Capítulo 1 INTRODUÇÃO À MOLDAGEM POR SOPRO Escopo do livro O assunto único deste livro será a moldagem de materiais plásticos por sopro. Dentro deste contexto será tratado principalmente o processo de moldagem por sopro, conhecido como moldagem por extrusão e sopro, que é baseado na utilização de uma extrusora de rosca única, ou de extrusoras de rosca única, pelo motivo que tais processos são os mais importantes em termos de quantidade de material processado. Porém, quando comentários apropriados a respeito de outros processos de moldagem por sopro, como por exemplo, moldagem por estiramento forem necessários, estes serão mencionados. mencionados.
Definição Moldagem por sopro é um processo para produzir artigos ocos fechados. Este processo foi desenvolvido originalmente para a indústria de vidro, mas, hoje em dia, é utilizado extensamente na indústria de plásticos, porém limitado a materiais termoplásticos como por exemplo, PE, PVC, PEEL etc. (vide abreviações de materiais na tabela 1). Os dois principais processos para produzir componentes plásticos são a moldagem por extrusão (EBM) e a moldagem por injeção (IBM).
Descrição do processo A unidade de produção para um processo de moldagem por sopro é composta dos seguintes componentes: (I) A máquina de produção utilizada para produzir plástico fundido (uma extrusora ou uma máquina de injeção é utilizada para produzir plástico fundido), (II) O sistema para formar o parison, e (III) O molde de sopro (ou moldes de sopro). Em ambos os principais processos o primeiro passo envolve a produção de uma mangueira. Esta mangueira é conhecida no ramo em geral como parison (o termo foi emprestado da indústria de vidro). Na moldagem por extrusão (EBM), o parison é produzido por extrusão, e na moldagem por injeção (IBM) o parison (também conhecido como pré-forma) é produzido por injeção. A mangueira aquecida (parison) é depositada dentro de um molde de sopro, que fecha em volta do mesmo, e, em seguida, o parison aquecido é soprado (inflado) contra as paredes do molde, adquirindo a forma para ser refrigerado e expelido como artigo após o estágio de refrigeração. Em muitos casos, o produto necessita de uma ope-ração de acabamento posterior , como por exemplo, rebarbagem, impressão, etiquetagem, enchimento etc. Porém, com equipamento moderno, muitas dessas operações de acabamento podem ser executadas dentro do molde ou on-line. Por exemplo, um robô pode ser utilizado para avançar os artigos durante os processos de furação e frezagem.
Variações de processo Se durante o curso de operação justificar uma variação de processo, ou o design do artigo necessitar tal variação, são disponíveis várias alternativas on-line. Por exem-plo, em alguns processos (I) o produto é colocado dentro do artigo soprado antes de ser ejetado do molde (máquinas de moldagem e enchimento), (II) o artigo soprado é rebarbado antes de ser ejetado do molde, (III) o artigo soprado é etiquetado antes da ejeção (in-mould labelling), e (IV) o artigo soprado é tratado para ficar mais impermeável contra gases ou líquidos. Isto pode ser feito mediante reação com flúor (fluoração), antes da ejeção (enxoframento é uma alternativa de fluoração). Em outros processos o parison é estirado antes do sopro com a finalidade de conseguir uma orientação molecular diferente para o artigo soprado. Tal operação de estiramento e sopro melhora a resistência do artigo.
Materiais utilizados A indústria de moldagem de plástico por sopro se desenvolveu originalmente na base da utilização de polietileno de baixa densidade (PEBD) e, em seguida, modificou as instalações para processar outros materiais. Agora, uma outra poliolefina, o polietileno polietileno de alta densidade (PEAD) está dominando a indústria de sopro. PP (polipropileno) também é usado largamente. Outros materiais igualmente importantes para a indústria de moldagem por sopro são UPVC (PVC não plastificado) e PET (po-lietileno tereftalato). Devido ao interesse da indústria automotiva, plásticos de enge-nharia também são utilizados na moldagem por sopro. Materiais termoplásticos muitas vezes são adequados para uma variedade de aplicações sem modificação significativa de materiais ou artigos, mas em outros casos eles não são apropriados, porque o material plástico é permeável e permite o vazamento do produto, ou parte do produto, através das paredes da peça, ou permite a penetração de um meio do ambiente, como, oxigênio (O2). Para um tipo de plástico determinado existem várias maneiras de superar este problema. Por exemplo, aumentando a espessura da parede do artigo; colocando uma camada de material mais impermeável (fibra de vidro ou PE de estrutura molecular cruzada ou mais, comumente, uma camada de PVDC), ou a incorporação de um enchimento em forma de placas, como (fibra de vidro ou PA), ou utilizando, ainda uma combinação de materiais plásticos. Tais combinações, onde um parison é envolvido por outro, produzidas normalmente mediante coextrusão/orientação (estirando o parison), também melhoram a resistência.
Produtos de moldagem por sopro Os produtos de moldagem por sopro são muitos e de grande variedade, uma vez que os processos e os materiais utilizados estão em constante desenvolvimento. A maioria dos componentes moldados são recipientes (por exemplo, frascos e jarras), mas muitos outros artigos estão sendo produzidos, como bolas, brinquedos, sanfonas e pára-choques. Muitos dos frascos e jarras são utilizados na indústria indústria de alimentação, para embalar tanto produtos sólidos como líquidos, por exemplo, sal e molhos. Muitas vezes estes recipientes são destinados para usar um selo reutilizável (uma tampa ou capa), que é produzido normalmente por injeção. A maioria dos recipientes para a
Variações de processo Se durante o curso de operação justificar uma variação de processo, ou o design do artigo necessitar tal variação, são disponíveis várias alternativas on-line. Por exem-plo, em alguns processos (I) o produto é colocado dentro do artigo soprado antes de ser ejetado do molde (máquinas de moldagem e enchimento), (II) o artigo soprado é rebarbado antes de ser ejetado do molde, (III) o artigo soprado é etiquetado antes da ejeção (in-mould labelling), e (IV) o artigo soprado é tratado para ficar mais impermeável contra gases ou líquidos. Isto pode ser feito mediante reação com flúor (fluoração), antes da ejeção (enxoframento é uma alternativa de fluoração). Em outros processos o parison é estirado antes do sopro com a finalidade de conseguir uma orientação molecular diferente para o artigo soprado. Tal operação de estiramento e sopro melhora a resistência do artigo.
Materiais utilizados A indústria de moldagem de plástico por sopro se desenvolveu originalmente na base da utilização de polietileno de baixa densidade (PEBD) e, em seguida, modificou as instalações para processar outros materiais. Agora, uma outra poliolefina, o polietileno polietileno de alta densidade (PEAD) está dominando a indústria de sopro. PP (polipropileno) também é usado largamente. Outros materiais igualmente importantes para a indústria de moldagem por sopro são UPVC (PVC não plastificado) e PET (po-lietileno tereftalato). Devido ao interesse da indústria automotiva, plásticos de enge-nharia também são utilizados na moldagem por sopro. Materiais termoplásticos muitas vezes são adequados para uma variedade de aplicações sem modificação significativa de materiais ou artigos, mas em outros casos eles não são apropriados, porque o material plástico é permeável e permite o vazamento do produto, ou parte do produto, através das paredes da peça, ou permite a penetração de um meio do ambiente, como, oxigênio (O2). Para um tipo de plástico determinado existem várias maneiras de superar este problema. Por exemplo, aumentando a espessura da parede do artigo; colocando uma camada de material mais impermeável (fibra de vidro ou PE de estrutura molecular cruzada ou mais, comumente, uma camada de PVDC), ou a incorporação de um enchimento em forma de placas, como (fibra de vidro ou PA), ou utilizando, ainda uma combinação de materiais plásticos. Tais combinações, onde um parison é envolvido por outro, produzidas normalmente mediante coextrusão/orientação (estirando o parison), também melhoram a resistência.
Produtos de moldagem por sopro Os produtos de moldagem por sopro são muitos e de grande variedade, uma vez que os processos e os materiais utilizados estão em constante desenvolvimento. A maioria dos componentes moldados são recipientes (por exemplo, frascos e jarras), mas muitos outros artigos estão sendo produzidos, como bolas, brinquedos, sanfonas e pára-choques. Muitos dos frascos e jarras são utilizados na indústria indústria de alimentação, para embalar tanto produtos sólidos como líquidos, por exemplo, sal e molhos. Muitas vezes estes recipientes são destinados para usar um selo reutilizável (uma tampa ou capa), que é produzido normalmente por injeção. A maioria dos recipientes para a
embalagem de alimentos são pequenos (menos de um litro de capacidade). Porém, não se deve pensar que a moldagem por sopro é restrita à recipientes pequenos. Pranchas de surfe de 4 metros de comprimento já foram produzidas comercialmente, como também tanques acima de 10.000 litros de capacidade. Um recipiente comum de grande porte é feito de PEAD e tem capacidade para 180 litros.
Recipientes Muitos componentes moldados por sopro são recipientes (por exemplo, frascos e jarras) e utilizados para a embalagem de produtos sólidos e líquidos. Os recipientes devem inibir a perda do produto e não nã o devem permitir que o conteúdo escape.
Propriedades de barreira A permeação de gases e líquidos pelo recipiente de plástico pode ser um dos fatores mais importantes na determinação do tempo de estocagem de um produto. As taxas de transmissão de oxigênio, dióxido de carbono e agentes aromáticos normalmente são de grande importância. Permeação é uma função de materiais, projeto e método de processo. Veja Permeabilidade a Gases e Líquidos.
Vazamento O vazamento pode ser controlado pelo projeto, ajuste do selo ou pelo acabamento do gargalo do frasco. Se o gargalo é moldado por compressão resulta em tolerâncias mais apertadas do gargalo. O tipo de rosca do gargalo, o número de filetes por unidade de comprimento e o comprimento da rosca têm influência no vazamento. Roscas tipo “buttress” estão sendo usadas muitas vezes porque apertam o selo uniformemente. Quando o selo contém um material macio e elástico também ajuda a prevenir vazamento.
Tabela 1 • Nomes e abreviações de termoplásticos NOME COMUM
Acetal Acetal copolímero Acetal homopolímero Acrilato estireno acrilonitrila Acrilato estireno acrilonitrila modificado Acrilonitrila butadieno estireno Acrilonitrila estireno/ Polietileno clorinato Acrilonitrila estireno/EP(D)M borracha Alfa metil estireno Butadieno estireno copolímero bloco Acetato de celulose Acetato de celulose butírico Acetato de celulose propionato Nitrato de celulose Copolímero de clorotrifluoretileno etileno Etileno vinil acetato
ABREVIAÇÃO
POM POM-K POM-H ASA ou AAS ASA ou AAS ABS ACS AES MAS BDS CA CAB CAP CN ECTFE EVA
Etileno vinil álcool Etileno propileno fluorinato Polietileno de alta densidade Poliestireno de alto impacto Polietileno de baixa densidade Metil metacrilato, estireno/polibutadieno Cloreto de polivinil plastificado Poliacrilonitrila Poliamida Poliamida 6 ou Nylon 6 Poliamida 11 ou Nylon 11 Poliamida 12 ou Nylon 12 Poliamida 66 ou Nylon 66 Poliamida 610 ou Nylon 610 Polibutileno tereftalato Policarbonato Policlorotrifluoretileno Poliéter amido bloco Poliéter éter cetona Poliéter éster Poliéter amido Poliéter cetona Poliéter sulfono ou Polisulfono Polietileno de alta densidade Polietileno linear de baixa densidade Polietileno de baixa densidade Polietileno de média densidade Polietileno de baixíssima densidade Polietileno tereftalato Polimetil metacrilato metacrilato (acrílico) Poliimidas Polioximetileno ou Acetal ou Poliformaldeido Óxido polifenileno (modificado) Sulfeto polifenileno Sulfeto de polifenileno sulfonado Polipropileno Polipropileno copolímero Polipropileno homoplímero Politetrafluoretileno Polivinilacetato Polivinil álcool Cloreto de polivinila Cloreto de polivinilideno copolímeros Fluoreto de polivinilideno Fluoreto de polivinila Estireno acrilonitrilo copolímero Estireno butadieno copolímero bloco Polivinilcloreto sem plastificação Polipropileno modificado com borracha Polipropileno modificado com borracha reticulada Estireno butadieno estireno copolímero bloco Copolímeros de tetrafluoretileno-etileno tetrafluoretileno-etileno Elastómero termoplástico Poliolefina termoplástica Poliolefina termoplástica com borracha reticulada
EVOH ou EVAL FEP ou TFE-HFP PEAD ou HDPE HIPS ou TPS PEBD ou LDPE MBS PPVC ou PVC-P PAN PA PA 6 PA 11 PA 12 PA 66 PA 610 PBT PC PCTFE PEBA PEEK PEEL ou COPE ou YPBO PEI PEK PES ou PSU PEAD ou HDPE PELBD ou LLDPE PEBD ou LDPE PEMD ou MDPE VLDPE ou PE-VLD PET PMMA PI POM PPO ou PPO-M PPS PPPS PP ou PPR PP-K PP-H PTFE PVA ou PVAC PVALC PVC PVDC PVDF PVF SAN BDS ou SBB UPVC ou PVC-U RRPP ou RMPP ou PP/EPDM TPO-XL SBS ETFE TPE TPO TPO-XL
Poliuretano termoplástico Borracha termoplástica Copolímeros de Cloreto de Vinilideno acrilonitrila
TPR ou TPE TPR ou TPE VCA
MOLDAGEM POR EXTRUSÃO E SOPRO Moldagem por extrusão é um processo utilizado para produzir artigos ocos fechados de materiais do tipo termoplástico, como por exemplo, PE, PVC,PEEL etc. (vide abreviações de materiais plásticos na tabela 1). Na moldagem por extrusão o parison é produzido por extrusão (normalmente extrusão por rosca única), para ser inflado dentro do molde.
Descrição do processo A instalação de produção para um processo de moldagem por extrusão e sopro é composta de: • A máquina produtora, utilizada para produzir plástico fundido (uma extrusora ou máquina de extrusão - veja Extrusão por rosca única); • sistema para formar o parison (cabeçote/bocal); • molde (ou moldes) de sopro. A mangueira aquecida (ou parison) normalmente é extrudada para baixo. Quando um comprimento pré-determinado é produzido o molde fecha e é apertado em volta do parison. Este fechamento aperta ou solda o parison em uma extremidade (na técnica de sopro por agulha o parison é soldado em ambas as extremidades). A mangueira aquecida é soprada em seguida contra as paredes do molde, onde é refrigerado antes de ser ejetado.
Sopro na parte superior Nas máquinas denominadas “máquinas de sopro superior” o molde se desloca levando o parison para uma estação de sopro separado, após a produção do parison (isso permite a produção de outro parison, isto é, extrusão contínua). Um pino de sopro é introduzido na parte superior (gargalo) ( gargalo) do parison na estação de sopro e o fluxo de ar passa através atrav és do pino de sopro. Isto causa a expansão do parison contra as paredes do molde, o material plástico adquire a forma pré-determinada, sendo refrigerado e ejetado após o estágio de refrigeração. Em muitos casos o artigo necessita de uma operação de acabamento posterior, como por exemplo, rebarbagem, impressão, etiquetagem, enchimento com o produto etc. (veja Introdução à moldagem por sopro).
Outras técnicas de sopro A maioria dos artigos é produzida pela técnica de sopro na parte superior, já que os artigos (muitas vezes frascos) são fabricados com um gargalo calibrado com precisão razoável - o processo de pressionar o pino de sopro contra o material plástico quente e macio molda o gargalo e a eventual rosca externa. O artigo é produzido apoiado na base (em ângulo reto na maioria dos casos) - esta orientação é útil para operações subsequentes, como por exemplo, o enchimento do recipiente.
Em “máquinas de sopro inferior”, o artigo é produzido apoiado no gargalo. O parison cai sobre um pino , e quando o comprimento correto é alcançado o molde é fechado - este fechamento forma a seção do gargalo e solda a outra extremidade da mangueira, quando o fluxo de ar está sendo introduzido através do pino, o parison é inflado. Em alguns casos o “sopro por agulha”é mais apropriado. Quando o comprimento correto do parison é extrudado o molde fecha - este fechamento aperta ambas as extremidades do parison . O fluxo de ar é introduzido mediante uma agulha ou um pino pequeno para inflar o parison.
