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DuPont Polímeros de Engenharia

Os 10 MaisProblemas de Injeção

Problemas de InjeçãoOs 10 mais

Por R.Wilkinson, E.A. Poppe, Karl Leidig, Karl Schirmer - Consultores Técnicos daDuPont de Nemours International (Europa)Tradução:André Bueno - Coordenador de Serviços Técnicos da DuPont do Brasil S.A.

Os dez problemas listados abaixo ocorrem com grandefrequência quando se molda polímeros de engenhariasemi-cristalinos, como POM, PA, PBT e PET. Na série deartigos que segue, os autores descrevem meios simplespara identificá-los e evitá-los.

1. Umidade nos grânulos de material

2. Sistema de alimentação muito pequeno

3. Posição inadequada do ponto de injeção

4.Tempo de recalque muito curto

5.Temperatura inadequada do fundido

6.Temperatura inadequada do molde

7.Acabamento superficial ruim

8. Problemas com câmaras quentes

9. Empenamento

10.Acúmulo de resíduos sobre o molde

Como realizar a secagem

Se você deseja obter peças de qualidade, éimportante seguir procedimentos de secagemcorretos. Secadores de ar quente de váriostipos não são adequados para secagem depoliésteres. Para tanto, é necessário autilização de secadores-desumidificadores.Apenas estes equipamentos podem garantiruma secagem constante e adequada,independentemente das condições climáticas.Além de manter uma temperatura correta desecagem, é importante assegurar que o pontode orvalho do ar permaneça abaixo de –20°C. Quando operando em instalações commúltiplos containers, com diferentes níveis dealimentação e de densidade aparente, éimportante assegurar que haja vazão de arsuficiente para cada container.

Medindo a Quantidade de Umidade

A umidade nos grânulos pode ser medidacom sistemas disponíveis comercialmente,como por exemplo, pelo sistemamanométrico ou pelo método de Karl-Fischer.Para eliminar fontes de erro, a amostra deveser pega da parte inferior do funil earmazenada em uma embalagem apropriada.Sachês especiais de PE e alumínio seláveis aquente, assim como embalagens de vidro delaboratório, que podem ser hermeticamenteseladas, são recomendadas.

PA 0,2 % 80°C 2 - 4 h

PBT 0,05 % 120°C 3 - 4 h

PET 0,02 % 130°C 3 - 4 h

TEEE 0,1 % 80°C - 110°C 2 - 4 h

POM 0,05 % 80°C 1 h

EmpfehlungenEmpfehlungen

Entwickelt und erstelltEntwickelt und erstelltvonvon

ReneReneKoneberg.Koneberg.

Temperatura de secagemdepende da dureza

Necessário apenas se a resinaficou exposta ao ambiente

Apenas se há condensaçãosuperficial

Recomendações sobre o nível máximo de umidadenos grânulos, temperaturas e tempos de secagem

Sempre necessita de secag.(secador-desumidificador)

Sempre necessita de secag.(secador-desumidificador)

Fonte: DuPont

PA

PETPBT

POM

TEEE

• escorrimento pelo bico• formação de bolhas no fundido

• nenhum sintoma visível

• formação de bolhas no fundido

• nenhum sintoma visível

• manchas prateadas na direção do fluxo

• formação de rebarbas

• nenhum sintoma visível • pode haver pequenas manchas

• tendência de formação de rebarbas

• redução da resistência ao impacto e da resistência à tração

• redução da resistência ao impacto e da resistência à tração

• redução significativa da resistência ao inpacto

• pequeno acúmulo de resíduos sobre o molde

• nenhuma

Sintomas durantea injeção

Sistomas visíveisna peça injetada

Influência sobre aspropriedadesmecânicas

Como reconhecer o excesso de umidade Fonte: DuPont

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,0640

60

80

100

Cont. umidade nos grânulos (%)

Res

istê

ncia

ao im

pact

o

Influência do conteúdo de umidadenos grânulos sobre a resistência aoimpacto de PET c/ 30% FV

Nívelmáximoumidade

Fonte: DuPontMétodo Karl-Fischer Método manométrico

Capítulo 1

Muitos plásticos absorvem umidade daatmosfera e, dependendo do tipo de resina, asquantidades absorvidas podem ser maioresou menores. A presença de umidade nosgrânulos, mesmo que seja apenas vapord’água condensado sobre a superfície, podecausar sérios problemas em peças moldadascom polímeros de engenharia. Muitos efeitosindesejáveis podem ocorrer, incluindoproblemas de processamento, defeitos visuaisou queda nas propriedades mecânicas daspeças injetadas. Em algumas ocasiões, épossível determinar a presença de umidademeramente com uma inspeção visual. Osautores prepararam este artigo para ofereceraos transformadores que utilizam uma amplagama de plásticos um guia prático detratamento destes polímeros com tendência aabsorver umidade.

Secagem de Materiais Plásticos

A maioria dos polímeros de engenhariarequerem que o nível de umidade nosgrânulos seja inferior a um determinado nívelpara poderem ser processados. A necessidadede secagem depende principalmente de quãosensíveis à água são as matérias-primas.Naturalmente, o conteúdo de umidade domaterial quando expedido, o tipo deembalagem e o período de estocagem sãotambém importantes critérios. As poliamidas,por exemplo, geralmente são embaladas emsacos com uma camada de alumínio, demodo que possam ser usadas diretamenteda embalagem. Entretanto, muitostransformadores de PA preferem secá-la antesda injeção, mesmo que isto não seja

necessário, no caso do material ser utilizadodentro de uma hora.

Já os poliésteres, PET e PBT são muito maiscríticos quando se trata de umidade e devemser sempre desumidificados para assegurarque a resistência ao impacto das peçasmoldadas não seja afetada.

Outro ponto importante - estas resinasabsorvem umidade muito rapidamentedepois de desumidificadas. Por esta razão, ostransformadores devem ter cuidadosespeciais no manuseio de embalagensabertas, no transporte, com sistemas dealimentação automáticos, assim como, comrelação ao tempo de residência no funil. OPET, por exemplo, pode, em circunstânciasclimáticas desfavoráveis, absorver umidadesuficiente para ultrapassar o nível máximoaceitável para moldagem, que é de cerca de0,02%, em aproximadamente 10 minutos. Asecagem de material moído e de grânulossaturados (ex., no caso de embalagens queforam deixadas abertas) requerem tratamentoespecial. Nestes casos, os tempos de secagemnormalmente recomendados não sãosuficientes. A poliamida completamentesaturada pode requerer um processo desecagem de mais de 12 horas. Este processo,entretanto, inevitavelmente provocaráamarelamento da resina. Para minimizar, oueliminar este problema, as sugestões abaixodevem ser seguidas:

•Sempre armazene canais e material moídoem embalagens fechadas.

•Feche embalagens que foram utilizadasparcialmente.

•Mantenha o funil sempre fechado.

Umidade nos grânulos de material

A

FEntwickeltvo

nR

ene

Koneberg

Entwickeltvo

nR

ene

Koneberg° C ° C

H

G

E

B

D

C

A Medidor deponto de orvalho

B AquecedorC Válvula controladora

de vazão

D Funil

E F

TermômetroPeneira molecular

G Peneira molecularH Bomba

Secador Típico Fonte: DuPont

Embalagens p/ amostras

Necessidade de altas pressões de injeção ede longos tempos de preenchimento dacavidade são fortes indicadores de que ospontos de injeção estão muito pequenos. Istopode ser reconhecido, por exemplo, pelo fatode diferentes velocidades de injeção terempouco efeito no tempo real de preenchimento.

Um ponto de injeção muito estreito poderá,também, causar defeitos superficiais.Cisalhamento excessivo pode resultar emseparação de aditivos como modificadores deimpacto, pigmentos e retardantes de chama.Além disto, os pontos de injeção estreitospodem provocar esguichamento, resultandoem manchas superficiais e efeito mármore (nocaso de materiais com carga mineral), assimcomo na formação de um tipo de auréola naregião da entrada. Há também uma tendênciamaior de acúmulo de resíduos sobre o molde.

