito em locais fechados;• Deve sempre fechar-se os sacosou os locais onde se armazena os

jitos;• Colocar sempre a tampa natremonha. Figura * - Tremonha com d



45/81


Higroscopicidade

Tabela * - Influência da humidade nas propriedades de umpolímero.

O objetivo de sepatamar mínimo pardeve-se ao facto de aumentos na temp

causar significativosna resistência e mudanças que são ir



46/81


Higroscopicidade

Os polímeros absorvem humidade doar, nem todos, mas a maior parte sim,absorve humidade;

Os nylons são os materiais que maishumidade absorvem da atmosfera;

Graus reforçados têm menostendência para absorver humidade;

Consequência: defeitos visuais eperda de propriedades mecânicaspor hidrólise.

While material surfaces in the environment absorb oalmost immediately, moisturethe interior occurs relatively s

The moisture diffusion rate magnitude slower than headiffusion. Nevertheless, afte

months of exposure to a husignificant amount of waterabsorbed by the material.



47/81


Higroscopicidade

While material surfaces in direct cenvironment absorb or desorb mimmediately, moisture flow into interior occurs relatively slowly.

The moisture diffusion rate is m

magnitude slower than heat flodiffusion. Nevertheless, after a months of exposure to a humid esignificant amount of water willabsorbed by the material.

Figura * - Concentração de água no material.



48/81


Higroscopicid Exemplo, ao lado, dospolicarbonatos da Bayer;

Deve-se consultar sempre a

ficha técnica do material(datasheet);

Deve-se seguir cuidadosamenteos requisitos apontados pelofabricante da matéria-prima;

Cada grau de material tem a

sua tendência para absorverhumidade, sendo distinto unsdos outros, não se deve tomarcomo um dado adquirido umamatéria-prima semelhante, massim o grau em específico.

Termoplásticos

de engenharia

Temperatura

de secagem

(ºC)

Tempo de

secagem (50%

de ar seco) (h)

100

se

velocApec (ABS) 130 4 a 12

Bayblend

(ABS+PC)100 a 110

4 a 8

Bayblend (+ FV) 75 a 100

Makrolon (PC) 120 4 a 12

Makroblend

(PC/PBT e

PC/PET)

100 a 105 e

1104 a 12

Tabela * - Dados para a desumidificação reco



49/81


Higroscopicidequipamen

Figura * - Equipamento para desumidificação de polímeros.



50/81


Higroscopicidade -equipamentos

Figura * - EdesumidificaçãFigura * - Humidade vs tempo de desumidificação.



51/81


Higroscopicidequipament

Termoplástico deengenharia

Hupe

Apec (ABS)

Bayblend (ABS+PC)Makrolon (PC)

Makroblend(PC+PET; PC+PBT)

Figura * - Esquema de funcionamento de umsistema de desumidificação.

Tabela * - Humidade máxima permitida p

Hi iidd t tTVI



52/81

CarlosEduardoRamosGomes–Processodemoldaçãoporinjeção–termoplásticosetermoendur

Higroscopicidade – teste TVI

Normalmente este teste consiste emaquecer um determinado número de

grânulos num prato quente (temperaturade processamento recomendada), sendodepois prensado entre duas lâminas de 10mm de diâmetro;

Se o material prensado não tiver bolhas,depois de estar 1 minuto no prato quente,os grânulos estão suficientementeestufados;

Durante a observação, a humidade nomaterial manifesta-se na forma de bolhas.Quando o material tem uma excessivahumidade, o fundido tem um aspetodiferente com uma aparência irregular.



53/81


Higroscopicidade - equipamentos O grau de degradação nos

materiais que são sensíveis àhidrólise pode serdeterminado por mediçõesde viscosidade, uma vez quea destruição das cadeiasreduz a viscosidade;

Para este fim a viscosidade

pode ser medida, podetambém ser medido um testede MFI no material;

Em todos os casos a peçadeve ser cuidadosamenteestufada (os grânulos).

Figura * - Equipamento para deteção defluidez, MFI.