Variações de processo Se durante o curso de operação justificar uma variação de processo, ou se o projeto do artigo necessitar tal variação, são disponíveis várias alternativas on-line. Por exemplo, em alguns processos (I) a espessura de parede do parison é alterada durante a extrusão para controlar a espessura de parede do artigo, (II) o sopro está sendo iniciado através do pino de sopro para abrir o parison antes da introdução do pino (pre-sopro), (III) o artigo soprado é rebarbado antes de ser ejetado da máquina sopradora, (IV) o produto está sendo colocado dentro do artigo soprado antes de ser ejetado do molde (máquinas de moldagem e enchimento), (V) o produto está sendo colocado dentro do artigo soprado e o artigo é fechado antes de ser ejetado do molde (máquinas de moldagem, enchimento e selagem), (VI) o artigo soprado é etiquetado antes da ejeção (in-mould labelling), e (VII) o artigo soprado é tratado com, por exemplo, flúor antes da ejeção (fluoretação). Em outros processos o parison é estirado antes do sopro para obter uma orientação molecular diferente do artigo soprado (bi-orientação).
Extrusão contínua A moldagem por extrusão (EBM) pode ser dividida em várias categorias, como por exemplo, em moldagem por extrusão contínua (C-EBM) e em moldagem por extrusão intermitente (I-EBM). Como o processo tipo C-EBM é o mais importante destas categorias (para aplicações pequenas e médias - até 30 litros), o termo EBM será utilizado invés de CEBM, caso não mencionado especificamente (produção intermitente do parison é utilizada em moldagem por extrusão e sopro com acumulação - AEBM). Como o período de refrigeração é a parte mais demorada do ciclo de sopro, será necessário retirar o parison do cabeçote (ou cabeçotes), ou desviar o fluxo de mate-rial de um molde para outro, com a finalidade de manter a rosca em movimento contínuo. Para exigências de alta produção, os moldes podem ser instalados numa cinta giratória rápida, ou numa roda (carrosséis horizontais ou verticais). Porém, é mais comum os moldes serem instalados em sistemas de fechamento e sopro (estações de sopro ou carros), que estão dispostas por baixo ou ao lado da extrusora. O conjunto de moldes pode ser utilizado para transportar o parison na configuração normal, por exemplo, montado num braço basculante, ou podem ser usados alicates para deslocar o parison para o molde.
Materiais utilizados
A indústria de moldagem de plástico por extrusão e sopro se desenvolveu originalmente na base de utilização de polietileno de baixa densidade (PEBD) e posteriormente modificou as instalações para processar outros materiais. Por exemplo, para se adequar a um material mais difícil de processar conhecido como PVC (cloreto de polivinila), este material têm a grande vantagem de claridade, como é amorfo, mas possui maior viscosidade de fundição, é mais inclinado à decomposição durante o processo. Uma outra poliolefina, o polietileno de alta densidade (PEAD), também é muito importante para a indústria de moldagem por sopro. Aproximadamente 56% de todos os materiais utilizados na moldagem por sopro são um tipo de PEAD, porque tais termoplásticos são relativamente baratos e possuem propriedades aceitáveis para muitas aplicações , como por exemplo, resistência de impacto em baixas tempera-turas. O PEAD também é utilizado no processo conhecido como MOLDAGEM POR EXTRUSÃO E SOPRO COM ACUMULAÇÃO para produzir tambores e recipientes grandes. O polipropileno (PP) está sendo usado em escala maior devido as suas propriedades (por exemplo, baixo custo, resistência ao calor, baixa densidade e rigidez), e por sua versatilidade - este material pode ser modificado, adicionando agentes de enchimento e elastómeros. Tipos transparentes de PP também são disponíveis (copolímeros), - o artigo pode adquirir maior claridade pelo estiramento antes do sopro. Para a emba-lagem de bebidas carbonatadas, como os refrigerantes, muitas vezes é preferido outro termoplástico. Este material é PET (polietileno tereftalado), que é menos permeável a gases: sua resistência pode ser melhorada significativamente por orientação biaxial. Este processo no qual o parison é estirado antes do sopro é conhecido como MOLDAGEM POR ESTIRAMENTO E SOPRO. Para outros materiais ou produtos a coextrusão pode ser uma outra solução para o problema de permeabilidade - veja MOLDAGEM POR COEXTRUSÃO E SOPRO. A seleção de um material plástico específico, ou a seleção de uma combinação específica de materiais plásticos se baseia normalmente na combinação de preço e propriedades requeridas (aparência, permeabilidade etc.) Veja tabela 2.
Tabela 2 • Tabela simplificada indicando propriedades comuns de materiais para moldagem por sopro PROPRIEDADE Densidade Resist. química Claridade Tenacidade Resist. impacto Resist. temperatura Resist. perm. H2O Resist. perm. O2
MATERIAL PEBD
PEAD
PP
PVC
PS
PET
0.92 E P E MB P B P
0.95 E P E MB B MB P
0.90 E P-B B B B-MBP MB P
1.32 E E P-B P-B P B MB
1.09 B E P P B P P
1.37 MB-E E E E B MB
Produtos de moldagem por extrusão e sopro Os produtos de moldagem por extrusão e sopro são muitos e variados, já que os processos e materiais utilizados estão em constante desenvolvimento. A maioria dos componentes moldados por sopro são recipientes, por exemplo, frascos e jarras, fora outros produzidos,
tais como bolas, brinquedos, sanfonas e pára-choques (a indústria automotiva é um mercado significativo para o ramo de moldagem por sopro).
Embalagem de alimentos Muitos dos recipientes produzidos mediante moldagem por sopro são utilizados na indústria alimentícia, para a embalagem de produtos sólidos e líquidos, como sal e molhos. Em muitos casos, tais recipientes foram projetados para utilizar um selo reaproveitável (uma tampa ou capa), e este é produzido na maioria dos casos por injeção. Os materiais empregados para esta finalidade são PEAD, PELBD, PP e TPS.
Recipientes de grande porte Recipientes de grande porte, por exemplo, com capacidade de 180 litros (45 galões) são produzidos por moldagem por extrusão e sopro com acumulação. Para obter as propriedades requeridas no produto acabado é necessário muitas vezes utilizar um plástico de alto peso molecular, por exemplo polietileno de alto peso molecular e alta densidade como APM-PEAD ou PEAD-APM. O emprego de moldagem por sopro para produzir componentes de grande porte, em muitos casos, apresenta um método de moldagem mais econômico que moldagem por injeção, devido as forças menores envolvidos.
Construção de dupla parede Com a utilização de uma secção de parede dupla é possível tirar vantagem da proporção entre alta rigidez e peso neste tipo de construção. Esta foi usada para produzir, por exemplo, degraus em escadas. Às vezes, o uso da secção de parede dupla têm um propósito de projeto, tal como a acomodação de cabos no produto.
Componentes de invólucro Componentes de parede simples que necessitam apenas de um lado de acabamento podem ser moldados por sopro em forma simétrica em um molde. Componentes individuais podem ser separados após a moldagem.
Configuração de material e equipamento Na moldagem por extrusão e sopro muitas vezes é necessário usar plásticos de alto peso molecular, por exemplo, polietileno de alto peso molecular e alta densidade, como o APMPEAD ou PEAD-APM. A utilização de tais materiais pode exigir bastante da unidade de acionamento de uma extrusora (particularmente quando uma configuração com canhão ranhurado está sendo usada), devido ao fato de que o material plástico deve ser transferido sob contrapressões altas do ferramental. Portanto, a extrusora deve estar em condições de processar material com uma variedade ampla de propriedades de fluxo, já que às vezes materiais com peso molecular mais baixo podem ser processados. Independente do tipo de material processado, a temperatura da massa plástica deve ser mantida a mais baixa possível para reduzir os tempos de refrigeração (na moldagem por extrusão e sopro o
tempo de refrigeração normalmente é o período mais longo do ciclo, por exemplo, até 80 %). A extrusora também deve estar equipada para poder acomodar o acréscimo de quantidades variáveis de aditivos, como material recuperado, corantes, agentes modificadores de impacto e estabilizadores. Quando a extrusora é utilizada para processar UPVC, pode ser necessário converter misturas de pó em frascos cristalinos e resistentes ao impacto a tempera-turas que estão no limite da temperatura de decomposição. Com a finalidade de empregar UPVC de alto peso molecular algumas companhias estão usando máquinas de rosca dupla. Porém, na maioria das operações de moldagem por sopro estão sendo utilizadas as extrusoras de rosca única.
EXTRUSÃO POR ROSCA ÚNICA Em virtude da importância do assunto, este livro tratará principalmente da moldagem por extrusão e sopro de materiais termoplásticos, uma vez que estes materiais representam o maior grupo de materiais plásticos. Mais termoplásticos são processados por extrusão do que por qualquer outra técnica. Aproximadamente 65% de todos os plásticos passam por uma extrusora. Como o tipo mais popular de extusora é a máquina de rosca única, os assuntos serão concentrados, na maioria, em processos baseados neste tipo de máquina. Extrusoras de rosca única são as mais populares porque são relativamente simples, baratas e apresentam uma produção contínua com facilidade.
Definição de extrusão Extrusão é um processo de produzir um produto (ou extrudado) por forçar um material através de um orifício ou ferramental. Na moldagem por sopro o produto da máquina é uma mangueira simétrica. Em alguns casos mangueiras assimétricas estão sendo produzidas para alcançar uma distribuição de parede determinada no produto, por exemplo, mangueiras ovais.
Extrusão e termoplásticos Para extrudar um material termoplástico é necessário primeiramente amolecê-lo para que a moldagem seja possível, e isto é feito normalmente por calor. Este amolecimento por calor tem várias denominações, como por exemplo, plastificação ou amo-lecimento térmico, processo efetuado pela máquina extrusora, ou simplesmente extrusora. A maioria das extrusoras são máquinas de rosca única, o movimento relativo entre rosca e canhão força o material em direção ao ferramental (cabeçote) e através do ferramental. O produto recebe a forma pelo ferramental (cabeçote e bocal), e/ou pela distorção de pós-extrusão, onde o produto é formado por refrigeração, enquanto a forma está sendo mantida. O equipamento que efetua este processo é chamado "equipamento de pós-extrusão”, e todo o sistema é chamado “linha de extrusão”.
Configuração da máquina
O esquema de uma extrusora com rosca única é mostrado na figura 1. A figura apresenta o arranjo das várias partes da máquina. A rosca rotativa e o canhão são as duas unidades que agem para transportar o material plástico. Uma vez fundido é forçado a passar através do ferramental. A unidade de acionamento, baseada normalmente em um motor elétrico, efetua a rotação da rosca a uma velocidade pré-determinada que pode ser ajustada para qualquer valor dentro da gama estabelecida (máquinas de sopro comumente possuem duas faixas de velocidade: uma baixa e uma alta. A faixa baixa e utilizada para PVC e a alta para PEAD). Controladores de temperatura são conectados aos elementos de aquecimento e refrigeração no canhão para manter a temperatura no ponto pré-ajustado. A capacidade da unidade rosca/canhão de extrudar um material determinado não depende apenas das características do material plástico, mas também das características ou da construção da rosca e canhão, e da maneira como o sistema é operado.
Equipamento de pós-extrusão Uma vez que o extrudado está saindo do ferramental ele pode adquirir a forma já produzida ou a forma pode ser alterada e fixada. O equipamento que efetua tal ope-ração é chamado "equipamento de pós-extrusão”, e em termos de tamanho é muitas vezes maior que a própria máquina extrusora. Uma razão para isso é que materiais plásticos necessitam de um tempo considerável para serem refrigerados, o processo de refrigeração é tão prolongado que ele determina a velocidade da linha. Este fato se aplica particularmente à moldagem por sopro.
Produtos da extrusão Os produtos da extrusão incluem material para outros processos de plástico, filmes, tubos, mangueiras, fios e cabos isolados, perfis, filamentos, chapas, e papel e metais revestidos de plástico. Este livro está tratando da moldagem por sopro - um processo muito importante utilizado para produzir produtos ocos fechados, como brinquedos, frascos e jarras. Muitas máquinas de sopro dependem de uma extrusora para produzir plástico fundido, já que uma extrusora de rosca única consegue produzir uma massa plastificada a temperaturas baixas e relativamente barata. Aproximadamente 90% de todos os produtos moldados por sopro são feitos pelo processo EBM (moldagem por extrusão e sopro).
Classificação de extrusoras Extrusoras podem ser classificadas por três números, por exemplo, 1-60-24. O primeiro número indica quantas roscas estão instaladas, o segundo especifica o diâmetro da rosca em milímetros (mm), e o terceiro especifica o comprimento efetivo da rosca como fator múltiplo do diâmetro. No exemplo acima temos uma extrusora de rosca única com um diâmetro de rosca de 60mm e um comprimento que eqüivale 24 diâmetros (proporção L/D=24:1). A maioria das máquinas de sopro possuem extrusoras com uma proporção L/D de 20:1 ou 24:1.
Figura 1 Corte transversal de uma extrusora de rosca simples. Configuração de material e equipamento
Na moldagem por extrusão e sopro muitas vezes é necessário utilizar plásticos de alto peso molecular para obter um parison consistente em altas temperaturas e um produto com as propriedades requeridas. O uso de tais materiais pode exigir bastante da unidade de acionamento de uma extrusora (particularmente quando a extrusora está equipada com um canhão ranhurado), uma vez que o material plástico deve ser transportado sob contrapressões altas do ferramental. Portanto, a extrusora deve ser capaz de manusear materiais com uma grande variedade de propriedades de fluxo, já que às vezes outros materiais com baixo peso molecular podem ser processados. Devido às dificuldades associadas com o processamento de materiais de alto peso mo-lecular, por exemplo, PVC com alto valor K, existe interesse na utilização de máquinas com rosca dupla.
Temperatura do extrudado Independentemente do material processado, as temperaturas de plastificação devem ser mantidas as mais baixas possíveis para reduzir os tempos de refrigeração (na moldagem por sopro o tempo de refrigeração normalmente é a parte mais demo-rada do ciclo, por exemplo, até 80%). A extrusora também deve ser capaz de acomodar a adição de quantidades variáveis de aditivos, por exemplo, material recuperado, materiais para coloração, modificadores de impacto e estabilizadores. Quando a máquina não necessita produzir compostos, o projeto pode ser otimizado para processar material pré-misturado, quer dizer, para alcançar a produção necessária em libras por hora (lbs/h) ou quilogramas por hora(kg/h) de uma massa plastificada uniformemente a baixas temperaturas. Na moldagem por sopro é vital manter a temperatura do fundido na margem mais baixa, porque com isso é possível aumentar a produção.
Canhões ranhurados e roscas sem compressão Quando uma rosca convencional está sendo usada para extrudar um material plástico uma quantidade de calor considerável está sendo gerado, devido à taxa de compressão da rosca. Para evitar este fenômeno existem máquinas que possuem roscas de compressão zero, isto é, a profundidade do filete da rosca é a mesma em todo o seu comprimento. Este tipo de rosca tem pouca capacidade de mistura, porém isto pode ser melhorado com a incorporação de seções de mistura (por exemplo seções de ra-nhuras longitudinais) localizadas na ponta da rosca. Tais roscas de compressão zero normalmente estão sendo utilizadas em conjunto com canhões, que possuem ranhuras longitudinais na zona de alimentação do canhão. As configurações com canhões ra-nhurados são consideradas essenciais para o processamento de PE e PP de alto peso molecular, com alta produção, devido ao fato de que estas unidades oferecem um fornecimento constante de material, mesmo com alterações da contrapressão do cabeçote, por exemplo, por causa da programação do parison. Para máquinas sopradoras esses tipos de canhões são disponíveis com diâmetros de até 90mm (3,5”), com uma relação comprimento/diâmetro de aproximadamente 20:1(veja seção de canhão e rosca).
Requisitos de polímeros Qualquer material utilizado em moldagem por sopro deve ser consistente, tanto em sua forma como nas propriedades. Caso não seja consistente e não utilizado de uma maneira
precisa, o resultado serão produtos inconsistentes. O polímero deve fluir uniformemente através do ferramental, porém imediatamente após a expulsão o parison não deve se deformar. Isto significa que a viscosidade do material deve ser alta, de modo que o parison mantenha a sua forma durante o transporte e o movimento do molde; viscosidade alta implica em alto peso molecular e portanto nas melhores propriedades. Viscosidade alta também significa problemas de processamento, que se torna mais grave devido à necessidade de extrudar a baixas temperaturas da massa - necessárias para uma refrigeração rápida e altas taxas de produção. As temperaturas baixas também são necessárias para conferir rigidez a massa, evitando um alongamento do parison, e permitindo a inflação suave e uniforme do mesmo. Alta rigidez e capacidade de extensão da massa são essenciais. Estas características normalmente podem ser obtidas pela utilização de um material com distribuição ampla do peso mo-lecular e um alto, ou muito alto peso molecular. O material também deve possuir boas propriedades de soldagem; em moldagem por extrusão e sopro é necessário apertar ou soldar uma ou ambas as extremidades do parison. Na moldagem de produtos grandes por sopro uma alta taxa de produção será necessário com a finalidade de reduzir o alongamento do parison - isto pode ser alcançado mediante moldagem por extrusão e sopro com acumulação. O produto final naturalmente deve possuir cores aceitáveis, transparência, boa aparência e propriedades, como por exemplo, resistência a ataques químicos, resistência a rachaduras ao ambiente, baixa permeabilidade e o grau apropriado de rigidez. Idealmente o material deveria ser capaz de um processamento rápido, sem decomposição ou degradação, e de baixo custo.