Projeto do sistemade alimentação

No projeto do sistema de alimentação, oprimeiro ponto a ser considerado é aespessura da parede (t) da peça injetada (verdiagrama). O diâmetro do canal de injeçãonunca deve ser menor que a espessura daparede da peça. Começando do ponto de

injeção, o diâmetro do canal deve seraumentado a cada divisão de fluxo, de modoa manter o cisalhamento uniforme.

Para prevenir que um ponto de materialfrio vindo do bico de injeção chegue até apeça, os canais devem sempre serprolongados em cada mudança de direção, demodo a formar o que se chama comumentede poço frio. O poço frio deve ter, no mínimo,o mesmo diâmetro do bico de injeção, demodo a garantir que o material frio sejarealmente retido.

Quando se injeta materiais semi-cristalinosou polímeros reforçados, a espessura mínimado ponto de injeção deve ser de 50% daespessura da peça. No caso de materiaisreforçados, para minimizar o risco de quebradas fibras e tendo em mente também a maiorviscosidade destes compostos, a espessura doponto de injeção deve ser de até 75% daespessura da peça.

O comprimento do ponto de injeção é,também, um ponto muito importante a serobservado. Este deve ser de, no máximo,

1 mm, para evitar a solidificação prematurado material.

Resumindo as regras básicas:•sempre considere maneiras de interceptar ospontos de material frio;•faça o diâmetro do canal maior que aespessura da peça;•a espessura do ponto de injeção deve ser de,ao menos, 50 % da espessura da peça.

Estes princípios são válidos apenas para osmateriais semi-cristalinos. Quando sepretende estimar o comportamento dopreenchimento do molde, podem ser usadosdados típicos de fluxo de cada polímero e,quando necessário, deve-se lançar mão decálculos de fluxo. Há, certas aplicações emque, por várias razões, o desenho do ponto deinjeção não pode seguir estas recomendações.Nestes casos deve-se buscar umbalanceamento entre qualidade e custo.

29,0

29,5

30,0

30,5

31,0

31,5

32,0

2 3 4 5 6 7 8 9

Efeito do diâmetro da entrada sobre a qualidade dapeça (1,5 mm) em PA 66

Tempo de recalque (s)

Pes

o da

peç

a m

olda

da (g

)

(molde três placas)

Pressão de inj.necessária

Máx. tempo de recalque

atingido

Diâm.entrada

Peso máximoatingido

(até 1,4 s de tempode injeção)

(a 80 MPa de pressãode recalque)

Contração

ø 0,5 mm 30,32 g 5,0 s 170 MPa 1,7 %

ø 1,5 mm 31,30 g 7,5 s 70 MPa 1,3 %

Fonte: DuPont

recalqueefetivo

a: estrutura comentrada Ø = 0,5

b: estrutura comentrada Ø = 1,5

regi

ão a

ltam

ente

cis

alha

da

estr

utur

a no

rmal

a

b

a:

b:

estr

utu

ra n

orm

al

reg

ião

alt

amen

te c

izal

had

a

Capítulo 2

Sistema de alimentação muito pequenoAtualmente, peças plásticas são projetadas

com o auxílio de métodos complexos comoCAD, FEA e CAE. Inquestionávelmente, estesmétodos têm auxiliado no aprimoramento daqualidade de componentes plásticos, porém,em alguns casos, não se pode dizer o mesmoquanto ao projeto dos sistemas de alimentaçãodos moldes.

Este artigo aborda os pontos básicos de umprojeto adequado do sistema de alimentaçãopara polímeros semi-cristalinos. Esteselementos, entretanto, devem ser aplicados emcombinação com uma localização adequadado ponto de injeção e um correto tempo derecalque. Estes assuntos serão discutidos aolongo dos próximos capítulos desta série.

As características que diferenciam asresinas semi-cristalinas

Os materiais termoplásticos semi-cristalinossofrem uma significativa contraçãovolumétrica durante a transição do estadofundido para o sólido (cristalino). Estacontração, que pode ser de até 14 %,dependendo do tipo da resina, tem que sercompensada com mais material fundido. Istosó pode ser feito se a seção transversal doponto de injeção for suficientemente grande

para assegurar que o material fundido possacontinuar fluindo durante a fase de recalque.

Reconhecendo os Resultados

Quando o ponto de injeção é muito pequeno(ver exemplo), não é possível recalcar a peçade forma efetiva durante o tempo necessário(tempo de cristalização). Neste caso, acontração volumétrica não pode sercompensada adequadamente, resultando naformação de vazios e de rechupes(especialmente no caso de resinas nãoreforçadas), assim como aspereza superficial(no caso de compostos reforçados). Estesproblemas podem ser identificados facilmenteatravés do uso de microscópio adequado paratal fim. Além disso, a estabilidade dimensionaldas peças obtidas variará consideravelmente,a contração será excessiva e haverá tendênciade maior empenamento.

Os vazios afetarão as propriedadesmecânicas da peça, reduzindo drasticamente oalongamento na ruptura e a resistência aoimpacto. No caso de compostos reforçadoscom fibras de vidro, o ponto de injeção muitopequeno provocará a quebra das fibras, o queresultará em um enfraquecimento ainda maiorda peça.

1

t0,5 ... 1,0 • t

Fonte: DuPontEntrada direta

2

D1

D

t ø a

Entrada p/ molde de 3 placas

D = t + 1a ≥ 0,5 t

Fonte: DuPont

t + 0,5

a

Entradas submarinas para polímeros cristalinos

a 0.5 ... 0,7 • t

a = 0,5 mmmin

a = 2,5 mmmáx

25 510

ø a

ø t + 0,5

⊕ 1 a 0.5 ... 0,8 • t

a = 0,8 mmmin

a = 2,5 mmmáx

4

255

10

resinas reforçadasresinas não reforçadas

t t

Fonte: DuPont

≈ ≈

Fonte: DuPontProjeto de canal de injeção

Diâmetros recomendadosPeça delgada,grande volume,alta viscosidade

Peça espessa,pequeno volume,baixa viscosidade

T + 2T + 3T + 4

T + 1T + 1,5T + 2

ABC

1D ≥ C2D > A

Seçõesrecomendadas

10

B

A

C

t

D 1

2D

Preencha simetricamente(evita formação de rebarbas)

Preencha frontalmente(evita empenamento)

Garanta que o materialflua longitudinalmenteem torno dos insertos

Source: DuPont

Posições de entradaFonte: DuPont

Preencha peças tubulareslongitudinalmente

Entrada próxima à base

use entrada auxiliar

Posições de entradaFonte: DuPont

Aprisiona-mentode ar

Capítulo 3

Posição inadequada do ponto de injeção A posição do ponto de injeção é decisiva na

formação do perfil da frente de fluxo e naeficiência da pressão de recalque e, em funçãodisso, pela performance mecânica e de outraspropriedades da peça injetada.

Possíveis consequências negativas de umaposição inadequada do ponto de injeção

As propriedades de uma peçacorretamente projetada em polímero semi-cristalino podem ser prejudicadas se aposição do ponto de injeção não for a maisadequada. Isto se tornará evidente quando dapresença dos seguintes sintomas, válidos pararesinas reforçadas ou não: • Linhas de emenda visíveis e ar preso,causados pelo perfil da frente de fluxo.Podem influenciar o acabamento superficialda peça e, especialmente no caso de materiaisreforçados com fibras de vidro, aspropriedades mecânicas. Modificações nascondições de processo não terão influênciasobre estas considerações.• Rechupes e vazios nas seções mais espessas

da peça - uma vez que o material cristalizamais rápido nas seções com menor espessura(ver diagrama), a seção mais espessa, querequer um tempo de recalque mais longo, nãopode ser suprida com mais material fundidodurante o tempo necessário (solidificação).Haverá contração exagerada nesta área, quepoderá provocar empenamento, mesmo nocaso de grades não reforçados.• Rebarbas - se o número de pontos de injeçãofor insuficiente e estes forem posicionadosincorretamente, as distâncias de fluxo podemser muito grandes e as pressões de injeçãonecessárias muito altas. Se a pressão defechamento do molde não for suficiente ou seo polímero utilizado tiver baixa viscosidade ecristalizar muito lentamente, poderá ocorrerformação de rebarbas. Além do mais, a janelade processo ficará muito limitada,impossibilitando ajustes finos de processo.

