injeção de plástico

injeção de plástico

(Parte 1 de 2)

Processamento de Polímeros: injeção de plástico

  1. Introdução

Resumo Histórico

Aproximadamente em 1940, a injeção de plásticos era utilizada somente em peças de pequenos tamanhos, porém atualmente com a alta aplicabilidade torna-se concentrado os pedidos em peças maiores e complexas. Os materiais plásticos injetados são compostos de resinas naturais ou sintéticas que através da pressão e calor podem fluir e adquirir forma. Em sua maioria os plásticos são de natureza orgânica, sendo o CARBONO o principal componente, adicionado a HIDROGÊNIO, OXIGÊNIO, NITROGÊNIO e CLORO, por exemplo: polietileno, polipropileno, poliamida, etc (ALMEIDA, 2004).

Os plásticos se dividem em dois grupos, os TERMOPLÁSTICOS, os quais fundem ao serem aquecidos e endurecem ao serem esfriados, por exemplo, polietileno, poliamida, já os TERMOESTÁVEIS, são polímeros que não fundem, por exemplo, poliéster, fenol-formaldeído. Os plásticos são formados por componentes tais como a resina, carga, plastificantes, lubrificantes, corantes e estabilizadores.

Os plásticos possuem uma característica muito importante, a contração, a qual deve ser levado em conta ao se confeccionar o molde, caso contrário a peça poderá sair menor que o previsto. Atualmente tem-se uma grande variedade de equipamentos para a função de injeção de plásticos, e ultimamente nota-se o crescimento de mercado para máquinas com rosca, devido principalmente à capacidade e à versatilidade ao serem comparadas às convencionais (a pistão). Deve-se antes do início do projeto determinar a capacidade desejada da injetora a ser usada, onde devem ser consideradas as capacidades de injeção, plastificação, a força de fechamento e a pressão de injeção.

Ao fazer a injeção, devem-se fazer inúmeras verificações, por exemplo, o material deve apresentar baixo nível de umidade, caso contrário pode-se resultar em “mica”, manchas, escamas ou bolhas nas peças moldadas, para isso deve-se fazer uma secagem antes do processo, deve-se verificar também a geometria dos materiais, lubrificação, temperatura de injeção, temperatura do molde, pressão de injeção, ciclos de injeção e tolerâncias dimensionais(ALMEIDA, 2004).

Máquinas de moldagem de injeção para plásticos foram derivadas da moldagem de metais (fundição em moldes). A primeira patente para moldagem por injeção foi concedida nos Estados Unidos, em 1872, a John e Isiah Hyatt que a usaram para moldar celulóide. Em 1878, John Hyatt usou o primeiro molde de múltiplas cavidades. Em 1920, na Alemanha iniciou-se a moldagem por injeção de termoplásticos.

Um maior desenvolvimento ocorreu em 1951, quando William H: Willert (United States) desenvolveu a rosca recíproca para máquinas de moldagem por injeção.

O maior desenvolvimento recente é relativo a aplicação de micro processadores a máquinas injetoras (NUNES, 2002).

Resumo do Processo

Moldagem por injeção é um processo cíclico de transformação de termoplásticos e abrange as seguintes etapas:

  • Transporte do Material

  • Aquecimento e fusão da resina

  • Homogeneização do material fundido

  • Injeção do extrudado no interior da cavidade do molde

  • Resfriamento e solidificação do material na cavidade

  • Ejeção da peça moldada

A resina deverá ser isenta de umidade, colocada no funil de alimentação, o qual deve estar constantemente tapado para evitar poeira e outras sujidades. As peças injetadas são separadas do canal de injeção e inspecionadas pelo operador enquanto se inicia outro ciclo(ALMEIDA, 2004).

Os canais de injeção são moídos e retornados ao processo numa proporção estabelecia.

As máquinas injetoras são normalmente classificadas pela Força Máxima de Fechamento, Máxima Pressão de Injeção, Máxima Capacidade de Injeção, e Diâmetro da Rosca.

O tamanho das máquinas injetoras aumenta de acordo com a Força de Fechamento. Assim, as faixas das dimensões são as seguintes:

- comprimento: 1-20 metros

- largura: 0,5-5 metros

- altura: 0,5-5 metros

2. Moldes

Tipos básicos de moldes(HARADA, 1948):

  • Moldes de injeção de duas placas;

  • Moldes de injeção de três placas;

  • Moldes de injeção com partes móveis.

Figura1: Molde de injeção de duas placas

Figura 2: molde com 3 placas

Figura 3: molde com partes móveis

O molde é adaptado ao final da máquina e recebe, em sua cavidade material plástico fundido por meio de pressão. Suas cavidades possuem as formas e dimensões do produto desejado.Alguns dos fatores importantes no projeto de um molde são: peso, tamanho e desenho da peça para decidir qual a melhor localização para as entradas, número de cavidades, etc (HARADA, 1948).