MOLDAGEM POR EXTRUSÃO E SOPRO COM ACUMULAÇÃO Este processo foi desenvolvido com a finalidade de possibilitar a produção de artigos moldados grandes, com uma distribuição de espessura de parede apropriada. O processo é utilizado principalmente para a produção de recipientes (com capacidade acima de 20 litros ou 4,5 galões), e para artigos técnicos de grande porte.
Alongamento do parison Quando um parison grande é produzido por extrusão e a extrusora termina de bombear o material do ferramental, o parison é puxado para baixo (alongamento do parison). Como resultado a espessura de parede é menor na parte superior do que na parte inferior, devido ao tamanho e peso do parison e a baixa resistência do polímero em estado fundido, permitindo até a ruptura do mesmo. Um problema que pode ocorrer é a perda de temperatura durante a produção do parison. Para superá-lo é necessário produzir o parison rapidamente; extrusão contínua não é recomendada, já que o tamanho do recipiente está acima de aproximadamente 25 a 30 litros (5,5 ate 6,5 galões), ou aproximadamente 2 kg (4,4 libras) de material.
Depósito do material O material é depositado mediante bombeamento dentro de uma unidade chamada acumulador. O acumulador é situado no final do canhão da extrusora onde segue o enchimento com material fundido; um acumulador para um parison com um diâmetro de
até 400 mm (16“) pode conter 19,5kg (43 libras) de PE e pode ter um volume de expulsão de 25 litros (5,5 galões) de PE. Quando completo, a rosca pára de girar e um pistão força o material do ferramental (ou bocal) rapidamente (20 kg podem ser ejetados em aproximadamente 3 segundos). Esticadores podem ser utilizados para alargar a base do parison antes da moldagem por sopro; um sopro na parte inferior é a regra. Com este processo, é possível um controle axial e/ou radial da espessura da parede (algumas máquinas utilizam uma rosca reciprocante para o depósito do material na parte frontal do cilindro de injeção ou canhão, ao invés de um cabeçote acumulador). O cabeçote deve ser projetado para possibilitar uma distribuição uniforme de calor no material, isto é, uma distribuição uniforme da taxa de cisalhamento e temperatura da massa. Para alcançar estes objetivos o cabeçote pode incorporar várias características de projeto, como por exemplo, distribuidores de fluxo ou canais. O material que chega primeiro deve ser o primeiro a sair do cabeçote (FIFO), com a finalidade de minimizar problemas de decomposição ou degradação. Controladores de espessura de parede normalmente são utilizados na moldagem por extrusão e sopro com acumulação. Essas unidades podem controlar o processo inteiro, desse modo, quando o acumulador está completo o parison é ejetado, o molde será fechado e o acumulador é recarregado. Uma parte da energia para forçar o material do bocal é absorvida pela massa, e esta energia é liberada quando o parison é produzido; como resultado o parison encolhe ou recupera, ficando mais curto e grosso.
Pressões e velocidades Uma pressão suficiente deve ser disponível no pistão para poder produzir o parison na taxa apropriada. Isto significa, por exemplo, que uma pressão de 21 até 210 bar, ou 300 até 3000 libras por polegada deve ser disponível para PA66. A pressão real necessária depende do material, da temperatura do fundido, da perda de pressão dentro do cabeçote e da abertura do bocal. Caso a resistência do fluxo seja muito alta, a utilização de uma força excessiva pode forçar os lábios do bocal, resultando numa perda de controle do programador da espessura da parede do parison. Velocidades excessivamente lentas do êmbolo de expulsão podem provocar um alongamento do parison e distribuição defeituosa de parede do mesmo. Estas velocidades lentas também permitem a cristalização parcial na superfície de um material termoplástico semi-cristalino, antes do fechamento do molde, influindo no acabamento da superfície do produto. A força de fechamento necessária depende da área projetada do artigo e da pressão de inflação. Uma máquina para moldagem por sopro com acumulador, com capacidade para 16 litros, pode ter uma rosca com 90mm de diâmetro e uma força de fechamento do molde de 750kN ou 75 toneladas; as placas de fechamento podem ser de 1600mm x 600mm(VxH)-a dimensão vertical das placas de fechamento é indicada antes da dimensão horizontal numa máquina especificada.
Produtos de moldagem por extrusão e sopro com acumulação Recipientes grandes ou tambores de 180 litros de capacidade, por exemplo, podem ser produzidos pela moldagem por extrusão e sopro com acumulação. Para obter as
Figura 2 Diagrama do cabeçote acumulador da Bekum. propriedades requeridas no produto acabado (por exemplo, rigidez e resistência a deformação) é necessário empregar em muitos casos um plástico de alto peso mole-cular, como polietileno de alto peso molecular e alta densidade (APM-PEAD ou PEAD-APM). Transporte automático para unidades de rebarbagem (estampagem mediante punções) e testes de estanqueidade on-line são possíveis. Moagem automática de rebarbas, misturas com material virgem e reciclagem são utilizadas freqüentemente. Um mercado significativo para a indústria de moldagem por sopro é a indústria automotiva, por exemplo, produtos como dutos de ar e pára-choques de carros estão sendo produzidos pela moldagem por extrusão e sopro com acumulação utilizando ou-tros materiais que PEAD. Termoplásticos de engenharia, como ABS estão sendo processados por este método. Coextrusão também é possível e está sendo desenvolvida atualmente. Alguns produtos são moldados por sopro usando um processo com ar enclausurado. Neste sistema, o fundo do parison é selado primeiramente por réguas de prensagem, o ar é introduzido, a parte superior do parison é selada em seguida por réguas e o molde fecha; este procedimento de aperto permite a formação de um artigo relativamente raso.
Pseudoplasticidade e instabilidade Em muitos casos os plásticos se comportam como pseudoplásticos, isto quer dizer que eles se tornam menos viscosos (com maior facilidade de fluxo) quando eles sao movimentados rapidamente. A viscosidade de materiais plásticos diminui facilmente quando a taxa de cisalhamento aumenta e a produção do parison se torna mais fácil (aumentar a temperatura do fundido também diminui a pressão necessária, para manter uma certa taxa de fluxo). Em muitos materiais, porém, este aumento sofre uma interrupção; quando a taxa de cisalhamento está sendo aumentada é possível entrar numa região, na qual não existe mais uma correlação clara entre taxa de cisalhamento e tensão de cisalhamento. O fluxo se torna instável e imprevisível, é possível que a massa deslize e grude na parede. Um aumento adicional da taxa de cisalhamento tem como resultado uma outra mudança - o fluxo se torna estável novamente. A região de instabilidade deve ser evitada ou minimizada, mediante uma seleção de condições de processamento (operando nas temperaturas apropriadas) e pelo projeto adequado dos canais de fluxo no ferramental. Em bocais de aberturas variáveis, muitas vezes utilizados neste processo, a fronteira entre uma região e outra não deve ser cruzada durante a alteração da abertura do bocal. Devido aos múltiplos movimentos envolvidos e as altas taxas de produção do parison isto pode acontecer facilmente quando não se toma os devidos cuidados durante a fase do projeto do ferramental.
MOLDAGEM POR INJEÇÃO E SOPRO Apesar da moldagem por extrusão e sopro ainda ser o método mais significativo de produção, outro método - a moldagem por injeção e sopro - ocupa lugar importante na indústria de moldagem por sopro, e é normalmente utilizado quando a moldagem por extrusão e sopro não é adequada.
Pré-formas Em ambos os processos principais para a produção de componentes plásticos, o primeiro passo envolve a produção de uma mangueira, conhecida mais freqüentemente como parison na indústria de moldagem por extrusão e sopro (este termo é emprestado da indústria de vidro). Na indústria de moldagem por injeção e sopro esta man-gueira ou parison é denominada pré-forma, já que o produto possui uma forma determinada e é fechado em uma extremidade. As máquinas utilizadas na maioria das vezes para moldar a pré-forma por injeção são máquinas in-line com roscas reciprocantes.
Descrição do processo A mangueira quente (pré-forma) é produzida por moldagem por cima de um pino de aço (núcleo) que se encontra dentro de um molde aquecido, denominado estação de injeção. Quando ainda quente, o pino e a pré-forma são transferidos para a estação de sopro, onde segue o sopro do artigo no molde final. O pino com o artigo soprado são transferidos, em
seguida, para uma outra estação para serem ejetados; isto numa máquina de três estações. As três operações acontecem simultaneamente.
Variações de processo A maioria das máquinas são baseadas na seqüência de operação tal como apresentada na DESCRIÇÃO DO PROCESSO acima. Porém, existem também máquinas de três e quatro estações com cavidades e pinos múltiplos; a quarta estação é utilizada como estação adicional para o condicionamento térmico dos pinos. Pela mudança da seqüência esta estação adicional pode ser usada como estação de condicionamento de pré-formas. Várias técnicas são utilizadas para a transferência do parison, como sistemas de rotação dos moldes do tipo horizontal e vertical. Alguns processos produzem as pré-formas (parisons), que são refrigeradas e estocadas em seguida para serem transportadas para uma estação de embalagem, com a finalidade de soprá-los posteriormente. Este processo necessita de uma estação de reaquecimento e de uma estação de condicionamento térmico para a pré-forma. Em outros processos o parison é estirado antes do sopro para possibilitar uma orientação molecular diferente no artigo moldado.
Produtos de moldagem por injeção e sopro Os produtos de moldagem por injeção e sopro são muitos e variados, uma vez que o processo e os materiais utilizados são desenvolvidos continuamente. Este processo não é uma substituição para moldagem por extrusão e sopro, mas parece ser mais adequado para recipientes relativamente pequenos (menos de 0,5 litros ou 0,8 pts. de capacidade); particularmente quando estes recipientes devem ser produzidos em quantidades muito grandes (aproximadamente 1 milhão por ano). Uma razão para isso são os altos custos do equipamento e ferramental. A maior parte dos componentes produzidos por injeção e sopro são recipientes como, por exemplo, frascos e jarras - particularmente jarras de boca larga. Como estes recipientes servem como substitutos de vidro, os plásticos utilizados são materiais transparentes, por exemplo, PS. Copolímeros de PP também estão sendo empregados de maneira crescente neste processo, devido à maior tenacidade deste tipo de material. Como é possível produzir componentes que não necessitam de rebarbagem e portanto não existe contaminação na parte interna, os produtos de moldagem por injeção e sopro são utilizados freqüentemente na indústria farmacêutica e cosmética. Em muitos casos, tais recipientes são projetados para usar um selo reutilizável (uma tampa ou capa), e este é produzido quase sempre mediante moldagem por injeção. Substitutos de latas para a embalagem de bebidas carbonatadas (soft drinks) são produzidos agora de PET. Um desenvolvimento futuro nesta área provavelmente dependerá de considerações de reciclagem.
Vantagens e desvantagens Descrevemos abaixo os pontos positivos e negativos deste processo, em comparação com a moldagem por extrusão e sopro utilizada mais freqüentemente.
Vantagens Os recipientes possuem um alto brilho e excelente transparência. Como a pré-forma é moldada por injeção, um dimensionamento de alta qualidade é possível (particularmente na área do gargalo) e uma boa repetibilidade é garantida. Os gargalos dos frascos podem ser moldados dentro de uma gama ampla de formas e tamanhos, com muita precisão e isentos de rebarbas. A espessura de parede do produto final pode ser pré-determinada mediante dimensionamento da pré-forma. Não existem emendas ou marcas de esmagamento, uma vez que o processo de moldagem está providenciando uma mangueira sem emenda. Dada a orientação molecular produzida pelo estágio de moldagem por injeção, o produto muitas vezes possui propriedades melhores de resistência; isto pode significar, que uma composição mais barata pode ser usada com alguns materiais plásticos (a orientação pode ser reforçada deliberadamente quando se utiliza o processo conhecido como moldagem por injeção e sopro com estiramento). Quando empregado de forma correta a moldagem por injeção e sopro é isenta de rebarbas, portanto equipamento complementar(granuladores ou misturadores, mais o espaço utilizado) não é necessário. A eliminação de rebarbas melhora a consistência do produto, isto significa também que o produto não é estragado por contaminação de material reciclado. As máquinas normalmente possuem um grau de automação avan-çado reduzindo a necessidade de trabalho manual.
Desvantagens O custo do equipamento é alto devido a necessidade de uma máquina de injeção, em conjunto com um molde de injeção de alto custo, um molde de sopro e vários jogos de pinos de sopro (por exemplo, 3 jogos) para cada cavidade. Máquinas de moldagem por injeção também necessitam de um ajuste apropriado e pessoal especializado, com experiência em moldagem por injeção, que não é sempre disponível numa fábrica de moldagem por sopro. Normalmente existe apenas uma abertura no produto produzido pela retirada do pino (núcleo) de aço, deste modo, a abertura é localizada no centro do recipiente. Normalmente, o furo do gargalo possui um diâmetro mínimo de 6mm a 8mm, já que o pino do núcleo deve ser rígido o bastante para resistir às forcas de moldagem por injeção, e grande o suficiente para permitir a passagem de ar de sopro. A relação dos diâmetros gargalo/corpo do recipiente normalmente não excede 1:10, e o acréscimo relativo no sopro é 4:1. A relação de largura e profundidade em recipientes ovais ou retangulares deve ser menor que 2,5:1.
Configuração de produtos e máquinas Como em máquinas de injeção, as máquinas de injeção e sopro são classificadas pelo tamanho da unidade de fechamento, de modo que podemos ter por exemplo, máquinas de 200, 400, e 1000 kN. Como 1 kN corresponde à aproximadamente 0,1 toneladas estes números apresentam uma força de fechamento de 20, 40 e 100 toneladas. Uma máquina de 200 kN poderia produzir, por exemplo, recipientes de 5 ml (0,18 fl.oz.) em produção óctupla, ou recipientes de 350 ml (12,3 fl.oz.) em produção simples. Uma máquina de 400
kN pode produzir recipientes de 5 ml num molde de 12 cavidades, ou um recipiente de 1 litro (1000 ml ou 35 fl.oz.) em produção simples. A máquina com força de fechamento de 1000 kN pode produzir recipientes de 50 ml num molde de 12 cavidades, ou recipientes de 1,5 litros (1500 ml ou 2,6 pts.) em produção simples.
Tipos de máquinas As estações de injeção são baseadas em unidades de rosca única, tipo in-line, nas quais um tipo de rosca é utilizado para a maioria de materiais como PE, PS, PP e PC. Para materiais como PVC, PET e do tipo PAN roscas especiais estão sendo empregadas. Como em máquinas de moldagem por injeção, as máquinas de injeção e sopro são acionadas hidraulicamente e capazes de ajustes e reajustes bastante precisos mediante cartelas, fitas ou Eproms. Sistemas de controle de processo (velocidade de injeção e controle de pressões hidráulicas) são utilizados na maioria dos casos.
MOLDAGEM POR SOPRO E ESTIRAMENTO Moldagem por sopro e estiramento envolve a produção de uma pré-forma, condicionamento térmico da pré-forma, estiramento do parison (pré-forma) no sentido longitudinal e em seguida estiramento radial durante o sopro. Ambos os processos, isto é, a produção dentro de uma mesma máquina e a produção em dois estágios estão sendo utilizados co-mercialmente.
Orientação biaxial Numa descrição anterior (veja INTRODUÇÃO À MOLDAGEM POR SOPRO) foi mencionada que a resistência de PET pode ser melhorada consideravelmente por orientação (estiramento do parison antes do sopro). Este tratamento causa a orientação biaxial das moléculas do plástico, após a orientação na outra direção, introduzida pelo estágio de sopro. Orientação biaxial significa duas direções de orientação; as moléculas são alinhadas em duas direções, e esta orientação melhora a resistência da carga. O material plástico é estirado biaxialmente e deformado dentro de uma faixa estreita de temperatura, que é situada levemente acima da temperatura de amolecimento. Logo após, segue uma refrigeração rápida, de modo que a orientação molecular seja congelada dentro do produto acabado. O estágio de condicionamento térmico, apresenta um papel vital neste processo, e é particularmente crítico para materiais termoplásticos semi-cristalinos.