Recomendações para umposicionamento ótimo do ponto deinjeção

• Sempre tente alimentar a peça na regiãocom a maior espessura de parede.• Pontos de injeção não devem ser colocadospróximo às áreas de alta concentração detensões.• Sempre que possível, peças longas devemser alimentadas longitudinalmente, ao invésde transversalmente ou centralmente,especialmente no caso de moldagem decompostos reforçados.• Para moldes de duas ou mais cavidades, aspeças devem ser arranjadas e alimentadassimetricamente em relação ao canal principal.•Preferencialmente, peças axialmentesimétricas como engrenagens, discos, calotas,etc., devem ser alimentadas centralmente,usando um ponto de injeção tipo diafragma,ou por meio de entradas capilares, com ummolde de três placas, de modo a conseguirpropriedades realmente boas durante suautilização.•Peças que possuem dobradiças devem seralimentadas de modo que as linhas de

emenda não fiquem sobre as mesmas.Interrupções no fluxo próximo às dobradiçasdevem ser evitadas a qualquer custo. •Peças em forma de caixa (ex.: pequenascarcaças, capas de capacitores, etc.) devem seralimentadas na região da base, de modo aevitar o aprisionamento de ar.•No caso de peças tubulares, o materialfundido deve, inicialmente, preencher acircunferência anular em uma extremidade e,então, preencher a peça ao longo do seucomprimento. Isto irá evitar umpreenchimento assimétrico.•Quando se injeta sobre insertos, ao redor depinos, insertos fundíveis ou qualquer outrotipo de inserto metálico, a resina fundidadeve ser capaz de fluir em torno do inserto deforma circular, de modo a manter odesalinhamento do inserto ao mínimo.•Superfícies expostas que não podemapresentar marcas superficiais, como marcado ponto de injeção, podem ser alimentadaspela face inferior, usando um ponto de injeçãotipo túnel, no pino de injeção.•O ponto de injeção deve ser posicionado demodo que mesmo pequenas paradas de fluxo(peças complexas, moldes de múltiplascavidades com diferentes formas, etc.)durante o preenchimento sejam evitados aomáximo.

Obviamente, estas recomendações nãopodem cobrir todo o leque de aplicaçõesexistentes. Compromissos terão que serassumidos sempre, dependendo dacomplexidade de uma peça em particular. Asrecomendações que discutimos devem,sempre que possível, serem levadas emconsideração durante a fase de planejamento.Simulações de preenchimento da cavidadesão, inquestionavelmente, de grande ajudanestas situações.

pode ser detectada porosidade.O tempo efetivo de recalque pode ser

determinado durante a injeção, pesando-seum certo número de peças (veja a descrição).Esta é a melhor maneira de determinar otempo de recalque para uma certa peça, emcondições práticas.

Uma guia para determinar o tempo ótimode recalque pode também ser obtido pelacomparação com situações práticas (vejatabela). Estas se aplicam apenas para dadasespessuras de parede e não podem seraplicadas para condições diferentes, taiscomo temperatura, uso de nucleantes epigmentos, tempo de preenchimento domolde, etc. Para paredes mais finas, ostempos serão menores, para maioresespessuras, mais longos.

Procedimento de ajuste correto

Para obter peças moldadas com propriedadesótimas, o tempo de recalque deve serdeterminado pelo método da pesagem, e otempo de resfriamento deve ser reduzido aomínimo (normalmente, ligeiramente superiorao tempo de plastificação). Isto pressupõeque o ponto de injeção tenha sido projetado eposicionado corretamente (ver capítulos 2 e 3desta serie). É importante, também, manter apressão constante durante o tempo derecalque. A pressão correta varia entre 60 e100 MPa, dependendo do material usado.

Determinação experimental do tempo adequado de recalque

Neste caso, 14 s sãosuficientes para que seobtenha a melhorqualidade da peça

O peso da peçanão deve exceder25,35 g com qualquerpressão de recalque

Material: POM-H GF 20Pressão rec.: 90 MPaCarcaça de BombaEsp. parede: 2.5 mm

Tempo de recalque (s)

Pe

so

da

peç

a m

old

ad

a (

g)

25.26

25.28

25.30

25.32

25.34

25.36

25.38

25.40

9 10 11 12 13 14 15 16 17

É fácil determinar o tempo correto de recalque na prática, durante a injeção.Vários tempos de recalque diferentes são ajustados com 1-2 s de diferença,dependendo da resolução desejada, e as peças resultantes são pesadas em umlaboratório, após a remoção do canal. Os pesos são, então, plotados com relaçãoaos tempos de recalque. O ponto ótimo de recalque estará na região onde nãohouver mais nenhuma mudança no peso das peças.

Fonte: DuPont

Fase de injeção(desordenada)

Fase de recalque(ordenada)

Entrada

Cavidadedo molde

Diagrama esquemático da mudança naestrutura molecular durante a fase de recalque

0

10

20

30

40

50

3530252015105Tempo de recalque (s)A

lon

gam

ento

na

rup

tura

(%

)

Efeito do tempo de recalquesobre o alongamento na ruptura

POM-H, média-viscosidade

Fonte: DuPont

Material Tempo cristalização

POM - H

PA 66

PA 66

PA 66 GF 30

PET GF 30

PBT

PBT GF 30

3,5 - 4,5

7,5 - 8,5

3,0 - 4,0

2,5 - 3,5

3,0 - 4,0

3,5 - 4,5

2,5 - 3,5

(tenaz)

smm

smm

smm

smm

smm

smm

smm

por mm de espessura

Taxa de cristalizaçãopara espessura de 3 mm Fonte: DuPont

Capítulo 4

Muitos transformadores, trabalhandobaseados em suas experiências de moldagemde polímeros amorfos, tendem a usar, deforma generalizada, tempos de recalquecurtos e tempos de resfriamento longos.Entretando, quando se trata de polímerossemi-cristalinos como POM (poliacetal), PA(poliamida), PBT e PET (poliésteres), estapostura pode gerar efeitos indesejáveis. Esteartigo aborda os pontos mais importantespara a adoção do tempo de recalque maisadequado.

O que exatamente acontece durantea fase de recalque

Uma vez que a cavidade do molde foipreenchida, as moléculas do polímero

começam a cristalizar, isto é, as cadeiasmoleculares ficam alinhadas umas em relaçãoàs outras, resultando em uma maiordensidade. Este processo se inicia na camadaexterna e termina no centro da peça (verdiagrama). A contração volumétricaprovocada por este processo pode ser de até14 %, como no caso do POM, e tem que sercompensada com mais material fundidodurante a fase de recalque. Se o tempo derecalque for muito curto, haverá formação devazios (porosidade), que poderão ter umefeito adverso sobre as propriedades da peça.

Como descobrir se o tempo derecalque está muito curto

Peças moldadas com baixo tempo de

recalque apresentam contração excessiva,empenamento, rechupes, vazios e, em algunscasos, enormes perdas de propriedadesmecânicas. Adicionalmente, podem ocorrerconsideráveis variações dimensionais.Geralmente, se tenta compensar estesproblemas através do aumento do tempo deresfriamento, porém, inutilmente. Com isto seobtém ciclos desnecessariamente longos.

Um modo de reconhecer os efeitos detempos de recalque muito curtos, paracompostos de moldagem não reforçados,consiste em cortar a peça moldada na regiãode maior espessura. A superfície cortada epolida pode, então, ser inspecionada em buscade vazios e de porosidade. Geralmente, umalente de aumento ou um microscópio de luzrefletida são suficientes para formar umaprimeira opinião. Um método mais elaboradoconsiste na preparação e análise microscópica(com microscópio de luz transmitida) deseções delgadas obtidas por meio de ummicrótomo. (veja diagrama). Com isto, mesmoos menores defeitos se tornam visíveis.