54/81


Higroscopicidade – deteção de pro

ERROS CAUSAS

1Desvios na forma de controlo da

temperatura

- Flutuação / desvio no controlador;- Saída do ar quente muito grande ou muito pequena;- Defeitos nos elementos de aquecimento;- Mudança na forma de aquecimento por uma excessiva deteç

2Redução na eficiência (fluxo de armuito baixo) (longos tempos de

desumidificação)

- Rotação da válvula na direção errada;- * “Filter clogged up”

3* “Soiled granules = soiled molded

parts”

- Não tem filtro;- Sistema de desumidificação mal limpo;- Tampa do sistema de desumidificação negligenciada.

4 Flutuações no tempo dedesumidificação

- Sistema de desumidificação não está completo;- Regra de ouro: o conteúdo deve ser 4 vezes a razão de saída

Tabela * - Erros e causas na desumidificação de polímeros.



55/81


Higroscopicidade – deteção de pro

ERROS CAUSAS5

Reabsorção de humidade depoisde desumidificado

- Tempos de residência excessivamente longos, num sistema- Sistema de aquecimento mal isolado;- Longos tempos de transporte, contacto dos grânulos com a

6 Excessivo consumo energético - Sistema de desumidificação mal isolado.

7 Grânulos fundem-se entre si

- Grande fluxo de ar, mais do que o ideal;- Temperaturas de desumidificação muito altas;- Grande flutuação no controlo do processo;- Filtro de sucção bloqueado;- Rotação do filtro na direção errada.

8Mudança de cor

Propriedades mecânicasdiferentes do ideal

- Temperaturas de desumidificação muito longas para mtemperaturas;

- Temperatura de desumidificação muito alta.

Tabela * - Erros e causas na desumidificação de polímeros, #2.



56/81


Higroscopicidade – descrição dos proble

ERROR 1: desvios nocontrolador podem sercausados por flutuações nocontrolo e no sensor; umatemperatura demasiado altapode causar desvios, e auma má coordenação nocontrolo do circuito; quandoa temperatura é muito altapode degradar o polímero; amelhor forma para detetareste problema é fazer umregisto da T e do seu perfilao longo do t; a aplicação deum sensor adequado podetambém ser uma boamedida.

ERROR 2: se o sistema está aatuar com uma eficiênciareduzida, pode ser devido auma rotação do filtro numadireção errada (pode ser umacausa para mais problemas);uma razão do ar quente emconjugação com o sensor de Tcolocado numa forma

inadequada pode levar aoaparecimento deste problema;ERROR 3: o uso de filtros de arpode ser recomendado. Se atampa do equipamento estiverinoperacional, pode levar àaglomeração de sujidade.

ERROR 4: c

deve ser dimensões grandes. Ndesumidificasecagem podum período mERROR 5: udeve ser ap

tempo de grânulos nãominutos. Quaequipamentocaminho osadquirir novcom o contac

i ii iã



57/81


Higroscopicidade – descrição dos proble

ERROR 6: o isolamento dosgrânulos pode ser uma boa

medida. O equipamentodeve ser cuidadosamenteisolado;ERROR 7: se o fluxo de arfor demasiado os grânulospodem fundir-se entre si.Apenas a zona central doequipamento é passível dese manter constante. Se arazão de passagem dematerial for muito alta, estáa ser enviado poucomaterial para oprocessamento. Umasolução pode passar por

reduzir ligeiramente o fluxopara o equipamento. É boaprática eliminar as causas paraum excessivo fluxo de ar nazona da entrada;ERROR 8: um tempo dedesumidificação excessiva/longo deve ser evitado porrazões económicas. Se este

tempo for excedido, mudançasde cor podem aparecer.Materiais que são maispropensos podem sairprejudicados;ERROR 9: se for necessáriomais do que um equipamento,

o ar segue o Se não exis

circuito devrazão de aquAs válvulas ndevem serdistribuídas;ERROR 10: oequipamento,deve ser sem

recomendaçõequipamento;ERROR 11: adeve ser auestes equiptempo de serneste sensubstituído.



58/81


Higroscopicidade – descrição dos pro

ERROR 12: o equipamento pode entrar emcolapso. Fugas no fluxo de ar podem acontecer,o circuito deve ser sempre inspecionado.