ESBM Estas iniciais significam um processo conhecido como “moldagem por extrusão e sopro com estiramento”, conforme o termo inglês “extrusion stretch blow molding”. A resistência de um material, por exemplo, PVC pode ser melhorada dramaticamente por orientação (estiramento do parison antes do sopro), e isto significa que uma composição de menor custo pode ser utilizada para um determinado produto, devido ao fato de que a adição de
um agente modificador de impacto dispendioso pode ser reduzido de 12% para 1%. O peso do recipiente também pode ser diminuído consideravelmente porque uma quantidade menor de material é necessária. O PVC não suporta um conteúdo tão alto de gás (como por exemplo, dioxido de carbono), ou pressões como PET e nem é tão impermeável. Porém, PVC é termoelástico dentro de uma faixa ampla de temperatura, e a partir deste ponto de vista é um bom material para este processo. Ele também não necessita de uma secagem extensa como PET. Em comparação à moldagem por injeção e sopro com estiramento, o processo ESBM é uma técnica mais simples e mais fácil de dominar. A forma e a espessura de parede do frasco acabado podem ser alteradas sem alterar a configuração da pré-forma. Uma programação do parison normalmente não é necessária devido ao fato de que um controle da espessura de parede é possível mediante alteração da temperatura de processo. O processo não pode ser aplicado em recipientes com alça.
PVC ESBM Uma maneira de alcançar a orientação desejada em condições econômicas dentro de uma máquina é a seguinte: a pré-forma é soprada na faixa termoplástica, soldada na base e a rebarba é removida. O gargalo é calibrado ou soprado com uma cabeça perdida. Caso um gargalo calibrado tenha sido produzido, a rebarba do gargalo é removida. Em seguida a préforma é submetida a um condicionamento térmico, dentro de um molde de cobre-berilio que possui várias zonas de temperatura; isto permite um con-trole de temperatura preciso das regiões da pré-forma. E significa também que uma programação do parison em muitos casos não é necessária. A pré-forma temperada é transferida para o molde de sopro, onde o parison é estirado para aproximadamente 1,5 vezes de seu comprimento original, mediante um pino de estiramento operado hidraulicamente, dentro de uma faixa de temperatura de 90 até 105°C. Esta operação pode ser feita utilizando um estágio de pré-sopro adicional, caso necessário, antes da operação de sopro final. O produto submetido a este processo é denominado OPVC, significando PVC orientado.
Produção múltipla de parisons Uma única extrusora pode ser utilizada para produzir mais de um parison, ou por exemplo, duas extrusoras podem ser colocadas lado a lado, de modo que dois parisons são produzidos ao mesmo tempo. Este último sistema apresenta uma maneira muito eficiente de produzir frascos, uma vez que uma alta produção pode ser alcançada num espaço menor, e a possibilidade de decomposição ou degradação é minimizada. Duas extrusoras, cada uma equipada com um cabecote de fluxo central, produzem um parison continuamente. Os carros se movimentam hidraulicamente num plano inclinado (inclinação de 15°) para apanhar o parison e deslocá-lo, completando a seqüência de produção. O movimento dos carros segue alternadamente para cima e para baixo. Cada carro é equipado com as seguintes unidades: (a) o primeiro molde com a sua unidade de fechamento, (b) o molde de acabamento com unidade de fechamento, (c) a unidade de transferência para transferir os frascos acabados para uma esteira transportadora. Quando um carro se encontra em posição superior o primeiro molde recebe o parison, apertando-o e soldando-o na base para produzir uma pré-forma predeterminada.Com este carro em
posição inferior o molde de acabamento recebe a pré-forma para o estiramento, isto é, a orientação longitudinal e o sopro do artigo final. Quando o produto é rígido suficiente, o mesmo é transferido para uma esteira transportadora para refrigeração suplementar e embalagem. Este processo pode ser feito automaticamente.
Temperatura e distribuição de temperatura A temperatura e distribuição de temperatura no parison durante o processo de estiramento é muito importante, já que estes parâmetros ajudam no controle da orientação do produto e em seções diferentes do produto. Para um vaso pressurizado a resistência na seção circunferencial poderia ser configurado com o valor duplo da resistência na direção longitudinal. Caso uma resistência maior contra empilhamento for necessária, a resistência longitudinal pode ser aumentada, pelo controle do grau de estiramento/orientação nesta direção. Portanto, é possível controlar a qualidade do produto neste processo, levando-se em conta uma perda em termos de duração de tempo de condicionamento e menor produção.
Processamento de tubos Estes processos são utilizados para PP uma vez que a faixa de temperatura termoelástica usada na orientação é muito estreita, e por ser PP um material termoplástico semicristalino. A aplicação de orientação biaxial no PP porém, possibilita um peso reduzido do produto, aumento de transparência e um melhoramento da elasticidade em temperaturas baixas. A isenção de elasticidade em temperaturas baixas pode ser um problema em homopolímero de PP, o ponto forte deste material comparado com copolímero de PP é o baixo custo. No processo, um tubo de parede grossa é extrudado primeiramente, este pode ser calibrado e controlado com precisão. Após a refrigeração e, caso necessário, armazenamento e transporte, o tubo é reaquecido para uma temperatura muito precisa; isto pode significar períodos prolongados no forno de reaquecimento. O tubo extrudado e temperado é alimentado continuamente dentro de uma máquina de estiramento e sopro para ser estirado, cortado e puxado (para o estiramento longitudinal) e soprado em seguida. O estiramento da pré-forma permite uma orientação na área do gargalo e na base antes do sopro. Em outros processos o tubo é cortado antes do reaquecimento.
Moldagem por injeção e sopro com estiramento Processo associado com PET e usado para a embalagem de bebidas carbonatadas (por exemplo, refrigerante). Processos de um ou dois estágios estão sendo utilizados. Em caso de utilização do de dois estágios existe a possibilidade de relaxamento da pré-forma moldada por injeção, com isso espera-se que elementos voláteis expostos ao tempo sofram uma difusão na pré-forma. As pré-formas de parede grossa (parison) são moldadas por injeção em moldes de múltiplas cavidades a taxas elevadas de produção (veja MOLDAGEM POR INJEÇÃO E SOPRO). No processo de um estágio a pré-forma é reaquecida até a temperatura de estiramento, após a refrigeração apropriada das camadas externas (mediante contato com a cavidade do molde ou numa estação de condicionamento). O restante do tratamento é igual como descrito em ESBM. O processo
de dois estágios permite maior flexibilidade de produção - a pré-forma pode ser produzida em um local e soprada em outro. Processos de um estágio não permitem uma produção tão alta, mas economizam energia, já que a parte de reaquecimento pode ser evitada.
MOLDAGEM POR COEXTRUSÃO E SOPRO Este processo necessita de equipamento capaz de produzir vários parisons sobrepostos para a extrusão de um parison de múltiplas camadas. Quer dizer, o parison final é composto de várias camadas de plástico.
Monoextrusão e coextrusão Monoextrusão, também conhecido como extrusão de uma camada, significa o processo onde apenas um material plástico é extrudado. Coextrusão, em termos exatos, significa o processo em que dois materiais plásticos são extrudados, porém este termo também é utilizado na extrusão de dois ou mais materiais.
Diferenças entre plásticos Permeação é uma função de materiais, projeto e método de processamento. Os coeficientes de permeabilidade dos plásticos podem variar dentro de uma gama de valores para um gás determinado, e a permeabilidade de um material plástico determinado pode variar para gases diferentes. Dificilmente um material plástico apresenta uma boa barreira, tanto contra oxigênio, como contra vapor de água, sendo de baixo custo ao mesmo tempo. Este fato provocou a utilização crescente de extrudados de várias camadas e o emprego de coberturas. Os fatores mais significativos no projeto de embalagens, que tem influência sobre a taxa de permeação, são a relação de superfície e volume, como também a espessura de parede do recipiente; uma relação menor e maior espessura de parede diminui a taxa de permeação. O emprego crescente de matéria-prima, porém, aumenta os custos. O método de moldagem pode influenciar a taxa de permeação, como também a cristalinidade ou a orientação do material termoplástico; com o crescimento de um destes fatores a permeabilidade fica mais baixa.
Melhoramento da permeabillidade A finalidade principal da moldagem por coextrusão e sopro é o melhoramento das propriedades de barreira (a permeabilidade). A permeabilidade pode ser melhorada principalmente contra oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO2) e vapor de água (H2O). Materiais plásticos que reduzem a permeabilidade são EVOH, PAN e PA. O material transparente copolímero de etileno vinílico (EVOH ou EVAL) muitas vezes é utilizado para a camada de barreira para melhorar a permeabilidade contra oxigênio e dióxido de carbono. Poliolefinas são utilizadas na maioria dos casos para as camadas principais de construção do recipiente, devido ao fato destes materiais plásticos apresentarem um custo relativamente baixo e possuírem boa resistência contra umidade. Em alguns produtos existe uma camada de enchimento, feita de material reciclado, como por exemplo, PE preto ou material de coextrusão reciclado das rebarbas do gargalo e do fundo do frasco. Uma
camada deste tipo pode atingir a proporção de apro-ximadamente 80% do material total utilizado. Em muitos casos as camadas separadas não possuem uma adesão natural em relação às outras e poderiam descascar durante o serviço. Para prevenir isto, agentes
Figura 3 Diagramas dos Cabeçotes de Coextrusão (Origem Bekum) adesivos ou camadas adesivas são utilizadas, muitas vezes, como camadas intermediárias (veja também PERMEABILIDADE CONTRA GASES, VAPORES E LÍQUIDOS).
Outras razões para a coextrusão A razão principal para o uso da coextrusão (co-ex) é o melhoramento da permeabili-dade. Porém, este processo é utilizado também por outras razões, já que o emprego de mais de uma camada pode economizar material plástico e materiais para pigmentação (coloração). Por exemplo, em alguns casos pode ser necessário somente colorir a parte externa do recipiente. Em outros casos, com a utilização de pigmentos perolados na camada externa, a remoção deste pigmento na parte interna melhora a qualidade da solda. Colocando rebarbas ou material reciclado como camada de enchimento a vantagem é obvia e é uma maneira de recuperar recipientes de plástico. A aparência de um frasco feito de uma poliolefina, por exemplo, pode ser melhorada com a utilização de uma camada externa de PA, e esta camada melhora a qualidade de impressão.
Camadas de adesão Cada uma das camadas de um produto coextrudado tem uma função específica, co-mo por exemplo, uma camada de barreira contra oxigênio, uma camada resistente ao calor e uma camada em contato com o alimento que recebeu aprovação química. A chave de sucesso de tais combinações é uma boa adesão entre as mesmas. Se não e-xistir uma adesão adequada entre elas, o conteúdo pode penetrar até a camada interna da poliolefina (PO), antes de ser
impedido pela camada de barreira. O conteúdo estaria preso entre as camadas neste caso. Com a finalidade de melhorar essa adesão, agentes de acoplamento (CA) ou camadas de acoplamento (TL) muitas vezes são utilizados como camadas intermediárias. A espessura mínima destas camadas normalmente é de 20 até 30 micra (aproximadamente 0,001 polegadas). As camadas de acoplamento podem ser feitas de um PO de baixo peso molecular modificado quimicamente, para maior afinidade com as camadas funcionais. Não existe uma camada de adesão universal, portanto camadas de acoplamento separadas poderiam ser necessárias para cada combinação de material. Existem programas de computador, por exemplo, da DuPont, para ajudar na seleção de camadas de acoplamento.
Combinações de materiais Para alcançar a combinação de propriedades desejadas, tal como rigidez, resistência ao calor e impermeabilidade contra oxigênio e umidade, são empregados os materiais plásticos de multicamada relacionados abaixo. Uma camada de PO muitas vezes é usada na parte interna do recipiente para proteger a camada de EVOH, que é sensível à umidade do conteúdo (que em muitos casos contém água). Algumas camadas de EVOH contém agentes de desidratação com a mesma finalidade. PO/TL/EVOH/TL/PO - esta combinação de 5 camadas necessitaria de 3 extrusoras, alimentando um ferramental (cabeçote) comum para produzir uma combinação simé-trica de material. PP/TL/EVOH/TL/RECICLADO/PP - esta combinação de 6 camadas necessitaria de 4 extrusoras, alimentando o mesmo ferramental para produzir uma combinação simé-trica de material. PP/RECICLADO/TL/EVOH/TL/PP - os mesmos critérios se aplicariam a esta combinação. PA/TL/PEAD - esta combinação de 3 camadas necessitaria de 3 extrusoras, alimentando o mesmo ferramental para produzir este material. PA/TL/RECICLADO/PEAD PP/TL/EVOH/TL/PC - com PC (policarbonato) na parte externa o recipiente possui uma aparência similar ao vidro, porém com excelente resistência ao impacto. EVOH/TL/RECICLADO/PEAD PEAD/TL/EVOH/TL/RECICLADO/PEAD PEAD/TL/EVOH/TL/EVOH/TL/PEAD PEAD/TL/RECICLADO/PA PEAD/TL/PA/TL/RECICLADO/PEAD Tanto o custo, quanto o desempenho, condições de enchimento, propriedades mecânicas, características visuais e facilidade de produção devem ser considerados. PP é utilizado para aplicações de enchimento à quente, PEAD onde este enchimento não é necessário. Para melhorar o brilho em PEAD, uma camada de PEBD poderia ser aplicada. Como estas duas camadas são compatíveis, uma camada de TL não é necessária. Combinações de camadas triplas de EVOH ou PA em contato com al imentos não são utilizadas, porque estes materiais absorvem água. Recipientes transpa-rentes com propriedades mecânicas e térmicas excelentes podem ser obtidos mediante as combinações de PC/PET/PC ou PC/PETP/PC. Nestes casos o uso de TL não é necessário, já que todos estes materiais são
de poliéster e possuem boa aderência (o PC proporciona propriedades mecânicas e térmicas excelentes, e o PET proporciona as propriedades de barreira).
Os cabeçotes O componente principal para produzir a estrutura multicamada é o cabeçote de coextrusão (tipo anular). Quando o cabeçote utiliza quatro materiais que são compostos de seis camadas, o mesmo pode ser denominado de “cabeçote 4M6L”. A espessura de cada camada é controlada pela rotação da extrusora, que extrusa o material através do cabeçote. Cada material utilizado terá a sua própria temperatura de plastificação - isto é possível porque os vários fluxos são combinados a alturas diferentes dentro do cabeçote. Exemplos de temperaturas de plastificação: para EVAL-180 até 200°C (356 até 392°F), PC-240 até 260°C (464 até 500°F), e PP-210 até 220°C (410 até 428°F). A fenda entre o bocal e o núcleo é usada para ajustar a espessura do parison. O parison, uma vez produzido, se comporta como um parison simples, portanto, é possível a programação do mesmo. Se PA for usado em uma das camadas será necessário empregar uma faca quente.
Aplicações Na indústria alimentícia, que é um consumidor maior, a grande parte dos reci-pientes coextrudados tem um volume de 1 litro (1.75 pts.) ou menos. Estes recipientes são usados muitas vezes para a embalagem de sucos de frutas ou molhos. Na indústria de embalagem o comportamento organoléptico é importante; quer dizer, uma alteração do gosto causada pela absorção de elementos como oxigênio ou água. Se uma embalagem deve apresentar uma vida de armazenamento determinada para o conteúdo, é necessário conhecer a taxa de acesso de oxigênio ou água que pode ser tolerada pelo produto, antes de acontecer uma alteração significativa de gosto. Embalagens de produtos químicos prometem ser uma área de aplicação significativa, estas embalagens no momento possuem um volume de 5 a 10 litros de capacidade. Em tais aplicações propriedades de estabilidade dimensional e resistência são importantes; assim como, testes de queda a temperaturas baixas (por exemplo -18°C), testes de estabilidade dimensional e testes de empilhamento. Apesar do fato de um volume de 10 litros (2,2 galões) ser normalmente o tamanho máximo para um reci-piente coextrudado, os mesmos já foram produzidos em tamanhos até 1000 litros (220 galões). Quando a camada de barreira se encontra do lado externo do recipiente um destacamento pode ser o caso. Isto pode ser definido como perda do produto ou perda parcial do produto para uma camada interior de um recipiente coextrudado. Este fenômeno pode ser o resultado da perda de adesão da camada. A camada de barreira pode estar na parte externa do recipiente para obter vantagem de, por exemplo, boa aparência e resistência à abrasão de um material como PA. Em caso de uma camada de barreira externa em um recipiente coextrudado de 3 camadas, normalmente a solda do fundo é de boa qualidade porque esta é feita pela base de PE.
Controle de qualidade
É necessário um controle da espessura de cada camada. Isto poderia ser feito pelo corte de um recipiente, separação de uma secção e pela medição da espessura de cada camada com um microscópio; isto é útil durante o desenvolvimento de um produto ou um processo. Uma vez em produção, uma bexiga poderia ser produzida numa área sem utilização, e esta bexiga poderia ser removida e medida automaticamente mediante um microscópio com operação automática e um sistema de uma câmara operada por um microprocessador. Uma outra maneira usada mais comumente é a anotação das condições que garantem a produção de um produto aceitável, presumindo-se que, caso as condições permaneçam dentro dos limites especificados, o produto também será aceitável. As condições que devem ser monitoradas são a corrente do motor de cada extrusora, as pressões, temperaturas e condições similares. Estas medições poderiam ser parte de um pacote de controle de qualidade. Devido aos problemas associados com à decomposição ou degradação em caso de reutilização, existe agora interesse em filtração contínua da massa na coextrusão. Mas, pelas limitações de espaço, isso não é tão fácil como parece.