No caso de compostos reforçados, defeitospodem ser facilmente detectados através daanálise da superfície de uma peça rompida naseção mais espessa. Se o tempo de recalque formuito curto, será possível observar umaestrutura espumosa na região da quebra euma microfotografia ampliada mostrará fibrasexpostas que não estão acopladas ao polímero.Outro método consiste em tirar umamicrofotografia de uma seção polida, em que

Tempo de recalque

Tempo de resfriamento

polímeros amorfos

polímeros semi-cristalinos

polímeros semi-cristalinos

Tempo

Tempos de recalque eresfriamento.

processados como pol. amorfos

processados corretamente

Fonte: DuPont

Checagem visual de poros (POM)

Luz refletida Fotografia de uma amostraobtida por técnica de microtomia

Fonte: DuPont

Tempo de Recalque Muito Curto

Capítulo 5

Temperatura inadequada do fundidoA utilização da temperatura correta do

material fundido é vital para a qualidade daspeças na moldagem de polímeros deengenharia semi-cristalinos. Como uma regrageral, a tolerância à variações é menor que adas resinas amorfas. Neste capítulo, os autoresabordam o tema “tempertura do fundido”relacionado aos materiais semi-cristalinos.

O que acontece quando a temperaturado fundido está incorreta ?

A temperatura do material fundido podeestar muito alta ou muito baixa - ambas sãoincorretas. Além disso, a variação detemperatura dentro da massa fundidatambém é um fator a se ter em mente.Temperaturas muito altas degradam opolímero, isto é, quebram as cadeiasmoleculares. Outra consequência pode ser adecomposição de aditivos do material, comode pigmentos, modificadores de impacto, etc.Isto provocará uma queda na resistênciamecânica da peça (como resultado da reduçãodas cadeias moleculares), defeitos desuperfície (causados pelos produtosdecompostos) e odores indesejáveis.

Temperaturas muito baixas impossibilitamque um nível adequado de homogeneidadeseja atingido. Isto provoca redução drásticada resistência ao impacto da peça moldada e,na maioria dos casos, consideráveis variaçõesnas propriedades físicas.

Além da temperatura do material fundido, otempo de residência do polímero na unidadede injeção tem um importante papel. Aexperiência tem demonstrado que os temposótimos de residência estão entre 2 e 9 minutos.

Se o tempo de residência for muito longo,poderá ocorrer decomposição térmica, mesmoquando o material fundido estiver natemperatura correta. Se o tempo de residênciafor muito curto, não haverá tempo suficientepara uma homogeneização eficiente dofundido.

Quais são os sinais de temperaturaincorreta do fundido ?

No caso do POM, o excesso de temperaturaprovocará a degradação da resina, gerandosubprodutos que formarão bolhas nofundido. Isto pode ser observado claramenteno material fundido quando o mesmo épurgado. Outros sintomas podem ser oacúmulo de resíduos sobre o molde e aliberação de odor. As propriedades físicas doPOM homopolímero, entretanto, são poucoafetadas por estas altas temperaturas.A Poliamida descolore em condições extremas,principalmente se o superaquecimento ocorre

em função de bicos de injeção muito quentes.A decomposição térmica pode ser reconhecidaem todas as poliamidas através da redução naspropriedades mecânicas. No laboratório, adecomposição térmica pode ser verificada pelamedição da viscosidade relativa da resina. PBT e PET reagem muito mais fortemente aosuperaquecimento, com perda significativa detenacidade. Falhas são dificilmente percebidasdurante o processamento. Se nenhum métodode controle de qualidade for aplicado durantea produção, o problema se tornará aparenteapenas no estágio de montagem, ou quando apeça já estiver em uso. A descoloração empeças em poliésteres indica um alto, porémnão usual, grau de degradação. Na prática,aplicam-se testes em amostras aleatórias comos quais certas propriedades relacionadas coma tenacidade podem ser medidas. Testes deviscosidade com material de peças moldadasconsomem tempo e custam caro para seremfeitos rotineiramente.

No caso de PA ou PBT não reforçados, apresença de partículas não fundidas durantea purga é um sinal de uma temperatura defundido muito baixa, ou utilização de umpercentual muito grande da capacidade deinjeção da máquina.

A temperatura correta do fundido

As fichas técnicas dos polímeros indicam afaixa de temperatura ótima para cada grade.Em geral, o controle da temperatura desejadaatravés da leitura dos pirômetros não éconfiável porque, além do aumento detemperatura promovido pelo calor fornecidopelas resistências do cilindro de injeção, o

atrito gerado pelo contato do material com arosca em movimento gera calor. A quantidadede calor que é gerada desta maneira dependeda geometria e da rotação da rosca, assimcomo da contrapressão.As recomendações a seguir podem ajudarna obtenção de medidas acuradas detemperatura:•Use sondas de termômetro com diâmetroinferior a 1,5 mm (resposta mais rápida);•Pré-aqueça a sonda;•Colete o material fundido em um recipienteisolado termicamente;•Movimente a sonda enquanto estiverfazendo a medição.

Quando estiver fazendo as medições iniciaisou quando não houverem valores conhecidossobre os quais guiar-se, deve-se utilizar umperfil de temperatura de 10 a 15° C acima doponto de fusão na zona de alimentação e emtorno de 5 a 10° C abaixo da temperaturadesejada no material na zona dehomogeneização. Ajustes finos na temperaturapodem ser feitos de acordo com a temperaturamedida no fundido. No caso de longos temposde residência e de uma utilização de umpequeno percentual da capacidade de injeção,um perfil crescente é recomendado. Paratempos de residência curtos e de umautilização de um grande percentual dacapacidade de injeção, um perfil constante é oque dá melhor resultado. As temperatura daszonas de aquecimento nunca devem serajustadas abaixo do ponto de fusão domaterial.

Material Temp. recomendada do fundido

POM - H

PA 66

PBT

PBT GF 30

Ponto de Fusão

215 ± 5 °C290 ± 10 °C

250 ± 10 °C250 ± 10 °C

175 °C255 °C

PA 6 GF 30 270 ± 10 °C225 °C

PA 66 GF 30 295 ± 10 °C255 °C

PET GF 30 285 ± 5 °C255 °C

PA 6 250 ± 10 °C225 °C

225 °C225 °C

Temperaturas de processoFonte: DuPont

80828486889092949698

100

290275260245230

Res

istê

nci

a ao

imp

acto

(%

)

Temperatura da zona de alimentação (°C)

Po

nto

de

fusã

o =

255

°C

Temperatura da zona de alimentação

PA 66 GF 30

Fonte: DuPont

0

20

40

60

80

100

2015105Res

istê

nci

a ao

imp

acto

(%

)

Tempos de residência p/ PA 66 c/ mod. impacto

Tempo de residênciamáximo permitido

a 310 °C

a 280 °C

280 °C

310 °C

Tempo de residência (min)

Fonte: DuPont

270 260 250 240100

80

60

40

20

50 100 150 200Uti

lizaç

ão d

a ca

pac

idad

ed

e in

jeçã

o (

%)

Temperatura do fundido ( °C)

Tempo de Ciclo (s)