CONCLUSÂO: a correta manutenção e umcorreto manuseamento do equipamento sãofundamentais para se assegurar a qualidade domaterial e logo das peças injetadas; no caso da

MI, normalmente os grânulos estão na forma depequenas esferas; a correta forma de retirarhumidade é um aspeto vital na gestão dosrecursos, paragens de equipamento podemcausar muitos problemas. É completamenteimpossível injetar material reciclado que tenhasofrido degradação hidrolítica. Figura * - Equipamento para

Comportamentohigroscópico CAD/CAE Modelaçãomatemática ExercíciosObjetivospropostos


59/81


CAD/CAE

Objetivo do CAD/CAE: prevercomo o material fundidopreenche a cavidade vazia do

molde.

Para tal é necessário programasinformáticos que usam

informação sobre os polímeros,sobre o molde, sobre a peça esobre as máquinas de injeção.

CAD/CAE

ExercíciosComportamentohigroscópico BibliografirecomendadCAD/CAE Modelaçãomatemática


60/81


CAD/CAE

Computer Aided De

Importância do CAD enchimento:

Prever defeitos; Prever fluxo dentro da cavi Prever linhas de soldadura Prever última zona a enche

Ajudar na escolha do meataque; Ajudar na escolha processamento (temperatuvelocidades);

Prever a orientação molecu Resumindo: otimizar a ferr

CAD/CAE passosnodesenoli



61/81


CAD/CAE – passos no desenvolvi

Aspeto

• Processo it• Uso insoftwares e

• Antecipar p• Pessoas

nestes prconhecimefases do pinjeção, moldes.

CAD/CAE d li



62/81

CarlosEduardoRamosGomes Processodemoldaçãoporinjeção termoplásticosetermoendur

CAD/CAE – passos no desenvolvi

Aspetos no CA

• Importação de componentes ferramenta e da peça;

• Gerar a malha (escolha dos pamalha, relação das dimensões da

• Otimização e correção da malha;• Escolha das variáveis operaprocesso (temperaturas depende do polímero);

• Escolha da forma de arrefecim(sistema de controlo de temperat

• Correr simulação;• Analisar resultados (espírito críti



63/81


Viscosidade: considerações ge

Relação entre a pressão de injeção e a velocidade de injeção;

Determina a facilidade de escoamento na cavidade;

Tem forte dependência das temperaturas de injeção, e do caudal de

É fortemente influenciada pela massa molecular e no processa

distribuição de massas moleculares; Um polímero em específico tem uma viscosidade diferente entre cad

Os aditivos podem alterar substancialmente a viscosidade e a faescoamento no interior da ferramenta.

CAD/CAE

Comportamentohigroscópico CAD/CAE

Modelaçãomatemática Exercícios

Objetivospropostos


64/81


CAD/CAE



Objetivospropostos

CAD/CAE


65/81


CAD/CAE



Objetivospropostos


66/81


CAD/CAE

Qualidadesuperficial



Objetivospropostos


67/81


Qualidade superficial –fase de injeção

A qualidade superficial nas peças édeterminada pelo caudal de injeçãoe pelas temperaturas do aço;

As linhas de fluxo e de soldaduratambém são importantes para aqualidade visual das peças;

Comportamentohigroscópico

ModelaçãomatemáticaCAD/CAE Exercícios

Objetivospropostos


68/81


Modelação matemática

A fase de injeção de termoplásticos pode ser definida em constitutivas:

i. Equações constitutivas;ii. Equações de movimento;iii. Equações de energia;iv. Equações de continuidade.

Modelaçãomatemática



Objetivospropostos


69/81


Modelação matemática [1] O modelo da lei de potência segue a seguinte forma,

[2] Onde,

[3] Obtemos a equação de viscosidade adexponencial dependente da temperatura,




Objetivospropostos


70/81


Modelação matemática [4] A equação de movimento pode ser simplificada em,

[5] A equação do movimento pode ser s

[6] A FF pode ser simplificada da seguinte forma,com uma peça de raio r, é obtido pela integração,




Objetivospropostos


71/81


Modelação matemática [7] O número adimensional para a FF é dado por,

[8] A equação de energia pode ser

[9] Tem a seguinte forma adimensional,




Objetivospropostos


72/81


Modelação matemática [10] Onde o tempo adimensional, é,

[11] O número de Brinkman é defini

[12] A temperatura adimensional é,




Objetivospropostos


73/81


Modelação matemática [14] A equação de continuidade é integrada sob uma secção transversal,

[15] Que tem a forma adimensional,

[16] Tem as seguintes equações fron

Procedimentodevalidaçãoesol



Objetivospropostos


74/81


Procedimento de validação e sol As condições fronteira são dadas pelas diferenças finitas, o

computador e compara soluções analíticas.