SEGURANÇA Esta seção foi escrita para ajudar o operador de uma máquina sopradora a executar os trabalhos de maneira segura. A descrição a seguir não apresenta todos os perigos, é apenas um guia geral; lembre-se de que segurança é responsabilidade de todos. É muito importante que todas as pessoas envolvidas no processo de moldagem por sopro reco-nheçam os possíveis perigos. Quer dizer, segurança, treinamento e educação são muito importantes.
Máquina nova Antes da instalação ou do início de operação de uma nova máquina, uma pessoa responsável deve verificar se ela é aceitável do ponto de vista de segurança, e se está em conformidade com as normas locais e nacionais. Isto quer dizer que se deve prestar atenção aos avisos do fornecedor da máquina e das autoridades locais e governamentais. A associação ou federação de plásticos local oferece conselhos úteis sobre os contatos necessários e os códigos a serem seguidos na prática. Qualquer norma da legislação deve ser considerada como o mínimo necessário. É muito importante assegurar que uma atitude de responsabilidade e bom senso é dever de todos os envolvidos com o processo de moldagem por sopro.
Queimaduras Máquinas de sopro operam a temperaturas acima da temperatura de água fervendo, e como qualquer temperatura maior que 60°C, ou 140°F é desagradável ao toque. Queimaduras devem ser reconhecidas como uma causa comum de acidentes nas indústrias de processamento por extrusão e moldagem por sopro. Esta é uma das razões pelas quais o cilindro da extrusora ou canhão é protegido por uma cobertura ou proteção, que como qualquer outra proteção não deve ser removida ou aberta sem necessidade.
Fumaça Materiais plásticos (resinas) são materiais orgânicos com alto teor de calor específico e baixa estabilidade térmica. Nas temperaturas de extrusão eles podem estar sujeitos à degradação e soltar odores desagradáveis e irritantes pela massa que contém um alto grau de energia. A área de trabalho, especialmente acima do bocal ou saída do plástico, deve ser bem ventilada, uma vez que qualquer fumaça deve ser tratada como perigosa e não deve ser inalada. É necessário tomar os devidos cuidados para que a massa quente não entre em contato com a pele, a resina quente funciona como adesivo e pode ser muito difícil de remover, levando a queimaduras severas. Caso uma massa fundida quente estiver sendo produzida, por exemplo, durante uma descarga de material, esta substância deve ser removida com segurança e rapidez sem deixar depósitos. Um grande acúmulo de material plástico pode permanecer quente por um tempo prolongado e até começar a pegar fogo. Tais depósitos devem ser refri-gerados em água fria inicialmente.
Decomposição da resina Resinas são materiais orgânicos que possuem baixa estabilidade térmica. Elas podem se degradar facilmente nas temperaturas de extrusão utilizadas para soltar odores desagradáveis e irritantes, e, quando superaquecidas, podem produzir uma quantia considerável de gás. Estes gases não devem ser inalados e caso fiquem presos dentro da extrusora ou cabeçote, sérios acidentes podem ser provocados. É possível que a resina quente seja expulsa do cabeçote, ou até do funil de alimentação - nos piores casos poderia causar uma explosão, rompendo, por exemplo, os parafusos do bocal do cabeçote. Portanto, sempre é aconselhável tomar os devidos cuidados e seguir as instruções corretas de operação, especialmente durante o início de operação da moldagem por sopro. Verifique se a área de trabalho é bem ventilada, porque a fumaça de materiais plásticos quentes prejudicam a saúde. Muitos dos gases produzidos são tóxicos, por isso não vale a pena se arriscar.
Sistemas de fechamento Apesar do fato de as forças de fechamento envolvidas na moldagem por sopro serem consideravelmente menores que aquelas usadas na moldagem por injeção, não se deve imaginar que uma máquina sopradora não é perigosa. Ao contrário, os moldes se movimentam numa velocidade alta, apresentando perigos potenciais de ferimentos, mesmo em máquinas pequenas. Portanto, é necessário deixar as portas de segurança fecha-das e não operar a máquina com portas abertas. Em máquinas com cabeçotes acumuladores existe o problema adicional da expulsão de quantidades grandes de material plástico quente em altas velocidades. Nunca assuma uma posição na qual é possível entrar em contato com este material perigoso.
Rolos Rolos são utilizados largamente nos processos de extrusão, por exemplo, rolos revestidos de borracha estão sendo usados para puxar e rolos de aço para refrigerar. Estes rolos também são empregados às vezes em fábricas de moldagem por sopro, por exemplo, em equipamento destinado ao transporte de produtos de moldagem por sopro. Rolos são especialmente perigosos quando eles operam em pares. A fenda entre estes rolos é muito perigosa, devido à possibilidade de esmagar os dedos ou de puxar a roupa, causando ferimentos graves. Tais fendas devem ser protegidas, mas mesmo com proteção os devidos cuidados são necessários. Se você tem cabelo comprido, o mesmo deve ser coberto. Gravata e roupa solta não devem ser utilizadas por causa de perigo de acidente. Seja particularmente cuidadoso em caso de usar luvas, estas também podem ficar presas, é recomendável manter as luvas tão pequenas quanto possível, cortando as partes salientes. Procure aprender uma técnica de início de traba-lho para evitar a possibilidade de ocorrer acidentes com as mãos nestas fendas e, principalmente, procure saber o que fazer quando alguma coisa ou alguém ficar preso. Isto quer dizer, como parar a máquina numa emergência, como liberar ou abrir a fenda etc.
Roscas Normalmente a única parte visível da rosca, do ponto de vista do operador, é a parte exposta quando a extrusora está sem material, isto é, na base do funil de alimentação. Esta parte parece bastante inofensiva, porém pode ser muito perigosa, porque, se tocada, pode cortar os dedos. Portanto, mantenha as mãos fora do funil de alimentação, quando a rosca estiver em movimento e somente entrar nesta área quando você tiver certeza de que é seguro. Isto é, quando a rosca parou de girar, a força foi desconectada e a máquina está totalmente isolada. Para proteger a rosca, que é um componente caro, não coloque ferramentas metálicas dentro do funil quando a mesma estiver em movimento. Deve existir uma proteção entre a base do funil de alimentação e a rosca (para prevenir ferimentos dos dedos) e a rosca não deve estar em movimento quando o funil estiver sendo removido. Se existir uma ponta de material acumulado dentro do funil, esta deve ser removida mediante uma vara do mesmo material que está sendo processado.
Outros equipamentos Equipamentos de corte, moagem e serras etc. naturalmente devem ser bem guardados. Os únicos perigos que existem normalmente aparecem quando as regras de segurança são ignoradas. Nunca se aproxime por cima de um equipamento em movimento e nunca remova uma proteção, ou tente eliminá-la. Se você foi autorizado especialmente para executar este tipo de trabalho, assegure-se de que o equipamento está travado no modo sem movimento, e de que a alimentação da energia elétrica foi interrompida.
Proteções
Proteções guardam muitos componentes mecânicos, elétricos e unidades de aqueci-mento contra perigos e devem ficar no seu lugar de destino. Lembre-se de que elas estão ali para a sua proteção. Proteções que cobrem as correias dos motores do equipamento de processo evitam que membros do corpo sejam apanhados e portanto ferimentos dolorosos. A colocação de proteções em máquinas é uma maneira de tornar o processo mais seguro, porém a dependência deste equipamento não deve chegar ao ponto de evitar inspeção, manutenção ou treinamento.
Equipamento elétrico Como em muitos outros itens da vida moderna, as máquinas de sopro são alimentadas por energia elétrica. A maioria dos equipamentos de extrusão é aquecida por resistências elétricas e acionadas por motores elétricos. A eletricidade é usada tão comumente que muitas vezes nos esquecemos dos perigos envolvidos. Os painéis de controle das máquinas em geral são mantidos fechados, para proteger o operador de entrar em contato com a unidade de alimentação principal de energia elétrica ou uma versão modificada da unidade de alimentação. Fique longe destes equipamentos, a não ser que você esteja autorizado a inspecionar, consertar ou ajustar estas unidades. Notifique imediatamente quaisquer cabos ou fios danificados e não faça mal uso dos fios de aterramento. Conectores ou plugs danificados também devem ser notificados.
Capítulo 2 PLÁSTICOS E POLÍMEROS Os plásticos comerciais, em sua maioria, também conhecidos na América do Norte como resinas, são baseados no elemento carbono e são feitos pela síntese de materiais brutos simples, baseados em petróleo. Estes materiais iniciais são chamados monômeros, e estes materiais simples de baixo peso molecular são aglomerados por um processo conhecido como polimerização para formar polímeros. Este termo significa que o produto final é composto de muitas unidades idênticas repetidas. Devido ao fato de o peso molecular final, ou da massa, ser tão alto, este material também é chamado de “alto polímeros”, ou macromoléculas. Todos os plásticos são polímeros, mas nem todos os polímeros são plásticos. Celulose é um polímero, porém não pode ser processada como um material plástico, a não ser que seja modificada. Um plástico é um polímero que é capaz de ser formado ou moldado sob condições de temperaturas e pressões moderadas. Existem duas categorias principais de plásticos, são os termoplásticos e termorrígidos. Produtos termoplásticos como, por exemplo, um produto de moldagem por injeção, podem ser amolecidos e moldados novamente, enquanto isso não é possível com os termorrígidos. Em termos de quantidade os termoplásticos são a categoria bem mais importante. Muitos plásticos, baseados em um monômero, são co-nhecidos como “homopolímeros”, outros baseados em dois monômeros são chamados de “copolímero”.
Plásticos amorfos e cristalinos
Materiais termoplásticos podem ser divididos em duas categorias principais; os materiais amorfos e os cristalinos. Um material termoplástico amorfo normalmente é um material duro, transparente e rígido com menor taxa de encolhimento e baixa resistência ao impacto. Um plástico cristalino também contém material amorfo e é chamado de material termoplástico semi-cristalino. Estes plásticos normalmente são mais tenazes e macios, mas podem ter uma temperatura mais alta de distorção ao calor que um material termoplástico amorfo. Os plásticos semi-cristalinos também são transparentes ou opacos, tem uma taxa maior de encolhimento e um alto teor de calor específico.
Propriedades de materiais Cada um dos muitos plásticos disponíveis é na realidade uma família de materiais que são diferentes, por exemplo, em peso molecular e distribuição de peso molecular. Isto quer dizer que é possível obter uma gama de propriedades em cada grupo de material. Qualquer propriedade relacionada na literatura deveria ser usada somente como guia geral. As propriedades dos plásticos também podem ser alteradas dramaticamente mediante as condições de processamento utilizadas e pelo uso de aditivos. Para muitos materiais, são disponíveis variações da fórmula básica mediante aditivos para dar, por exemplo, maior resistência ao calor ou a condições meteorológicas. Alguns fórmulas oferecem uma melhoria da resistência ao impacto ou facilidade de fluxo. Agentes modificadores de processamento e desempenho podem ser acrescentados, incluindo, por exemplo, agentes antiestáticos que podem fazer parte do masterbatch para coloração.
Formas de alimentação A máquina sopradora pode ser alimentada com plásticos (resinas) ou compostos de várias formas: o material pode ser um pó fino, material regranulado ou grãos. Quando o material é disponível em mais de uma forma de alimentação, podem ocorrer problemas se uma mistura de pó fino, material granulado ou grãos for usada. Em termos de eficiência de alimentação o granulado esférico (aproximadamente 3 mm de diâmetro) é o mais eficiente. Pó fino normalmente é a pior forma seguida por material regranulado, e nesta seqüência por granulado cortado em forma de cubos e por granulado cortado em forma de corda (granulado feito pelo corte de cordas de secção circular). Por razões boas e válidas máquinas de sopro são alimentadas muitas vezes com uma mistura de materiais plásticos e masterbatch. O uso de tais misturas, porém, pode acarretar problemas. É comum ocorrer uma leve diferença de cores entre máquinas diferentes; outro problema é a separação de masterbatch da resina no funil de alimentação.
DENOMINAÇÕES E ABREVIAÇÕES Denominações comuns A denominação da maioria dos termoplásticos começa com “poli”, e depois este termo, que significa “muito”, é seguido pelo nome antigo do momômero do qual o plástico é derivado, isto é, o nome da fonte de origem. Devido a esta prática temos deno-minações como poliestireno e polietileno para homopolímeros. Quando o nome de um material plástico
possui mais de uma palavra, parênteses podem ser colocados em volta das palavras, como por exemplo, poli (cloreto de vinila). Porém, esta prática não é universal, portanto se encontra o mesmo termo sem os parênteses, isto é “policloreto de vinila”. Denominações baseadas na fonte não são usadas universalmente, assim, nomes como “acetal” e “celulose” também podem ser encontrados. Outros sistemas mais lógicos de nomenclatura já foram propostos, mas até agora não foram adaptados.
Denominações alternativas Muitos plásticos são conhecidos por mais de um nome, por exemplo, acetais podem ser conhecidos como “poliformaldeido” ou “polioximetileno”. Quando isto acontece o(s) nome(s) alternativo(s) deve(m) ser relacionado(s) para possibilitar a referência cruzada. A utilização de nomes comerciais também é praticada, alguns destes nomes estão relacionados na Tabela 4.
Abreviações Devido à complexidade das denominações químicas para descrever polímeros, a referência comum na maioria dos casos são abreviações. Estas abreviações são apresentadas em forma de uma seqüência curta de letras maiúsculas; cada letra maiúscula indica uma parte do nome comum. Caso o nome do material plástico comece com “poli”, a primeira letra é “P”, e a outra letra é o derivado do monômero de origem. Nomes como “poliestireno” e “polietileno”, portanto, são abreviados com “PS” e “PE” (veja Tabela 1).
Algumas normas relevantes Muitas organizações de normalização, por exemplo, a organização inglesa British Standards Institution (BSI), a International Standards Organisation (ISO), e a American Society for Testing Materials (ASTM) editam normas para especificar quais letras devem ser usadas. Veja norma da ASTM D1600-86 (esta é a norma D1600 revisada e publicada em 1986), e chamada “Standard abbreviations of terms related to plastics” (abreviações normalizadas de termos relativos aos plásticos). Também existe uma norma britânica publicada em 1978 - veja BS 3502 1978; a norma ISO correspondente é ISO 1043 1978. Já existe uma norma mais atualizada, que é a ISO 1043-1, publicada em 1987 e chamada “Basic polymers and their special characteristics” (polímeros básicos e suas características especiais). O número desta norma é ISO 1043-1:1978(E). As nomenclaturas de borrachas e materiais similares são relacionadas na norma ISO 1629.
Abreviações normalizadas e sem normalização Deve se levar em conta que tanto abreviações normalizadas como sem normalização estão sendo usadas. Muitas vezes os materiais aparecem e são usados antes que uma organização de normalização estabeleça uma sugestão. Nestes casos uma abreviação sem normalização pode ser introduzida, ou mais de uma abreviação pode aparecer para o mesmo material. O elastômero termoplástico conhecido como elastômero polieter éster pode ser abreviado
como PEEL, ou como COPE (de copoliéster), ou como TEEE (de termoplástico elastômero éster éster), ou ainda como YBPO (uma sugestão norte-americana).
Regras geralmente reconhecidas Dadas às possibilidades de confusão foi sugerido que, quando forem utilizadas abreviações em publicações, a primeira referência no texto deve ser colocada entre parênteses com o nome por extenso na frente. Quando, por exemplo, poliestireno for mencionado pela primeira vez num artigo, deverá ser escrito como poliestireno (PS). Referências posteriores de tais palavras numa publicação podem levar apenas o nome da abreviação. Uma prática que está crescendo, particularmente dentro de companhias, é que um maior número de letras está sendo usado para identificar plásticos, com um mínimo de três letras, aparentemente para assimilar as necessidades de processamento eletrônico de dados. Quando solicitado para subtrair informações a partir de dados básicos, a solicitação pode ser mais específica, por exemplo, quando uma letra adicional é acrescentada ao polipropileno como R ou N especificando o termo PPR ou PPN invés de PP. Porém, em alguns sistemas existe o perigo de subtrair tudo que começa com PP (por exemplo, PPE e PPO), ao invés de simplesmente PP. Esta prática deve ser usada com precaução, devido ao fato da letra R ser usada para denominar um copolímero aleatório (random), portanto, PPR denomina precisamente um copolímero de PP - estes materiais estão sendo usados em moldagem por sopro. Poliestireno pode ser denominado como GPPS (poliestireno de uso geral ) ou como PS-GP. Uma outra prática que parece crescer novamente devido ao processamento de dados é a maneira de não colocar nada antes da abreviação básica do plástico, por exemplo, polietileno de baixa densidade seria denominado PE BD, ao invés de PEBD. Na prática um traço é inserido entre os grupos de letras; deste modo PE BD é denominado PEBD; (veja também as Tabelas 3A e 3B).