Limites de temperatura do fundido p/ o PBTFonte: DuPont

Avaliação da qualidade do fundidoFonte: DuPont

Medindo a temperaturaFonte: DuPont

Boa Ruim POM

Fundido fluide forma homogênea

Partículasnão fundidas

Fundido nãoestáhomogêneo

Formação de bolhasdevido à degradação

seção de borra

Boa

molde. Exceto no caso de peças simples, ouso de sistemas de controle de temperaturado molde é sempre questão de compromissos.Por esta razão, a lista de recomendações aseguir deveria ser vista apenas como um guiade caráter geral.• O controle da temperatura da cavidadedeve ser levado em consideração na fase deprojeto da ferramenta.• Quando projetando moldes de grandesdimensões para fabricar peças pequenas e debaixo peso, é importante que o mesmopermita uma boa transferência de calor.• Seja generoso quando dimensionando oscanais e tubulação para passagem dos fluidosde controle de temperatura. Não useacoplamentos que causem grandes restriçõesao fluxo.• Sempre que possível, use águapressurizada como o meio de controle.• Use mangueiras capazes de suportar altaspressões e temperaturas (até 8 bar e 130° C).• Especifique a performance do controladorde temperatura para a ferramenta.• Use isolação entre as bases do molde e asplacas da máquina.• Use controladores de temperaturaseparados para a parte móvel e para a partefixa do molde.• Use controle de temperatura separado parapartes móveis e machos, de modo que vocêpossa trabalhar com diferentes temperaturas

para iniciar a injeção.• Sempre conecte circuitos de controle detemperatura diferentes em série, nunca emparalelo. Se os circuitos estão em paralelo,pequenas diferenças na resistência ao fluxopodem causar diferenças na vazão do meiocontrolador de temperatura, de forma que asvariações de temperatura serão maiores queno caso de empregar conexões em série(conexões em série trabalharãoadequadamente apenas se houver menos de5° C de diferença entre a temperatura deentrada e a de saída).• O uso de termômetros no equipamentopara indicar a temperatura de entrada e desaída do fluido de controle de temperatura domolde é recomendado.• Por razões de controle de processo,recomenda-se utilizar também um sensor detemperatura na ferramenta, de modo apermitir a checagem da temperatura durantea produção.

O equilíbrio térmico é estabelecido naferramenta após um certo número de ciclos,normalmente, um mínimo de 10. Atemperatura real de equilíbrio dependerá demuitos fatores. A temperatura da superfíciedo molde poderá ser medida por termoparesdentro da ferramenta (posicionados a 2 mmda superfície) ou, mais comumente, por umtermômetro portátil. A superfície da sonda dotermômetro deve ser de leitura rápida. A

temperatura da ferramenta deve ser medidaem várias posições, não apenas uma vez decada lado. Uma vez medidas as temperaturas,deve-se ajustar as unidades de controle paraconseguir a temperatura mais adequada nomolde. As fichas técnicas dos materiaissempre indicam a temperatura correta daferramenta. Estas recomendações semprerepresentam o melhor compromisso entre umbom acabamento superficial, propriedadesmecânicas, contração e ciclo.

Transformadores de peças de precisão e depeças que devem atingir exatas especificaçõesóticas ou de segurança, geralmente, tendem ausar temperaturas de molde mais altas(menor contração pós-moldagem, superfíciemais brilhante, propriedades maisuniformes). Tecnicamente, peças menoscríticas, que têm que ser produzidas com omenor custo possível, podem ser moldadascom temperaturas menores. Entretanto, ostransformadores devem estar conscientes dasconsequências desta opção e devem testar aspeças exaustivamente, até que tenham certezade que as peças estão de acordo com asespecificações dos clientes.

0,8

1,2

1,6

2,0

2,4

2,8

3,2

3,6

12011010090807060

Contraçãode moldagem

Contração pós-moldagem

Recém injetado

Contração totalCon

traç

ão (%

)

Temperatura do molde (°C)

POM homopolímero - Viscosidade Média (3,2 mm, 80 MPa)

Faixa de temperaturarecomendada

Contração Vs. Temp. moldeFonte: DuPont

0

0,1

0,2

0,3

0,4

1201008060Temperaturas (°C)

Espessura 2 mm

Espessura 4 mm

Con

traç

ão p

ós-m

olda

dgem

(%)

PBT

Contração pós-moldagemFonte: DuPont

Temperatura molde 80 °C

Temperatura molde 100 °C

Influência da temperatura do molde s/ a estrutura do POM

Molde a 40 °C °CCristalização inadequada da camada externa

Fonte: DuPont

Molde a 90 Estrutura ótima

Capítulo 6

Temperatura inadequada do moldeQuando moldando polímeros de

engenharia semi-cristalinos como POM(poliacetal), PA (poliamida), PBT e PET(poliésteres), é importante garantir que atemperatura da superfície do molde seja amais adequada para o tipo de resina. Osrequerimentos básicos para um ótimoprocessamento estão no projeto daferramenta. O transformador somente poderáproduzir peças boas com a utilização decontroladores de temperatura se o projeto daferramenta for adequado. Isto exige umacooperação muito grande na fase de projetoda ferramenta para evitar problemas deprodução num estágio mais avançado.

Possíveis consequências negativas deuma temperatura inadequada domolde

O sintoma mais facilmente identificável é oacabamento superficial ruim da peça injetada.

A contração de moldagem e a contraçãopós-moldagem de polímeros semi-cristalinossão altamente dependentes da temperaturada superfície da cavidade do molde e daespessura de parede da peça. Portanto, umadissipação irregular de calor no molde podeprovocar diferentes contrações na mesmapeça. Na prática, isto pode dificultar amanutenção das tolerâncias da peça. Nascircunstâncias mais desfavoráveis, acontração pode estar além do limite docorrigível, tanto para resinas reforçadas comopara não reforçadas.

Quando as dimensões de peças quetrabalham em alta temperatura diminuemcom o tempo, em geral, a causa é atemperatura da cavidade muito baixa. Istoporque, com temperaturas do molde muitobaixas, a contração de moldagem pode sermuito pequena, porém, a contração pós-moldagem será substancialmente mais alta.

Se um longo tempo de start-up é necessárioaté que as dimensões diminuam para osvalores corretos, isto é um sinal de umcontrole de temperatura inadequado naferramenta.

Uma dissipação inadequada do calor emalgumas regiões da ferramenta pode causarum substancial aumento do ciclo total,

provocando o aumento do custo da peça.Temperaturas incorretas podem, algumas

vezes, ser detectadas na peça injetada atravésde técnicas laboratoriais como análiseestrutural (por exemplo, com o POM) e DSC(por exemplo, com o PET).

Recomendações para ajustar atemperatura da cavidadecorretamente

As ferramentas de injeção estão setornando cada vez mais complexas e, comoresultado disto, está se tornando cada vezmais difícil criar condições apropriadas paraum controle efetivo da temperatura do

2802602402202001801601401201101008060

Temp. molde 50 °C

Temp. molde 90 °C

Temp. molde 120 °C

Picos de recristalização (temperatura do molde muito baixa)

Processamento ótimo

Flux

o de

cal

or

PET-GF 45PET-GF 45

Picos de transição

Temperatura ( °C )

Curvas de DSC para diferentes temperaturas de moldeFonte: DuPont

Material

POM - H

PA 66

PBT

PBT GF 30

Temp. recomendadado molde

PA 6 GF 30

PA 66 GF 30

PET GF 30

PA 6

90 °C70 °C

85 °C

110 °C

110 °C

70 °C

80 °C80 °C

Temperaturas de moldeFonte: DuPont

al ruimSintomas Grades Onde e Quando Possível Causa Possível Eliminação

Manchas na direção do fluxo Todos

Reforçados comcarga mineral

Todos,especialmenteos reforçados

Todos,especialmente os não reforçados

Todos

Todos,especialmente os não reforçados

Todos

Todos

Reforçados

• À cada injeção,em grandes áreas

• À cada injeção• Próximo de cantos

vivos• Próximo à entrada

• Normalmente ocorre apenas em um lugar

• Percorre toda a superfície da peça

• Em áreas opostas às nervuras

• Em regiões de acúmulo de material(regiões muito espessas)

• Sempre no mesmo lugar (próximo de linhas de emenda e no fim do preenchimento)

• Esporadicamente, emdiferentes lugares

• À cada injeção• Normalmente, começando

na entrada

• Intermitente - ex. 5 a 15 injeções sem problemas,seguidas de 1 a 2 injeções comproblemas, etc.

• Próximo do fim do preenchimento

• Próximo à bordas• Próximo à nervuras

• Parada instantânea da frente de fluxo durante o preenchimento

• O polímero cristaliza antesque seja forçado contra a parede

• Fibras de vidro próximas à superfície

• Ponto morto no bico ou nacâmara quente. Apenas quandoo composto degrada ele se desprende da superfície emque está aderido e é carregadopelo material.O ponto morto é,então, preenchido por mais material novo e,assim, sucessivamente.