A equação de movimento, foi verificada no caso de uma indetemperatura, e comparando resultados computacionais, com aanalíticas, de perfis de velocidade e pressão.

Procedimentodevalidaçãoesol

Comportamento

higroscópico

Modelação

matemáticaCAD/CAE Exercícios

Objetivos

propostos


75/81


Procedimento de validação e sol As soluções analíticas da equação, verificam os resultados numéricos:

i. Condução transiente: β=0; ; Br=0;ii. Dissipação viscosa/condução, β=0, r→ ;iii.Problema de Graetz para um fluxo radial, β=0, Br=0, n=1.

= 0

Exercícios

Comportamento

higroscópico

Modelação

matemáticaCAD/CAE

Objetivos

propostos


76/81


Objetivos propostos

Conhecer as etapas que são dependentes da fase de injeção do ciclo;

Exercícios

Modelação

matemática

Comportamento

higroscópico ExercíciosCAD/CAE

Objetivos

propostos


77/81


1. No processamento de polímeros, é fundamental ter cuidado c

pormenores (humidade), sob pena de termos mais dores de ca propriamente proveitos oriundos da venda das peças.a) Esclareça o que entende por higroscopicidade. Que consequên

para o processamento (defeitos nas peças), se for negligenciado a formhumidade do material.b) Dê um valor exemplo para um policarbonato da Bayer (consulte os

aulas). Exemplifique o procedimento que usaria antes de processar este p

2.Explique que consequências teremos para a qualidade das palguma forma, negligenciarmos o tempo e a temperatura de desdo material plástico.

Exercícios

Exercícios

Modelação

matemática

Comportamento


Objetivos

propostos


78/81


Exercícios

3. Comente e fundamente a seguinte afirmação: ‘O tempo de residê

definido como uma relação entre o tempo de ciclo e o curso de dodeterminada peça.’

4. Explique o que entende por tensões residuais e quais as consteremos nas peças se alterarmos a forma de processamento indiretamente nas peças durante o seu processamento, elevadas ten

5. Comente a seguinte afirmação: ‘A principal causa de defeitos em pode ser considerado como a presença de humidade no polímedefeitos nas peças que além de nem sempre serem de fácil resoluçãsão de fácil deteção.’ Relacione a deteção da humidade com a

problema.

Exercícios

Modelação

matemática

Comportamento


Objetivos

propostos


79/81


Exercícios

6.Diga como procederia para ajustar as temperaturas de desumidifi

Makrolon da Bayer, que consequências teríamos para a qualidade fosse negligenciado este procedimento.

7.Os sistemas CAD e CAE são indispensáveis hoje em dia em qualque processamento e de projeto com polímeros, neste sentido:a) Enumere as vantagens de usar sistemas de CAD e de CAE no projeto

ferramentas para injetar polímeros.

b) Exemplifique os passos principais para o projeto com CAD e CAE.

8.Enumere as 4 equações constitutivas da modelação matemática.

Exercícios

Modelação

matemática

Comportamento


Objetivos

propostos


80/81


Exercícios

9.Explore as causas que se obtém quando não se consegue

corretamente o polímero, neste sentido:a) Grânulos fundem-se entre si;b) Grânulos reabsorvem humidade depois de efetuada a estufagem.

Bibliografiarecomendada

Modelação

matemática

Comportamento


Objetivos

propostos


81/81


Bibliografia recomendada

1. Site dos fabricantes de matérias-primas, Bayer, BASF, Dupont, LaSabic;

2. Injection Molding Handbook, Rosato;3. Plastic part design for injection molding, Malloy;4. Sites de troca de documentos, ebah, scribd;5. Handbook of molded part shrinkage and warpage, Fisher;6. Sites da especialidade, relacionados com injeção de polímeros, pol

para injeção de polímeros, ciclo de injeção, máquinas de moldação p7. Sites de fabricantes de maquinaria para injeção polímeros, ArbuMilacron, Demag, Engel, Krauss-Maffei;

8. Sites de softwares developers como moldflow e moldex-3d;9. Youtube: pesquisar sobre simulação de enchimento de moldes

moldex

2.2 fase injecao termoplasticos

Documents