Modificações de abreviações Pelas normas e uso geral, letras adicionais podem ser utilizadas para modificar aquelas usadas como abreviações (veja Tabelas 3A e 3B). Por exemplo, PE-UHMW denomina um polietileno de ultra alto peso molecular. Como a norma ASTM 1600-86 sugere que a abreviação GP seja usada para “general purpose” (uso geral), o material PS-GP significa poliestiréno de uso geral. No mundo termoplástico G significa vidro (glass), e F significa fibra (fiber), portanto GF é a abreviação de fibra de vidro. O significado de uma letra em particular depende às vezes do contexto, já que letras individuais podem ter mais de um significado, por exemplo, M quando usado em GMT significa “manta”, com isso, GMT significa um material termoplástico do tipo de manta de vidro. Devido ao crescimento de produtos plásticos orientados, a letra O é colocada na frente da abreviação de um material particular, com isso PVC orientado é denominado OPVC, denominando um recipiente feito deste material orientado. Favor observar, caso uma letra não esteja sendo usada na Tabela 3B, isto não significa que esta letra não seja usada em outro ramo da indústria plástica (veja também as normas ISO 1043/2 e ISO 1043/3).
Tabela 3A • Letras utilizadas para modificar abreviações de plásticos (conf. ISO e ASTM) LETRA
SIGNIFICADO
C D E F H I L M N P R T U V W X
CLORADO DENSIDADE EXPANDIDO FLEXÍVEL ou FLUIDO (estado líquido) ALTO IMPACTO LINEAR ou BAIXO MÉDIO ou MOLECULAR NORMAL PLASTIFICADO AUMENTADO TERMOPLÁSTICO ULTRA ou NÃO PLASTIFICADO MUITO PESO INTERLIGADO ou CRUZADO
Tabela 3B •
Letras utilizadas para modificar abreviações de plásticos (adicionalmente à tabela 3A)
LETRA
SIGNIFICADO
A B C E F G H K M O R S V EP
ATÁCTICO COPOLÍMERO EM BLOCO CRISTALINO EMULSÃO (POLÍMERO) FIBRA VIDRO HOMOPOLÍMERO COPOLÍMERO MASSA ou AGLOMERADO, ou MANTA ORIENTADO COPOLÍMERO VARIADO ou ALEATÓRIO SUSPENSÃO (POLIMERIZAÇÃO) VULCANIZADO ou INTERLIGADO/CRUZADO MATERIAL TERMOPLÁSTICO DE ENGENHARIA
GF GMT
FIBRA DE VIDRO TERMOPLÁSTICO (REFORÇADO) DE MANTA DE VIDRO USO GERAL CRUZADO ou CURADO ou VULCANIZADO ALTO IMPACTO
GP XL HI Obs.:
Caso uma letra não esteja sendo usada nestas tabelas, não significa que esta letra não seja empregada em outro ramo da indústria plástica.
Tabela 4 •
Algumas abreviações e denominações comerciais de termoplásticos
ABREVIAÇÃO
NOME COMUM
ABS Lustran AMS
Acrilonitrila butadieno estireno
Cycolac;
Alfa metil estireno
Elite HH
ASA
Acrilonitrila estireno acrilonitrila
Luran S
BDS CAB CAP COPE CP EVA
Copolímero bloco de butadieno estireno Acetato de celulose butirato Acetato de celulose propionato Elastômero polieter éster Propionato celulose (CAP) Copolímero etileno vinil acetato (EVAC) ou Copolímero de etileno acetato de vinila (EVA)
Cellidor; Tenite Cellidor; Tenite Cellidor; Tenite Arnitel; Hytrel Cellidor; Tenite
Copolímero etileno vinil ácool Copolímero etileno vinil álcool Copolímero tetrafluoretileno etileno Propileno etileno fluorado (TFE-HFP) Polietileno de alta densidade (PEAD)
Clarene; Eval Clarene; Eval Tefzel Teflon FEP Lupolen HD;
Poliestireno de alto impacto (TPS)
Lustrex;
Polímero de cristal líquido Polietileno de baixa densidade (PEBD)
Vectra; Xydar Alathon;
Polietileno linear de baixa densidade (PELBD)
Politeno;
Polietileno linear de média densidade (PELMD) Polietileno de média densidade (PEMD) Poliamida ou Nylon
Politeno Fortiflex
Evateno EVAL EVOH ETFE FEP HDPE Rigidex HIPS Polystyrol LCP LDPE Hostalen LD LLDPE Lintech LMDPE MDPE PA
NOME COMERCIAL
Evatane,
PA 6 Ultramid PA 11 PA 12 Grilamid PA 46 PA 66 PA 610 N PAN Orlon PBT PC Macrolon PCTFE Kel-F PE Lupolen PEBA PEEK PEEL PE-HD PEK PE-LD Lupolen PE-VLD PET Techster E PES PMMA Plexiglas PMMA-T POM Hostaform POM-H POM-K Ultraform PP Propathene PPO PPS PPPS PSU
Poliamida 6 ou Nylon 6
Akulon K;
Poliamida 11 ou Nylon 11 Poliamida 12 ou Nylon 12
Rilsan B Rilsam A;
Poliamida 46 ou Nylon 46 Poliamida 66 ou Nylon 66 Poliamida 610 ou Nylon 610
Stanyl Maranyl; Zytel Brulon; Perlon
Poliacrilonitrila
Acrilan; Barex;
Polibutileno tereftalato Policarbonato
Pocan; Valox Lexan;
Policlorotrifluoretileno
Hostaflon C2;
Polietileno
Alathon;
Polieter amida bloco Polieter éter cetona Polieter éster Polietileno de alta densidade (PEAD) Polieter cetona Polietileno de baixa densidade (PEBD)
Pebax Vitrex; PEEK Arnitel ; Hytrel Lupolen HD; Rigidex HD Hostatec Alathon;
Polietileno de baixíssima densidade Polietileno tereftalato
Arnite A;
Polieter sulfona Polimetil metracrilato (acrílico)
Vitrex Diakon;
Acrílico endurecido Polioximetileno/ Acetal/ Poliformaldeído
Delrin;
Acetal homopolímero Acetal copolímero
Delrin; Delrin II Hostaform;
Polipropileno
Profax;
Poli(óxido de fenileno) normalmente modificado(PPO-M)
Luranyl; Noryl
Poli(sulfeto de fenileno) Poli(sulfeto de fenileno) Polisulfona
Fortron; Ryton Ryton S Udel
PTFE PVC PVDC PVDF Solef PVF SAN Tyril UPVC PPVC RMPP Keltan RRPP Keltan SBS Solprene TPE TPR TPU Estane TPO OTE; TPO-XL Santoprene VLDPE
Politetrafluoretileno Poli(cloreto de vinila) Policloreto de vinilideno Polivinilideno fluoreto
Fluon; Teflon Corvic; Geon Saran Dyflor; Kynar;
Polivinil fluoreto Copolímero estireno acrilonitrila
Tedlar Lustran SAN;
Polivinilclorida não plastificada (PVC-U) Poli(vinil cloreto) plastificado (PVC-P) Polipropileno modificado c/borracha (PP/EPDM)
Corvic; Geon Solvic;Vinnol Uniroyal TPR;
Polipropileno reforçada c/borracha (PP/EPDM)
Uniroyal TPR;
Copolímero bloco estireno butadieno estireno
Cariflex TR;
Elastômero termoplástico (borracha) Borracha termoplástica (elastômero) Poliuretano termoplástico
Elastollan;
Poliolefina termoplástica
Propathene
Poliolefina termoplástica reticulada c/borracha
Vistaflex Levaflex;
Polietileno de baixíssima densidade
Poliamidas Pelas normas e uso geral, PA significa poliamida. Após o aparecimento do PA origi-nal foram criados muitos tipos em várias unidades de condensação, numa série homóloga. Entre as numerosas poliamidas possíveis, dois tipos são de grande importância comercial: a poliamida PA6 e a poliamida PA 66. Num alargamento do sistema de abreviação PA 66, GF 35 significa poliamida 66 com reforço de 35% de fibra de vidro.
Copolímeros Quando dois tipos de monômeros são utilizados para produzir um material plástico, o resultado é um produto conhecido como copolímero. Este pode ser denominado mediante as iniciais que representam os monômeros utilizados, isto é, sem o “P” para “poli“. O copolímero (bi-polímero) produzido de estireno e acrilonitrila, por exemplo, é denominado estireno acrilonitrilo copolímero, ou SAN. Foi sugerida que uma barra deva ser colocada entre as abreviações dos monômeros, tal como ‘E/P’ para um copolímero etileno propileno. Porém, esta sugestão não foi adaptada universalmente porque SAN ainda é SAN; a barra pode ser omitida, caso isto se torne uso geral, conforme ISO 1043-1:1987(E).
O monômero que constitui a maior parte normalmente é mencionado primeiro e o outro monômero em muitos casos somente é mencionado quando existe numa proporção maior, como, por exemplo 5% (alguns assim chamados homopolímeros são em realidade copolímeros, porém o segundo monômero existe apenas em proporção menor).
Misturas ou cargas Dadas às facilidades de fabricação (utilizando, por exemplo, uma extrusora de compactação de duas roscas), existe bastante interesse em misturas de plásticos, ou em misturas de plásticos com elastômeros, que podem ser modificadas com cargas ou fibra de vidro. Quando uma mistura é feita de dois ou mais polímeros sugere-se que os símbolos dos polímeros iniciais sejam separados por um sinal positivo e a fórmula colocada entre parênteses, por exemplo, (A+B). Se o copolímero de estireno acrilonitrilo, ou SAN for misturado com o copolímero feito de etileno e vinilacetato, ou E/VAC seria representado como (SAN+E/VAC) no sistema de normalização conforme ISO 1043-1,1987(E). Mais comumente é conhecido como SAN/EVA, ou SAN/EVAC. O ingrediente maior em geral é mencionado primeiro e o outro polímero somente é mencionado quando existe em porcentagem maior, por exemplo, acima de 5%. Abaixo desta proporção é considerado um aditivo, e é pouco mencionado em sistemas normalmente usados. Em ambos os casos de copolímeros e misturas, parece razoável indicar a porcen-tagem de peso de cada ingrediente, por exemplo, 70/30, porém esta informação muitas vezes não é disponível.
Codificações mais complexas Existe um sistema de dados, por exemplo, nas normas ASTM, para classificar ou codificar materiais plásticos, de modo que a descrição do material indica se ele é, por exemplo, um copolímero baseado num monômero específico, o método de processamento previsto, o conteúdo de aditivos do material que modifica o seu comportamento básico e informações sobre as propriedades. Muitos processadores, porém, não apreciam a existência de tais informações, estas podem ser obtidas do fornecedor de matéria-prima.
Alguns fornecedores Estes não são necessariamente os fabricantes de matéria-prima, mas como em muitos outros casos plásticos são comprados e vendidos em base mundial, algumas companhias também se especializam na fabricação de plásticos compostos, por exemplo, adicionando cargas, e neste caso o composto final pode aparecer no mercado sob o próprio nome comercial do fabricante. Veja na Tabela 4 uma lista de algumas abreviações e nomes comerciais de plásticos.
Nomes ou marcas comerciais Quando é possível o nome de um polímero estar associado ao de uma companhia em particular este deve ser conhecido, devido ao fato que em algumas fábricas de moldagem os plásticos somente são conhecidos pelo nome ou pela marca comercial. Uma lista em ordem
alfabética de alguns nomes e marcas comerciais mais usados de termoplásticos está relacionada na Tabela 5, incluindo também as abreviações e fornecedores correspondentes.