• Jato de material formado na entrada da cavidade

• Ausência de resistência para suportar o fluxo laminar

• Composto não fundiu e não foi homogeneizado adequadamente

• Oxidação por ar aprisionado na cavidadee que não pode escapar (efeito diesel)

• Contração maior em regiões muito espessas devido a impossibilidade destas regiões serem recalcadasadequadamente

• Material frio ou não homogêneo vindo do cilindroou da câmara quente

• Cisalhamento excessivo• Movimentação de

camadas sólidasno molde

• Composto úmido (PA)• Degradação térmica

• Cheque a quantidadede umidade do composto

• Cheque a secagem• cheque a temperatura

do fundido (massa)

• Reduza a velocidade deinjeção (use perfil de vel.)

• Quebre os cantos vivos• Aumente a seção da

entrada

• Intercepte o material frio(use poço frio)

• Possivelmente, aumente atemperatura do bico

• Otimize o design. Ex:reduza as espessuras das nervuras e uniformize as espessuras da peça

• Mova a entrada paraoutro ponto

• Crie, mova ou melhore assaídas de gases

• Injete mais lentamente

• Cheque a temperatura do fundido (massa)

• Aumente a contra-pressão• Cheque a velocidade da

rosca• Possivelmente use um

cilindro maior (maior tempode residência)

• Injete mais lentamente (possivelmente, use perfil devel.) para obter fluxo laminar

• Crie restrição ao fluxo na direção da entrada

• Possivelmente, mude alocalização da entrada

• Remova os pontos mortos

• Aumente a velocidadede injeção

• Cheque a temperatura do fundido (massa)

• Cheque o ponto depassagem para recalque

Defeitos superficiais típicos e maneiras de eliminá-los

Aparência de mármore

Material Frio

Rechupes

Queima

Partículas não fundidas

Esguichamento

Manchas (faixas irregulares)na cor marrom

Superfície áspera

Fonte: DuPont

Capítulo 7

Acabamento superficiPolímeros de engenharia semi-cristalinos

como o POM (poliacetal), PA (poliamida),PBT e PET (poliésteres) são usadosprimariamente devido às suas excelentespropriedades mecânicas, térmicas, químicase elétricas. Em muitos casos, porém,também se faz necessário um ótimoacabamento superficial. Este artigo tem aintenção de ajudar a eliminar eventuaisdefeitos superficiais.

Localização e definição dos defeitossuperficiais

Para resolver os problemas de defeitossuperficiais é necessário, primeiro, examinara localização precisa do defeito e em quesituação o mesmo se torna evidente. Paraisto, é recomendado observar a superfíciedurante o processo de injeção. Os pontosque devem ser esclarecidos são listadosabaixo:•O defeito ocorre à cada injeção ouirregularmente ?•O defeito ocorre sempre na mesmacavidade ?•O defeito ocorre sempre no mesmo lugarda peça ?•O defeito pode ser previsto através de umestudo de preenchimento do molde ?•O defeito pode ser observado também nocanal de alimentação ?•O que ocorre quando um novo lote dematerial é usado ?•O defeito ocorre apenas em uma máquinainjetora ou em outras também ?

Análise das possíveis causas dedefeitos superficiais

Defeitos superficiais podem ser causadospor muitos fatores diferentes como:•Resina: secagem, qualidade do composto,presença de contaminantes.•Condições de injeção: temperatura domaterial, velocidade de injeção e ponto depassagem para recalque;•Condições da unidade de injeção: ex.:desgaste e pontos mortos;•Projeto do sistema de câmara quente:canais, pontos mortos, etc;•Projeto do molde, posição e dimensões do

ponto de injeção, poço frio, saídas de gases, etc;•Aditivos;•A resina base do composto de moldagem.

Conclusões para evitar os defeitossuperficiais

1. Defeitos de localização regularSe os defeitos de superfície ocorrem no

mesmo lugar, com regularidade, há umproblema no bico de injeção ou no bico dacâmara quente. A forma e o projeto do canalde injeção, entrada, ou da peça tambémpodem ser responsáveis, ex.: cantos vivos,mudanças bruscas na espessura, etc. Outracausa pode estar relacionada às condições deinjeção, como o perfil de velocidade depreenchimeto ou o ponto de passagem pararecalque.

2. Defeitos de localização irregularQuando defeitos de superfície ocorrem

em diferentes lugares, de forma irregular,deve-se checar o composto (qualidade docomposto, presença de contaminantes).Fatores como baixa temperatura do fundido,contrapressão, velocidade da rosca e cursode dosagem podem, também, contribuirsignificativamente.

3. Defeitos cobrindo grandes áreasEste tipo de defeito normalmente se

estende sobre toda a peça e pode serobservado também no canal de alimentação.Aqui deve-se checar se houve degradação domaterial. Isto pode ser feito purgando omaterial do cilindro e observando se houve,por exemplo, formação de bolhas. No caso decâmaras quentes, este método também podeser usado, porém, com limitado sucesso. Adecomposição do material pode ser devido adegradação do polímero ou de aditivos,causadas por superaquecimento ou excessivotempo de residência. No caso de polímeroshigroscópicos, pode ocorrer, também,degradação hidrolítica, quando o composto éinjetado sem a devida secagem.

Recomendações GeraisQuando um acabamento superficial de

alto nível for essencial em peças moldadascom polímeros de engenharia semi-

cristalinos, recomenda-se não utilizarcâmara quente. Entretanto, quando se optapela utilização de tal sistema, é aconselhávelfazer uso de um canal frio entre o bico dacâmara quente e a peça de modo a isolartermicamente o bico da câmara quente.

O material frio vindo do bico de injeçãoou do bico da câmara quente deve serinterceptado por um poço frio para que omesmo não entre na peça.

A tabela a seguir lista vários tipos dedefeitos superficiais e meios de eliminá-los.Na prática, entretanto, diferentes defeitossuperficiais podem aparecersimultaneamente, o que torna qualquerinvestigação das causas do problema e a suaeliminação muito mais difíceis.

bico de injeção da câmara quente. Este é oúnico modo de prevenir que entre materialfrio na peça.

Controles separados devem ser providospara a entrada da câmara quente, para oscanais quentes e para cada bico. Destemodo, se torna possível equilibrar atemperatura de cada cavidadeindependentemente, no caso da utilizaçãode materiais sensíveis termicamente. Deve-se, sempre, utilizar equipamentos decontrole que garantam uma temperaturaconstante (ex.: PID).

Os sistemas de câmara quente devem sersuportados mecanicamente, assim como éfeito com o sistema de extração. O molde setorna menos resistente próximo aos canaise, portanto, deve ser reforçado ao máximo.Circuitos de aquecimento separados,dispostos em torno dos bicos da câmaraquente permitem um controle mais precisodas temperaturas das cavidades.

Critério de seleção de câmarasquentes e bicos

Canais com uma seção transversal

completa e com elementos de aquecimentosimetricamente incorporados são a melhorsolução.

Sistemas aquecidos internamente, quepermitem a circulação do polímero apenaspor uma seção anular, causam uma excessivaperda de pressão e devem ser evitadossempre que possível.

No caso de materiais sensíveistermicamente como o POM, e de compostoscom retardantes de chama, deve-se evitar aomáximo quaisquer restrições ao fluxo.

Os bicos devem ser abertos, aquecidosexternamente e, assim como os canais, comuma seção transversal completa. A divisão domaterial fundido em várias frentes de fluxodeve ser evitada na região do ponto de injeção.

No caso do processamento de materiaisabrasivos, tem se provado vantajoso utilizarpontas de bico intercambiáveis. Além disto,poderão ser alcançados resultados razoáveiscom o uso de pequenos torpedos.

Geralmente, é desaconselhada a utilizaçãode bicos valvulados para o processamento depoliacetal. Se o uso de outros tipos decompostos torna necessária a utilização de

bicos valvulados, devem ser usadascombinações com sistemas de agulha quegarantam as menores perdas de pressãopossíveis.