O projeto básico do molde depende de alguns fatores, como:

• Do tamanho e forma da peça;

• Do número de cavidades;

• Do tamanho e capacidade da máquina;

• Força de fechamento;

• Pressão de injeção;

• Capacidade da máquina;

• Fluxo de material no molde;

• Contração.

Os componentes do molde são:

• Base do molde: Mantém a cavidade e deve estar corretamente posicionada em relação ao bico da máquina;

• Pinos guia: Mantém o alinhamento entre as duas metades do molde,

• Buchas de injeção: Controla a entrada de material para a parte interna do molde;

• Canais: Controlam a passagem do material desde o bico até a cavidade;

• Entradas: Controlam a entrada de material nas cavidades;

• Cavidades e Macho: Controlam o tamanho, a forma e a superfície do artigo;

• Sistema de refrigeração: Controla a temperatura das superfícies do molde para solidificar o material;

• Gaveta, Pino, Lateral: Formam os furos, rasgos, rebaixos e roscas do produto final;

• Saídas: Permitem a saída de gás e ar;

• Mecanismos de extração: Extrai a peça rígida da cavidade;

• Pinos de retorno: Retornam os extratores à posição inicial quando o molde se fecha para o próximo ciclo.

Os moldes podem ser classificados de acordo com o sistema de alimentação e o sistema de extração. Ambos são influenciados pela forma do produto, pelo material plástico empregado e pela máquina injetora.

O sistema de alimentação das cavidades subdivide-se em:

• Indireta: O caminho do fluxo de material que sai do bico injetor até as cavidades, normalmente formado por canal de injeção da bucha, poço frio, canais de distribuição e entradas.

*Tipos de entradas indiretas: Restrita, Leque, Flash, Capilar, Aba, Submarina, Anel e Disco.

• Direta: Nesse sistema, o material flui diretamente do canal da bucha de injeção para a cavidade.

*Tipos de entradas direta: Direta, Restrita com câmara quente, Restrita com canal isolado, Com canal quente.

O sistema de extração subdivide-se em:

• Placa Impulsora que pode ser por pinos, por camisa, por lâmina, por ação retardada, por placa extratora ou por tirantes;

• Ar Comprimido;

• Núcleo Rotativo.

Os moldes podem ter duas placas, três placas ou ter partes móveis. Duas placas, uma do lado fixo e outra do lado móvel.A de três placas possui uma placa flutuante ou placa central além destas duas. Com partes móveis são aqueles que, em suas cavidades apresentam elementos que movem em uma segunda direção, são empregados quando algum detalhe da peça provoca uma retenção que impede sua extração.

Refrigeração

O resfriamento do molde é necessário para reduzir a temperatura do material plástico quente, injetado na cavidade, até um ponto de solidificação suficientemente rígido para permitir a extração da moldagem.

Em sua maioria, os moldes de injeção são resfriados com água, através de canais de refrigeração, estes canais podem ser broqueados ou de tubo de cobre alojados nos moldes e envolvidos por uma liga de baixo ponto de fusão. O controle adequado da temperatura da superfície da cavidade é importante para produzir peças com qualidade. Controles separados de temperatura para cada parte do molde é preferível. Outros instrumentos controladores de temperatura, como borbulhadores e pinos térmicos, podem ser usados para auxiliar o controle de temperatura em áreas de difícil acesso do molde.

Uma distribuição de canais em forma de "looping" não é recomendada, pois a diferença de temperatura entre a entrada e a saída do líquido refrigerante, será muito grande. É recomendada a distribuição por vários canais independentes.

Uma grande diferença de temperatura através do molde, provoca diferentes taxas de resfriamento, resultando em peças com contração, brilho, qualidade de linha de emenda e tensões, diferentes de um ponto a outro. Em moldes de várias cavidades teremos cavidades com diferentes peças(ALMEIDA, 2004).

Aços para moldes

A seleção do aço para um molde pode não ser tão crítica quanto a seleção do plástico para o sucesso de uma aplicação. Como os plásticos são formulados para atingir uma performance numa aplicação, os aços são misturados (formando ligas) para atingir performance específica de uso (MOURA,2001).

Algumas aplicações requerem um aço com alta dureza e resistência ao desgaste, enquanto outras requerem um aço altamente tenaz para vencer a fadiga mecânica. Em geral, aços com alta dureza e resistentes ao desgaste tendem a tornarem-se mais quebradiços; a seleção de um aço mais tenaz torna o molde menos resistente ao desgaste pela fricção aço-aço ou pela abrasividade de plásticos carregados.

(Parte 1 de 2)

Comentários