Tabela 5 •
Alguns nomes comerciais, abreviações e fornecedores de termoplásticos
NOME OU MARCA COMERCIAL Akulon K Akulon M Alathon Alcoryl Alcryn Amoco Apscom Arnite A Arnitel Arnitet Arylon T Ashlene Bapolan Bapolan Barex Barex Bayblend Bayer CM Beetle nylon 6 Beetle nylon 66 Beetle PET Cabelec Cadon Cadon 300 Calibre Caprolan Carinex Cariflex Celanex Celazole Celstran Centrex Clarene
ABREVIAÇÃO PA 6 PA 6 PEAD ABS A TPE/TPR PMMA HDPE PEAD Composto termoplástico PET PEEL ou COPE PBT ABS/PSU USS PA 66 PS HIPS PAN PAN ABS/PC CPE PA 6 PA 66 PET PP (condutivo) SMA
FORNECEDOR Akzo ou Akzo Chemie Akzo ou Akzo Chemie Du Pont Rhone Poulenc Du PontAltulite Altulor Amoco Akzo ou Akzo Chemie Akzo ou Akzo Chemie Akzo ou Akzo Chemie Akzo ou Akzo Chemie Chemicals Ashley Polymers Inc. BASF BASF Sohio Standard Oil Bayer Bayer BIP Chemicals BIP Chemicals BIP Chemicals Cabot Plastics Monsanto
SMA com modificador de impacto (utilizado com PVC) Monsanto PC Dow TPU Elastogran/BASF HIPS Shell TPE (SBS) Shell PBT Hoescht Celanese PBI Hoescht Celanese Termoplástico com carga de fibras longas Hoescht Celanese ASA ou AAS Monsanto EVOH ou EVAL Solvay
Corton Crastine Craston PPS Cycolac Delrin Delrin II Desmopan Diakon Dialac Dowlex Dowlex Durolon Dutral Dyflor Dyflor Dynaform Edister Edister Edister Elastar Elastollan Elemid Elite HH Empee PP Ertalan Escorene Estane Europrene Eval Evateno Foraflon Fortiflex Fortiflex Fortilene Fortron Gedex Gedex Geloy Plastics Grilamid Chemie) Grilon Chemie) Grilon T Chemie) Hercules HPR
PP com carga mineral PBT PPS ABS POM-H POM-H TPU PMMA ASA PEBD PELBD PC PS PVDF PVDF RRPP ABS HIPS PS TPE (baseado em NBR-XL/PVC) TPU PPO-M/PA AMS PP PA fundido PELBD TPU TPE (SBS) EVOH ou EVAL EVA PVDF PE-MD PEAD PP PPS PS HIPS ASA
Poly Pacific Pty. Ciba Geigy Ciba Geigy Monsanto Du Pont Du Pont Bayer ICI Mitsubishi Dow Chemicals Dow Chemicals Atochem Montedipe/Montedison Dynamit Nobel Kay Fries Dynamit Nobel Montedison/Montedipe Montedison/Montedipe Montedison/Montedipe Elastogran/BASF Borg Warner Monsanto Monmouth Plastics Erta Exxon Goodrich Anic Kuraray Politeno Atochem Soltex Polymer Corp. Soltex Polymer Corp. Soltex Polymer Corp. Hoescht Celanese Orkem Orkem General Electric
PA 12
EMS-Grilon (EMS-
PA 6
EMS-Grilon (EMS-
PA 66
EMS-Grilon (EMS-
PEAD de alto peso molecular Hercules
Hostaform POM-K Hostadur PBT Hostaflon FEP FEP Hostalen PEAD Hostalen RRPP Hostalit PVC Hostatec PEK Huntsman Polystyrene PS Hytrel PEEL ou COPE Impet PET Innovex PELBD Ixef PAMXD6 Keltan RRPP Mines) Kelpronx RRPP Mines) Kematal POM-C KF PVDF Kodapek PET PET Kodapek PETG PET-K ou PET-C Kostil SAN Kraton TR TPE (SBS) Kresin BDS Kynar PVDF Lacqrene PS Lacqrene HIPS Lacqtene HD PEAD Lacqtene HX PELBD Levaflex TPO-XL Lexan PC Plastics Linpac Polystyrene PS Lintech PELBD Octeno Lotrene PEBD Lotrex PELBD Lucalor CPVC Lucovyl PVC Lupolen PEBD Lupolen HD PEAD Luranyl PPO-M Lustran ABS Lustran SAN Lustran Elite HH AMS Lustran Ultra ABS ABS (alto brilho) Lustrex PS Lustrex HIPS
Hoescht Celanese Hoescht Celanese Hoescht Celanese Hoescht Celanese Hoescht Celanese Hoescht Celanese Hoescht Celanese Huntsman Du Pont Hoescht Celanese BP Laporte/Solvay DSM (Dutch State DSM (Dutch State Hoescht Celanese Kureha Eastman Chemicals Eastman Chemicals Montedipe/Montedison Shell Phillips Penwalt Atochem Atochem Atochem Atochem Bayer General Electric Linpac Politeno Orkem Orkem Orgavyl Atochem BASF BASF BASF Monsanto Monsanto Monsanto Monsanto Monsanto Monsanto
Luran Luran S Magnum Macrolon Macroblend Maranyl Marlex Merlin Mindel Minlon Moplen RO Moplen SP Neoflon Neste HDPE Neste LD Neste LPLD Neste PS Norlin Nortuff Noryl Noryl GTX Novamid Novex Novodur Nuloy Nylafil Nylon Orgamide Orgater Oroglas Paxon Pebax Pemex Petlon Petrothene Petrothene Pibiflex Pibiter Plexiglas Pocan Politeno Polyclear Polyfort Polykemi
SAN BASF ASA ou AAS BASF ABS Dow PC Bayer PC/PBT Bayer PA 66 ICI PEAD Phillips PC Mobay PSU (com carga) Amoco Chemicals PA 66 (com carga) Du Pont PEAD Montedison RRPP Montedison FEP Daikin PEAD Neste PEBD Neste PELBD Neste HIPS Neste PELBD Northern Petrochemicals PP Norchem Inc. PPO-M General Electric Plastics PPO-M/PA General Electric Plastics PA Mitsubishi PEBD BP Chemicals ABS Bayer PA 6 Terlon Polímeros PA com carga Wilson Fibrefil PA Du Pont Orgalloy R PA6/PP Atochem PA 6 Atochem PBT Atochem PMMA Rohm and Haas PEAD Allied PEBA Atochem LDPE Petroleos Mexicanos PET Bayer PEAD USI PELBD USI PEEL ou COPE Dutral PBT Dutral PMMA Rohm PBT Bayer PEBD; PEMD; PELBD; PELMD; PEAD Politeno PET Hoescht Celanese PP com carga Schulman Inc. PC Atochem
Polyloy Polyloy Polystyrol Polystyrol Polystyrol Polystyrol Polystyrol Prevex Primax Procom Profax Progilite Propathene Pulse Radel Radlite Ravikral Resarit Rexene Rigidex HDPE Rilsan A Rilsan Riteflex Ronfalin Rynite Ryton Ryton S Saran Santoprene Scarnol Selar Sclair Solef Solef Sinvet Suplex Stamylan HD Stamylan LD Stamylex Stanyl Statoil Statoil polyethylene Sternite Sternite Styrolux Styron
PA 6 Illing PA 66 Illing PS BASF PS Norsk Hydro HIPS BASF HIPS Norsk Hydro PS Svenska PPO-M Borg Warner PE-UHMW Air Products & Chemicals PP compostos ICI PP Himont/Hercules PF Rhone Poulenc OTE RRPP ICI ABS/PC Dow PSU Amoco GMT Adzel Europe ABS Enichem PMMA Resart PP El Paso PEAD BP PA 12 Atochem PA 11 Atochem PEEL ou COPE Hoescht Celanese ABS Dutch State Mines PET Du Pont PPS Phillips Chemicals PPPS Phillips Chemicals PVDC Dow TPO-XL Monsanto EVOH ou EVAL Nippon Gobsei PA amorfo Du Pont PELBD Du Pont PVDF Laporte PVDF Solvay PC Enichem PEBD/PELBD/PEAD Politeno PEAD DSM PEBD DSM PELBD DSM PA 46 Dutch State Mines PEAD Statoil LDPE PEBD Statoil PS SterlingMoulding Materials HIPS SterlingMoulding Materials BDS BASF PS Dow
Styron Tancin Technyl B Techster E Techster T Tedur Teflon FEP Teflex Tenite Tenite Tenite Tenite polyethylene Terblend S Terluran Thermocomp Thermocomp Torlon Toyobo MXDA Trefsin Triax Trithene Trithera Trogamid Tyril Tyrin Udel Ugikral Ultem Ultradur Ultaform Ultralen Ultramid Ultramid A Ultradur Urtal Valox Vandar Vectra Vedril Verton Vespel Vestamid Vestoblend Vestodur Vestolen A
HIPS PP PA 66 PET PBT PPS FEP FEP CA CAB CP ou CAP PEBD ASA/PC ABS PES/PSU PA com carga PAI PAMXD6 TPE PA/ABS misturas LDPE EVA PA 66 SAN CPE PSU ABS PEI PBT POM-K PET PA 6 PA 66 PPO-M/PA ABS PBT Mistura termoplástica LCP PMMA Termoplástico com carga de fibras longas PI PA 12 PPE/PA PBT PEAD
Dow Washington Penn Plastics Rhone Poulenc Rhone Poulenc Rhone Poulenc Bayer Du Pont Nitechim Eastman Chemical Eastman Chemical Eastman Chemical Eastman Chemical BASF BASF LNP Plastics LNP Plastics Amoco Toyobo Exxon Monsanto Petroquímica Triunfo Petroquímica Triunfo Dynamite Nobel Dow Dow Amoco Chemicals Orkem General Electric Plastics BASF BASF BASF BASF BASF BASF Enichem General Electric Plastics Hoescht Celanese Hoescht Celanese Montedison ICI Du Pont Huls Huls Huls Huls
Vesturan Vestyron Viclan Victrex PEEK Victrex PES Vista Vitalon invés Vitax Vydyne Vydyne R Wacker Polyäthylen Xydar Zytel
PPO-M PS PVDC/PVC PEEK PES PVC PA 46
Huls Huls ICI ICI ICI Vista Chemicals Nome usado no Japão, aos
ASA PA PA 66 (reforçado) PEAD LCP PA 66
de Stanyl Hitachi Chemicals Monsanto Monsanto Wacker Chemie Dart Du Pont
RESISTÊNCIA AO CALOR Os testes normalizados mais comumente usados para medir a resistência ao calor são o ponto de amolecimento Vicat (Vicat Softening Point) e a temperatura de distorção ao calor (Heat Distortion Temperature).
Ponto de amolecimento Vicat O ponto de amolecimento Vicat (Vicat Softening Point), abreviado para VST, normalmente é indicado em °F ou °C. Este ponto é determinado pela aplicação de uma carga normalizada de 10 N ou 49 N, mediante uma punção circular num plástico específico, enquanto o conjunto de teste é aquecido por uma taxa constante de 50°C (122°F), ou alternativamente 120°C (248°F) por hora. O resultado é indicado como, por exemplo, 100°C (10 N, 50°C). Isto significa que a punção penetrou na amostra de plástico, na temperatura de 100°C, na profundidade preajustada, quando foi submetido a uma carga de 10 Newtons e a uma taxa de aquecimento de 50°C. Um Newton (N) corres-ponde a aproximadamente 1 kg ou 0,22 libras.
Temperatura de distorção ao calor Este teste deveria ser chamado Deflexão ao calor sob carga de flexão (HDUL), porém é chamado muitas vezes de Temperatura de deflexão ao calor (Heat deflection temperature), ou abreviado HDT. Em especificações de testes é chamado Temperatura de deflexão sob carga de flexão, duas cargas de flexão são indicadas. Uma barra de plástico (por exemplo, de 110x10x4 mm, ou 4,4x0,4x0,16 polegadas) é submetida a uma flexão de três pontos, mediante uma carga que produz uma tensão máxima de 1,8 Mpa ou 0,48 Mpa (264 ou 66 psi) no ponto central, enquanto está sendo aquecida. Se a largura (b) é 4 mm e a profundidade (d) é 10 mm, por exemplo, e a tensão necessária é 1,8 Mpa, a carga (F) em Newtons que deve ser aplicada no ponto central (caso
a distância entre os pontos extremos (L) seja 100 mm) é igual a 2Pbd2/3L. Isto significa 2x1,8x100/3x100, que corresponde a 4,8 N. Esta carga é aplicada e a temperatura é aumentada em 120°C por hora; quando a barra de 10 mm de espessura sofre uma deflexão de 0,32 mm (0,012), a temperatura em °C anotada é chamada de HDT. A temperatura pode ser indicada também em °F.
Resultados O teste HDT é utilizado mais comumente nos Estados Unidos, enquanto o método VST é mais usado na Europa. Uma comparação entre VST e HDT é apresentada na tabela a seguir. O valor de VST em materiais termoplásticos amorfos é bastante pró-ximo da temperatura vítrea (Tg) quando os valores 10 N e 50°C estão sendo usados. Estas condições não se aproximam do ponto de plastificação (Tm) para materiais termoplásticos semicristalinos. Neste caso, é melhor medir o HDT a 120°C por hora.
Comparação de valores VST e HDT (°C) PMMA VST a 50°C e 10N 114 85 134 HDT a 120°C e 1,8MPa 97 64 HDT a 120°C e 0.45MPa 106 70 Temperatura vítrea 105 80 -23 Ponto de plastificação --170
PVC PP 67 127
Melhoramento da resistência ao calor Para um material termoplástico semi-cristalino determinado, a resistência ao calor pode ser melhorada pelo aumento da cristalinidade e/ou da adição de cargas. Estas cargas compensam o efeito de amolecimento na fase amorfa, quando o material plástico está acima da temperatura vítrea (Tg). O efeito de fibras de vidro é particularmente notado quando estes plásticos possuem um conteúdo de cristalinidade de apro-ximadamente 50%; a adição de fibras de vidro neste caso pode melhorar a resistência ao calor em aproximadamente 100°C. A adição de fibras de vidro a um material termoplástico amorfo normalmente tem um efeito pequeno na resistência ao calor, esta resistência pode melhorar em apenas 10°C. Isso porque a resistência ao calor destes materiais é controlada pela temperatura vítrea (Tg).
EFEITOS DE MUDANÇA DE TEMPERATURA Um fato que limita a aplicação de muitos plásticos é que uma mudança relativamente pequena de temperatura altera propriedades como a rigidez ou o tamanho dos componentes. Uma peça pode sofrer uma distorção por aquecimento, muito antes de um sinal óbvio de decomposição química.
Expansão
O coeficiente de expansão térmica pode ser definido como o acréscimo reversível do comprimento de um material por aumento de temperatura. A maioria dos plásticos possui coeficientes de expansão térmica bastante altos, bem mais altos do que metais. Isto significa que uma mudança relativamente pequena de temperatura pode causar uma alteração grande no tamanho de um componente plástico, e como conseqüência problemas sérios no serviço, como trincas no componente ou até a falha do mesmo. O coeficiente de expansão pode ser reduzido pela adição de cargas, por exemplo, fibras de vidro (GF).
A temperatura vítrea A temperatura vítrea (Tg) também é conhecida como temperatura de transição entre o estado rígido e elástico (estado vidro/borracha), ou transição de segunda ordem. Nesta temperatura as propriedades de um material mudam, o material se torna quebradiço, após o estado tenaz. Isto quer dizer que as propriedades de todos os polímeros dependem da temperatura. Se uma borracha é refrigerada abaixo de sua temperatura vítrea (Tg), ela não terá um comportamento elástico e se tornará quebradiça. Homopolímeros de PP possuem uma temperatura de transição rígida/elástica de aproximadamente 32°F ou 0°C, portanto se a temperatura ficar abaixo de 0°C o material se torna rígido e frágil. A temperatura vítrea (Tg) de muitos polímeros é de apro-ximadamente dois terços da temperatura de plastificação (Tm), quando se usa a escala Kelvin (K). Para converter de °C para K adicione 273.
A temperatura vítrea A temperatura vítrea (Tg) também é conhecida como temperatura de transição entre o estado rígido e elástico (estado vidro/borracha), ou transição de segunda ordem. Nesta temperatura as propriedades de um material mudam, o material se torna quebradiço, após o estado tenaz. Isto quer dizer que as propriedades de todos os polímeros dependem da temperatura. Se uma borracha é refrigerada abaixo de sua temperatura vítrea (Tg), ela não terá um comportamento elástico e se tornará quebradiça. Homopolímeros de PP possuem uma temperatura de transição rígida/elástica de aproximadamente 32°F ou 0°C, portanto se a temperatura ficar abaixo de 0°C o material se tornará rígido e frágil. A temperatura vítrea (Tg) de muitos polímeros é de apro-ximadamente dois terços da temperatura de plastificação (Tm), quando se usa a escala Kelvin (K). Para converter de °C para K adicione 273.
Ponto de plastificação Somente um material termoplástico semi-cristalino possui um ponto de plastificação Tm, e até mesmo esses materiais, muitas vezes, não tem um ponto de plastificação exato, pelo fato de que plásticos podem amolecer dentro de uma faixa de temperatura. O comportamento de plastificação de um determinado material também depende da configuração do componente e da velocidade de aquecimento. Um material termoplástico semi-cristalino possui tanto uma temperatura vítrea (Tg), como um ponto de plastificação Tm; o Tm é mais alto. Um material termoplástico amorfo possui apenas uma Tg.
Tm e transparência Acima do ponto de plastificação, um material termoplástico semi-cristalino é uma massa transparente, abaixo deste ponto, o material se torna opaco devido ao efeito de cristalização. Mesmo assim, ainda existe uma quantidade grande de material amorfo, portanto temos aqui o que se chama de duas fases. Uma diferença de densidade ou índice de refração causa a perda de transparência. Quando a densidade é igual, como no caso de TPX (polimetil penteno), um material termoplástico semi-cristalino se torna transparente à temperatura ambiente.
Melhoramento da resistência ao calor Em um material termoplástico semi-cristalino determinado, a resistência ao calor pode ser melhorada pelo aumento do teor de cristalinidade e/ou pela adição de cargas; uma carga muito utilizada são as fibras de vidro. Estas cargas compensam o efeito de amolecimento na fase amorfa, quando o material plástico está acima da temperatura vítrea (Tg). O efeito de fibras de vidro é mais marcante para plásticos que possuem um conteúdo de cristalinidade de aproximadamente 50%; nestes materiais a adição de fibras de vidro pode aumentar a resistência ao calor, em aproximadamente 100°C. A adição de fibras de vidro a materiais termoplásticos amorfos normalmente tem um efeito pequeno sobre a resistência ao calor; o melhoramento pode estar apenas em torno de 10°C. A resistência ao calor de tais materiais é controlada por sua tempe-ratura vítrea (Tg).
Sobreaquecimento Durante o processo de extrusão não deve ocorrer alteração (ou pouca alteração) da estrutura química do material plástico, porque pode causar variações no produto. Plásticos serão degradados se forem aquecidos a temperaturas elevadas; a taxa de alteração depende da temperatura atual, do tempo de permanência nesta temperatura, dos aditivos existentes e da atmosfera ambiental do material plástico. Muitas vezes o primeiro sinal de sobreaquecimento é uma mudança de cor, como plásticos muitas vezes são selecionados pela cor, qualquer alteração é indesejada e deve ser evitada.
Efeito de temperaturas baixas A refrigeração de um material plástico através de uma temperatura baixa não causará uma alteração da estrutura química, porém se este material for refrigerado a uma temperatura bastante baixa poderá ocorrer uma alteração física. O material pode mudar de um comportamento tenaz para um comportamento extremamente rígido, por exemplo, ao invés de manter a flexibilidade quando sujeito à dobra, o material se torna quebradiço (veja temperatura vítrea-Tg). Uma maneira de tornar plásticos mais resistentes ao impacto é através da adição de elastômeros (borrachas).
RESISTÊNCIA QUÍMICA Referências
Quando um material plástico é indicado como sendo resistente contra um produto químico determinado, esta indicação deve servir apenas como referência, pois existem muitos grades (tipos) de materiais e alguns destes podem se comportar de forma dife-rente. Mesmo assim, pode se dizer que plásticos geralmente possuem uma boa resistência química. Esta resistência química normalmente é melhor em materiais termoplásticos semi-cristalinos, do que em materiais termoplásticos amorfos. Porém, em todos os plásticos a resistência química piora com o aumento de temperatura.
ESCR A resistência química a curto prazo da maioria de plásticos é bem conhecida. Um fato que não é tão bem conhecido é a resistência química a longo prazo, ou a resistência ambiental e quebra sob tensão (Environmental stress cracking resistance), abreviada ESCR. Primeiramente, um plástico pode parecer resistente contra um produto químico em particular, por exemplo, água; porém um estudo a longo prazo, como centenas de horas, pode revelar uma história diferente. A única resposta é o teste de um produto real. O problema da resistência ao ambiente e quebra sob tensão pode ser até mais difícil de resolver em alguns casos. O termo significa, que quando uma amostra é exposta à tensão num ambiente em particular, por exemplo, a um produto químico que parece inofensivo, a amostra falhará. Esta eventualidade sempre deve ser considerada.