No mercado podem ser encontradosmuitos sistemas de câmara quente queobservam as recomendações aqui expostas eoferecem excelentes resultados.

aquecido internamente(inadequado)

aquecido externamente(recomendado)

Seção do fluxo dentro do bloco

resistências

polímero

Fonte: DuPontProjeto de canais quentes

incorreto

aceitável

correto

Ponto morto

Fonte: DuPontLay out dos bicos

incorreto(desbalanceado)

correto

correto

Fonte: DuPont

Bico recomendadoFonte: DuPont

Capítulo 8

Quando se injeta polímeros de engenhariasemi-cristalinos em moldes de câmara quente,o sistema utilizado tem grande impacto sobrea funcionalidade do molde e sobre aqualidade da peça.

Com estes materiais, o controle datemperatura deve ser mais estreito que comos materiais amorfos.

Este artigo aborda os pontos maisimportantes que devem ser considerados naescolha da câmara quente mais adequada

para POM (poliacetal), PA (poliamida), PBT ePET (poliésteres).

O que acontece quando é utilizadoum sistema inadequado de câmaraquente ?

Geralmente, um sistema inadequado decâmara quente causa grandes perdas depressão. Para ser utilizado nestas condições,este sistema necessitará de altastemperaturas, o que poderá provocar a

degradação do polímero, com todas asconsequências já descritas no capítulo 5(temperatura inadequada do fundido).

Quais os pontos mais importantes aserem considerados ?

Todos os polímeros mencionadosanteriormente, demonstram uma certadiferença entre a temperaturarecomendada do fundido e a suatemperatura de solidificação. Portanto, énecessário isolar termicamente a câmaraquente dos canais e dos bicos.

O lay-out dos bicos deve ser feito demodo que canais de injeção naturalmentebalanceados possam ser usados. Esta é aúnica maneira de garantir perdas depressão uniformes e tempos de residênciasimilares em todas as cavidades.

No caso de peças pequenas, recomenda-se a utilização de entradas indiretas,especialmente quando se utiliza materiaisreforçados com fibras de vidro. Aquantidade de material que passa por cadabico aumenta, facilitando o controle daquantidade de calor transmitida aocomposto. As dimensões dos bicos podemser maiores, permanecendo pequenos ospontos de injeção. Poços frios devem, dequalquer forma, ser arranjados faceando o

Isolação Térmica

Bico máx.310 °C

entrada mín. 260 °C

molde80 °C

tem

pera

tura

s pa

ra P

A 6

6

bloco290 - 310 °C

espaço livre

pequenasáreasde contato

Fonte: DuPontEntradas indiretas

Fonte: DuPont

Circuitos separados

espaçolivre

circuitos separados

Fonte: DuPont

Problemas com câmaras quentes

maior uniformidade possível (ver capítulo 6 ).Com materiais reforçados com fibras de

vidro, a simetria da peça moldada é tãoimportante quanto a uniformidade dasespessuras. Peças assimétricas alteram o fluxoe a orientação do material, causandoempenamento. No caso de peças assimétricas,portanto, é necessário balancear o fluxomediante a incorporação de uniformizadoresde fluxo (ver diagrama).

A posição do ponto de injeção também é degrande importância – todas bifurcações etodas linhas de união são potenciaiscausadoras de empenamento.

Que possibilidades estão abertas parao transformador?

Assumindo que a peça, o ponto de injeção

e o molde foram corretamente projetados, otransformador pode controlar oempenamento, até um certo ponto, através dapressão de recalque e da temperatura domolde. O uso de vários circuitos deaquecimento para otimizar a dissipação decalor é uma prática normal.

No caso de materiais reforçados, mudançasna velocidade de injeção e/ou na temperaturado molde podem promover pequenas melhoras.Entretanto, se a possibilidade de empenamentonão foi prevista na fase de projeto do molde e dapeça, este não pode ser corrigido pormodificações nas condições de moldagem.

O que pode ser feito quando oempenamento ocorreu?

O passo mais importante, especialmente no

caso de materiais reforçados com fibras devidro, é conduzir um estudo depreenchimento do molde, (preenchendo omolde parcialmente, em vários estágios). Peloestudo do perfil da frente de fluxo, aorientação das fibras pode ser reconstruída.Referindo-se às curvas de contração demateriais reforçados, pode-se tomar medidaspara reduzir o empenamento, como porexemplo, pela incorporação de diretores defluxo ou restrições ao fluxo.

Este método requer muita habilidade eexperiência prática e, ao mesmo tempo,permite aos envolvidos aprimorarem seusconhecimentos, que podem auxiliar natomada de decisões futuras. Entretanto, osresultados ficam limitados em função dascaracterísticas dos materiais. No caso dospolímeros cristalinos, por exemplo, não épossível obter a mesma planicidade que comos polímeros amorfos. Para compensar estadiferença, pode-se usar as formulações debaixo empenamento.

Estes materiais apresentam um bombalanço entre as propriedades e oempenamento, devido a modificaçõesquímicas ou a combinação de diferentesreforços. O último método, e também o maiscaro, consiste em alterar o molde. Se já háexperiência com peças similares, insertoscorrigíveis são a melhor solução para peçascríticas.

contração longitudinal (%)

con

traç

ão t

ran

sver

sal (

%)

00

1,2

0,6

0,25

0,46

%0,32 %

0,32 %

40o

enamento para PBT c/ 30% FV

empenamento reduzido com restrições ao fluxo

Fonte: DuPont

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

120100806040

cont

raçã

o (%

)

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

4321

Contração do PBT não reforçado

espessura da peça (mm)temperatura do molde (°C)

Fonte: DuPont

Capítulo 9

EmpenamentoMateriais semi-cristalinos como POM

(poliacetal), PA (poliamida), PBT e PET(poliésteres) tendem a empenar muito maisque os materiais amorfos. Este ponto tem queser levado em consideração já no início doprojeto de novos moldes e de novosprodutos. Se isto não é feito, fica quaseimpossível corrigir o problema num estágiomais avançado. Este artigo trata sobre ascausas do empenamento e passos que podemser tomados para prevenir e evitar este problema.

Quais são as principais causas doempenamento ?

A contração é relativamente alta emmateriais semi-cristalinos e é influenciadapor um grande número de fatores. No caso demateriais não reforçados, o empenamento égrandemente influenciado pela espessura deparede da peça e pela temperatura dacavidade.

Grandes diferenças em espessuras deparede e temperaturas do moldeinadequadas provocarão o empenamento dapeça. Características totalmente diferentes decontração irão se tornar evidentes no caso demateriais reforçados com fibra de vidro,devido a orientação das fibras. O efeito dasdiferenças de espessura sobre a contração érelativamente pequeno. Neste caso, aprincipal causa do empenamento é adiferença entre a orientação longitudinal etransversal da fibra.

Essencialmente, o empenamento ocorredevido à distribuição da espessura de parede,localização do ponto de injeção, restrições ao

fluxo, assim como da rigidez inerente da peçainjetada.

Estas diferentes causas de empenamento,independentemente do material ser reforçadocom fibra de vidro ou não, frequentementeprovocam um efeito de empenamentocontrário na mesma peça.

Como evitar o empenamento ?Peças injetadas com materiais não

reforçados devem ter espessuras uniformes.Acúmulos de material devem ser evitadossempre que possível. Entradas múltiplaspodem ser usadas para conseguir minimizara perda de pressão e, desta forma, reduzir asdiferenças de contração ao mínimo. O sistemade aquecimento do molde deve ser projetadode modo que o calor seja dissipado com a

Posição da entrada e orientação

incorreta

correta

Fonte: DuPont

Assimetria e empenamento

tend

ênci

a de

em

pena

men

to

Fonte: DuPont

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

4321

transversalmente à orientação da FV

paralelamente à orientação da FV

cont

raçã

o (%

)

espessura da peça (mm)

Contração do PBT c/ 30% FVFonte: DuPont

Empenamento próx. às nervuras

não reforçado

reforçado c/ FV

Fonte: DuPont

0,46 %

60o

Perfil da frente de fluxo e empe

tendência de empenamento sem restrições ao fluxo

Capítulo 10

Acúmulo de resíduos sobre o moldeO acúmulo de resíduos sobre o molde pode

ocorrer com praticamente todos ostermoplásticos. Com o aumento da demandapor produtos cada vez mais elaborados,também aumenta a quantidade de aditivos quetêm que ser incorporados, como por exemplo,modificadores, retardantes de chama, etc. Estesaditivos podem, com certa frequência, seacumular sobre a cavidade do molde.

Há muitas razões associadas ao acúmulo deresíduos sobre o molde. As mais comuns são:• Decomposição térmica;• Cisalhamento excessivo;• Saídas de gases ineficientes;Na prática, estes resíduos se acumulamdevido a uma combinação de mais de um dosfatores mencionados acima, o que tornacomplexa a localização e a solução doproblema. Além disto, há ainda mais umagravante – normalmente, os resíduos, setornam visíveis somente depois de um longotempo de trabalho.

Tipos de resíduosCada grupo de aditivos produz um tipo

específico de resíduo. Retardantes de chamapodem se decompor quando expostos à altastemperaturas, formando subprodutos quepodem se acumular sobre o molde.Modificadores de impacto são afetados nãoapenas por temperatura excessiva mastambém por cisalhamento excessivo. Estes

modificadores podem, sob condiçõesdesfavoráveis, separar-se do

polímero,

deixando resíduos na superfície da cavidade.Alguns pigmentos utilizados nos polímeros

de engenharia, usualmente processados à altastemperaturas, podem reduzir a estabilidadetérmica do composto de moldagem,resultando em resíduos que consistem depolímero degradado e pigmento decomposto.

Em partes do molde em que hásuperaquecimento (como em machos),modificadores, estabilizantes e outros aditivospodem, também, aderir à parede do molde,deixando resíduos. Nestes casos, deve-se buscarmelhorar o controle da temperatura do moldeou usar estabilizantes especiais. A tabela ao ladolista as possíveis causas de acúmulo de resíduossobre o molde e maneiras de eliminá-las.

Resíduos que aparecemrepentinamente

Normalmente, resíduos que aparecemrepentinamente, são provocados poralterações nas condições de moldagem emudanças de lote de matérias-primas. Oscomentários a seguir podem ajudar a evitareste problema.

Antes de mais nada, a temperatura dofundido deve ser medida e a aparência dofundido checada, na tentativa de encontrarsinais de decomposição, isto é, presença dematerial queimado. Também deve-se checar seo composto de moldagem está contaminadopor substâncias estranhas e se nenhumcomposto de purga incompatível foi usado.Além disso, é muito importante que as saídasde gases sejam checadas. O próximo passodeve ser operar a máquina com resina naturalou de cor clara. Após aproximadamente

20min de produção, deve-se desligar amáquina e desmontar o cilindro deinjeção (bico, adaptador e rosca). A

inspeção do material na tentativa deencontrar partículas queimadas e

comparação da cor atual com a cor originalindicarão, rapidamente, a fonte de problemas.

Esta técnica tem, em muitas situações,revelado fraquezas surpreendentes, mas érealmente aplicável apenas às máquinaspequenas (com rosca de até 40 mm dediâmetro). A eliminação destes problemascontribuirá para melhorias de qualidade

também quando forem processadosoutros materiais termoplásticos.Umprocedimento similar pode ser

adotado para câmaras quentes.

Cuidado com os moldesSe o acúmulo de resíduos não pode ser

evitado por nenhuma das medidas descritasanteriormente, terão que ser dados cuidado eatenção especial aos moldes.

Foi constatado na prática que os resíduos nasuperfície do molde podem ser removidos maisfacilmente na fase inicial do seu aparecimento.Cavidades e saídas de gases devem, portanto,ser limpas em intervalos específicos de tempo,como por exemplo, ao fim de cada turno. Umavez que o resíduo forma uma camada grossa,fica extremamente difícil removê-lo.

Devido ao fato de que os resíduos variammuito em sua composição química, deve-setentar encontrar, experimentalmente, osolvente mais adequado para retirá-los. Alémdos solventes clássicos, têm se observado queprodutos não convencionais podem resolver oproblema, como sprays para limpeza de fornoou limonadas contendo cafeína. Outro truqueconsiste em usar borrachas para limpeza,como as usadas em linhas de trem.

Recomendações para evitar oacúmulo de resíduos

Quando resinas sensíveis térmicamente sãoinjetadas em moldes de câmara quente, deve-selembrar que o tempo de residência passa a sermais longo, de modo que o risco de acúmulo deresíduos de produtos degradados aumenta.

Materiais sensíveis ao cisalhamento devem,sempre, ser processados usando canais eentradas generosamente dimensionados.Entradas múltiplas, que reduzem oscaminhos percorridos pelo material e tambémpermitem a utilização de menores pressões deinjeção, geralmente dão bons resultados.

Em termos gerais, a exaustão eficiente dosgases da cavidade reduz a tendência deacúmulo de resíduos sobre o molde. Portanto,saídas de gases adequadas devem serprevistas na fase de projeto do molde.Saídas de gases auto-limpantes, ou quepermitam a fácil remoção de resíduos, sãopreferíveis. Melhorias no sistema de exaustãodos gases tem sempre promovido a reduçãode acúmulo de resíduos sobre o molde.

Em alguns casos, é possível aplicar umacobertura anti-aderente sobre a superfície dacavidade, que contribui para a redução doacúmulo de resíduos. Testes devem serconduzidos para avaliar a eficiência de taiscoberturas.

Material t*

POMPAPETPBTTEEE

0,03 mm0,02 mm0,02 mm0,02 mm0,03 mm

Profundidades recomendadasNos pinos extratoresNa linha de fechamento molde

t

t

Saídas de gasesFonte: DuPont

Possíveis Causas Possível Eliminação• Meça a temperatura do fundido e reduza-a para o nível recomendado• Observe se há sinais de decomposição na massa: ex.: formação de bolhas ougás

• Adeque a temperatura do cilindro ao tempo de residência• Assegure-se de que a câmara quente possui boa isolação térmica; cheque ocontrolador de temperatura; reduza a temperatura

Temperatura do fundido muito alta, tempode residência muito alto

Pontos mortos no bico, próximo ao anelde bloqueio, desgaste no cilindro, pontosmortos na câmara quente

Polímero ou aditivos com estabilidadetérmica insuficiente

• Confirme a presença de pontos mortos através da mudança de cores. Longosciclos de limpeza significam uma purga deficiente.

• Examine componentes duvidosos (bico, adaptador, rosca, câmara quente) erepare ou substitua-os.

• Reduza o tempo de residência por meio da utilização de um cilindro de injeçãomenor. Opere com retardo de dosagem. Assegure-se que a almofadaseja a menor possível. Mantenha mínima a descompressão para preveniroxidação pelo contato com o ar.

• Use produtos standard (sem reforços ou pigmentos, etc.) experimentalmente• Pré-seque a resina para eliminar componentes voláteis

• Aumente as espessuras das paredes ou use auxiliadores de fluxo• Aumente o número de entradas para reduzir as distâncias de fluxo• altere o sistema de alimentação das cavidades; possivelmente use câmaraquente

• Aumente a temperatura da massa, observando os limites de tempo deresidência/temperatura

Paredes muito delgadas ou fluxo muitolongo, resultando em alto cisalhamento

• Aumente a seção transversal da entrada• Redesenhe a entrada• Aumente o número de entradas

Alto cisalhamento devido ao tamanhoreduzido da entrada

• Reduza ou perfile a velocidade de injeção• Aumente a temperatura da massa, observando os limites de tempo deresidência/temperatura

Exaustão dos gases ineficiente

• Faça novas saídas de gases ou melhore as existentes• Use saídas de gases auto-limpantes para assegurar a remoção consistente doar

Temperatura da cavidade muito alta

• Meça a temperatura do molde após a fase de start-up e reduza-a para o níveldesejado

• Ajuste a temperatura dos machos através do controlador de temperatura

Possíveis causas e soluções para acúmulo de resíduos sobre o moldeFonte: DuPont

Alto cisalhamento devido à altavelocidade de injeção

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