Metais e plásticos A diferença de comportamento entre plásticos e metais também deve ser lembrada. Em metais e outros materiais o ataque químico normalmente é restrito à superfície e envolve corrosão e perda de peso. Em materiais plásticos, porém, ocorre muitas vezes uma absorção do produto químico, causando um inchamento e amolecimento, e em seguida um acréscimo de peso. Em casos extremos a conseqüência pode ser uma perda posterior de peso, devido ao fato de que a superfície é dissolvida, ou a superfície fica tão inchada ou entra em decomposição que ocorre um deslocamento.
PROPRIEDADES ÓTICAS Muitos plásticos e alguns elastómeros são inerentemente transparentes, e já é possível se obter plásticos duros, rígidos e quebradiços (por exemplo PS), macios, flexíveis e tenazes (por exemplo, CA) e duros, rígidos e tenazes (por exemplo, PC). Alguns dos termoplásticos mais recentes também são materiais mais resistentes ao calor, como por exemplo, PES.
Transparência Materiais são transparentes quando eles não contém um elemento que interfere com a passagem da luz. Se a luz caísse numa peça de plástico e passasse através dela, este material estaria completamente transparente. Porém existem muitos fatores que impedem isso. O material pode conter estruturas cristalinas, ou a superfície pode ser riscada. As
condições de produção também podem alterar a transparência, já que a escolha de condições incorretas pode induzir à formação de voláteis (bolhas de gás) ou tensões internas congeladas. Uma chapa de acrílico de boa qualidade (PMMA) pode transmitir aproximadamente 92% de luz. A luz que não está sendo transmitida é refletida, espalhada ou absorvida.
Transmissão de luz A transparência de um material é definida em termos de dois parâmetros de medição: a capacidade de transmissão de luz ou a opacidade. A capacidade de transmissão de luz é uma taxa obtida pela medição da quantidade de luz que passa através de uma amostra, comparada com a quantidade de luz que está passando sem este material.
Opacidade A opacidade é medida com o mesmo aparelho tal como a transparência. Ela é definida como a porcentagem de luz transmitida, diferente do raio de luz permitido em mais de 2,5%, como resultado de espalhamento. Se a opacidade for maior do que 30% o material será classificado como semi-transparente. Claridade visual A distância de um objeto de material transparente é um parâmetro de claridade. Mesmo não normalizados, os diagramas de Snellen são utilizados para avaliar a clari-dade visual, numa distância específica do diagrama até o objeto. Estes diagramas consistem em um jogo de linhas paralelas que diferem em, por exemplo, espaçamento entre as linhas. Os diagramas são examinados com e sem a amostra. As linhas mais estreitas, com a menor distância, podem ser identificadas claramente como linhas; com e sem a amostra na frente do diagrama, são uma medida para claridade visual.
Ponto de plastificação e transparência Acima do ponto de plastificação (Tm) um material termoplástico semi-cristalino é uma massa transparente, e abaixo deste ponto o material se torna opaco devido ao efeito de cristalização. Porém, em muitos casos existe ainda uma quantia considerá-vel de material amorfo, portanto, temos aqui duas fases. A diferença de densidade ou índice de refração causa esta perda de transparência. Quando a densidade de cada fase é a mesma, como no TPX, o material termoplástico semi-cristalino se torna transparente.
Melhoramento da transparência A redução do tamanho e número de estruturas cristalinas num material termoplástico semicristalino determinado pode melhorar a transparência, isto é, a claridade do plástico. Isso pode ser alcançado às vezes mediante uma refrigeração rápida e/ou pela utilização de aditivos como agentes modificadores do núcleo. Pela incorporação de segmentos rígidos
aromáticos na estrutura molecular de uma corrente de poliamida (PA), que diminui a cristalinidade, é possível produzir um material termoplástico PA transparente. Equilibrando-se o índice de refração de dois polímeros, ou de um aditivo a um material plástico, possibilita-se um composto transparente. A transparência porém, poderia estar presente apenas dentro de uma faixa limitada de temperatura.
PROPRIEDADE DE FLUXO Facilidade de fluxo Materiais plásticos diferem largamente na sua viscosidade ou facilidade de fluxo, e este problema se torna mais grave pelo fato de que cada material é disponível numa gama de variedades, e cada uma possui seu próprio comportamento de fluxo. Esta realidade se torna ainda mais complexa, pelo fato de que as propriedades de fluxo de plásticos não obedecem a lei Newtoniana, portanto não existe uma relação linear entre pressão e fluxo. Isso significa que as propriedades de fluxo não podem ser apresentadas adequadamente por um diagrama, por isso, em muitos casos, são conduzidos testes de fluxo em uma gama ampla de condições. Devido ao alto custo de tais testes, outros mais simples, como por exemplo, MFR ainda são utilizados.
Utilização de uma extrusora pequena Em muitos estabelecimentos são feitos testes das matérias-primas recebidas, utilizando uma extrusora pequena para determinar as qualidades reológicas. Um ferramental normalizado é especificado e a máquina é ajustada para temperaturas determinada. O comportamento de extrusao é avaliado dentro de uma série de velocidades, e gráficos de parâmetros como, produção vs. rotação da rosca, temperatura vs. rotação da rosca e crescimento do parison vs. rotação da rosca são confeccionados. Um dos grandes problemas é manter as temperaturas pré-ajustadas, já que cada alte-ração da rotação da rosca também altera as temperaturas do cilindro da extrusora.
Trilho de fluxo: taxa de espessura de parede Existe uma outra maneira de determinar a facilidade de fluxo de um material plástico. Este teste é conduzido utilizando-se uma máquina de moldagem por injeção sob condições especificas. O resultado é determinado como taxa. Se esta taxa é cotada como sendo 150:1, isto significa que numa espessura de parede do molde de 1mm o comprimento máximo de fluxo possível é aproximadamente 150 mm. Como a quantia do fluxo possível depende da espessura de parede, as taxas de fluxo podem ser cotadas para uma série de espessuras.
Taxa ou índice de fluxo Esta taxa é conhecida normalmente como MFR ou MFI (índice de fluxo- em Inglês Melt Flow Index), estes dois termos têm o mesmo significado. Os termos são usados amplamente e o teste é fácil de se conduzir e de se entender. Um material plástico aquecido é forçado através de um furo de determinado tamanho (ferramental) numa espessura e um
peso específico. A quantia de plástico extrudado dentro de 10 minutos é chamada de MFR; e o resultado é dado como MFR (190, 21.2)= 2.3. Isso a uma temperatura de 190°C e uma carga (peso) de 21.2 Newtons (2,16kg).
Reometria de alta taxa de cisalhamento Este teste de fluxo é conduzido forçando o material plástico através de um ferramental específico, sob uma velocidade e temperatura conhecida; a velocidade é alte-rada em seguida e a pressão nova necessária é medida e anotada. Após isso segue uma nova alteração da velocidade, medição de pressão etc. O tipo mais importante de fluxo que ocorre com massas de polímeros é chamado fluxo sob cisalhamento, isto é, quando uma camada da massa está fluindo sobre uma outra sob aplicação de uma força de cisalhamento. Este processo é descrito pela relação entre duas variáveis: a taxa de cisalhamento, normalmente com o símbolo, e a tensão de cisalhamento. A tensão de cisalhamento normalmente é identificada pela letra grega, esta é a tensão necessária para causar o fluxo de uma camada sobre a outra, na taxa requerida. t = PR/2L g = 4Q/pR3 Pela divisão de t pela taxa de cisalhamento g, a viscosidade (m) pode ser obtida. Como os testes de fluxo são efetuados dentro de uma gama de condições, a variação da viscosidade nas temperaturas e taxas de fluxo pode ser estabelecida com facilidade.
Dados básicos Estas informações são disponíveis nos dados básicos de materiais mantidos por muitas companhias, por exemplo, na firma Moldflow (Europa) Ltd. Orpington, Kent, e são usados para prever as condições de fundição num molde de injeção. Na moldagem por sopro estas informações são utilizadas para projetar o ferramental que produz o parison, deste modo produtos mais consistentes podem ser obtidos. Para esta finalidade são necessários os efeitos de mudança de temperatura numa taxa constante de cisalhamento junto com os valores que mostram, por exemplo, o efeito de uma taxa alternada de cisalhamento numa temperatura constante. A taxa de cisalhamento é indicada em segundos reciprocais (s-1) e quanto maior o número, mais rápido será o cisalhamento do material ou a velocidade de avanço. Pelo gráfico da tensão de cisalhamento (Nm-2) contra a taxa de cisalhamento (s-1) as curvas de fluxo podem ser estabelecidas. A viscosidade (Nsm-2) é obtida pela divisão da tensão de cisalhamento pela taxa de cisalhamento.
Pseudoplasticidade e instabilidade Na maioria dos casos plásticos são pseudoplasticos, isto significa que eles se tornam menos viscosos (com maior facilidade de fluxo) quando eles são movimentados rapidamente. Isto é, a viscosidade de plásticos cai facilmente com o aumento da taxa de cisalhamento, e a produção do parison se torna mais fácil (um aumento da temperatura da massa também reduz a pressão necessária para manter uma certa taxa se fluxo). Porém, em muitos materiais este aumento da taxa de cisalhamento entra em colapso; com um aumento
crescente da taxa de cisalhamento pode se entrar numa região onde não existe mais uma correlação clara entre tensão e taxa de cisalhamento. O fluxo se torna instável e imprevisível; com isso é possível que a massa deslize ou grude na parede. Um aumento adicional da taxa de cisalhamento induz a uma outra mudança: o fluxo se torna estável novamente. Este estado de instabilidade deve ser evitado ou minimizado, mediante uma seleção apropropriada de condições de processamento (operando em temperaturas corretas), e pelo projeto adequado dos canais de fluxo no ferramental. Em ferramentas de abertura variável isto significa, que durante a mudança da abertura do ferramental as fronteiras entre uma região e outra não devem ser cruzadas.
Escolha de graus de viscosidade Uma vez que um tipo de plástico é selecionado para uma aplicação particular, um tipo com alto grau de viscosidade deve ser escolhido, quando os componentes produzidos são submetidos a tensões mecânicas severas. Os plásticos com alto grau de viscosidade normalmente possuem o maior peso molecular e as melhores propriedades mecânicas. Uma das razões porque muitos recipientes industriais são fabricados de PE de alto peso molecular - estes recipientes são mais fortes e mais resistentes contra alterações de forma.
PROPRIEDADES MECÂNICAS Os tipos de testes a seguir são os mais comumente utilizados utilizados em materiais plásticos, uma das razões é o fato de serem relativamente fáceis de executar.
TESTES DE TENSÃO Descrição Num teste de tensão uma prova de material plástico é submetida à tração sob uma taxa controlada, no sentido paralelo ao eixo longitudinal do corpo de prova. Durante o esticamento do corpo de prova, o mesmo sofre um encolhimento em ambas as direções perpendiculares ao eixo longitudinal. Corpos de prova podem ser cortados mediante uma guilhotina afiada, uma lâmina, ou usinados a partir de uma peça extrudada. O método de preparação deve permitir a fabricação de uma prova de cantos lisos e sem entalhes. Amostras com entalhes podem produzir resultados errôneos devido ao fato, que a tensão será concentrada no entalhe. Quando possível as extremidades da peça de teste devem ser executadas com dimensões maiores, para poder apanhar a parte mais larga durante o teste sem prejudicar o corpo de prova. A máquina de teste estica a amostra, de modo que as extremidades se afastam numa velocidade constante, que pode ser escolhida dentro da faixa de velocidades disponíveis da máquina. Enquanto a amostra está sendo esticada, a máquina também indica e normalmente memoriza a carga aplicada na prova.
Calibração de uma máquina de teste O sistema de indicação da carga de uma máquina de teste de tensão deve ser calibrado para o ajuste do ponto zero, quando a máquina está sem carga, além do peso das garras de
apanhamento. Um peso de calibrado é acrescentado e a sensibilidade é ajustada até a leitura da carga corresponder ao peso de calibrado . Os controles do ponto zero e da sensibilidade eventualmente devem ser ajustados várias vezes até ambos ficarem corretos.
Resistência à tração É usada para calcular a resistência à tração a carga máxima que uma amostra sustenta durante um teste de tensão, e que continua sendo aplicada até a quebra da amostra. Esta carga pode ocorrer durante a quebra da amostra ou mais cedo. Para calcular a resistência à tração, a carga máxima é dividida pela área transversal da peça de teste, que deve ser conhecida e medida antes. A área é calculada pela multiplicação da largura, pela espessura da peça de teste. Essas medidas devem ser verificadas na parte central e reta da amostra. Normalmente um número maior de amostras (por exemplo, 5) são medidas e testadas. A resistência à tração deve ser calculada em cada teste para apurar um valor médio. Resultados onde a amostra de teste foi avariada durante a preparação ou quebrou nas garras devem ser ignorados. A resistência à tração portanto é a tensão máxima que um material sustenta quando sujeito à tensão. O resultado de um extrudado particular depende da velocidade e temperatura temperatura de teste, e também se uma amostra foi submetida a um estiramento no sentido longitudinal ou transversal do extrudado.
Tensão de deformação No teste de alguns materiais plásticos ou resinas a carga de tensão aumenta, enquanto a amostra está sendo esticada, porém depois chega a um ponto onde existe uma quebra marcante na curva de carga/estiramento, isto é , existe um aumento na deformação da peça sem o aumento correspondente da carga. Esta quebra na curva pode ser um patamar ou o ponto máximo marcado da curva e é chamado de ponto de deformação. A tensão neste ponto, chamada tensão de deformação, é calculada pela divisão da carga no ponto de deformação com a área transversal original da amostra. Na maioria das aplicações práticas a tensão de deformação representa a maior tensão utilizável que o material sustenta, mesmo quando a resistência à tração for maior. No ponto de deformação muitas vezes acontece a formação de um gargalo na peça de teste, com um alongamento subseqüente deste gargalo. Este processo é chamado de repuxo do material a frio.
Alongamento sob tensão A extensão de deformação na peça, durante um teste de tensão, é quantificada pelo alongamento. O alongamento indica a alteração dimensional em relação à dimensão original. Neste caso, o alongamento é a alteração do comprimento dividido pelo comprimento original sem estiramento, isto é: Alongamento = Comprimento esticado - Comprimento original ` Comprimento original Se duas linhas fossem desenhadas na parte central da peça de teste, o aumento da distância entre estas linhas indicaria a alteração do comprimento. Isto pode ser observado por
pessoas com boa visão e uma régua. Algumas máquinas de teste de tensão possuem dispositivos de referência que apertam a amostra suavemente, e o afastamento destas unidades é monitorado automaticamente durante o alongamento da amostra. O sistema normalmente marca a curva de carga/extensão em intervalos re-gulares de alongamento mediante uma marcação na curva. Na quebra da amostra, amostr a, o sistema de monitoramento memoriza o valor de alongamento neste momento. Estes sistemas automáticos, entretanto, não são muito muito adequados para amostras que apresentam um gargalo acentuado no início da deformação, isto é, para a maioria dos plásticos semi-cristalinos, ou para par a amostras amostra s que quebram com um mínimo de alongamento (como poliestireno). Eles são usados, mais freqüentemente, em polímeros polímeros elásticos, como PVC plastificado.
Elongação na quebra Quando o alongamento é convertido para uma porcentagem pela multiplicação por 100, o resultado é a elongação. Portanto, a elongação na quebra é definida como: Elongação na quebra = 100 x aumento de comprimento comprimento original
Módulo de Young A parte inicial do gráfico de carga/extensão de um plástico é quase linear, isto é, aproximadamente uma linha reta. Nesta parte inicial da curva a carga é proporcional à extensão. Quando a carga é convertida para uma tensão pela divisão pela secção transversal original e a extensão para um alongamento, a taxa da tensão para alongamento dentro desta parte linear da curva é chamada de módulo de Young. Como ou-tros tipos este módulo representa a rigidez do material. Quanto maior o módulo,maior a rigidez do material.
Módulo secante Em casos onde não está claro se existe uma parte linear na curva de carga/extensão, o módulo secante é a avaliação mais apropriada para a rigidez. A tensão é calculada num alongamento específico (muitas vezes 0.002 ou 0,2%), e a taxa desta tensão para um alongamento especificado é o módulo secante.
Rastejamento Devido a sua estrutura molecular um componente de plástico apresenta um comportamento viscoelástico, isto quer dizer que as suas propriedades dependem do tempo. Num teste de rastejamento um corpo de prova de plástico é submetido a uma carga constante (e portanto praticamente a uma tensão constante), que atua numa extremidade, e o alongamento do plástico é medido sobre so bre um período per íodo de d e tempo. O alongamento alon gamento cresce cr esce gradualmente, e isso iss o se chama rastejamento. Este fator deve ser considerado em projetos de componentes plásticos. Os resultados de testes de rastejamento podem ser apresentados de várias
maneiras. As curvas de rastejamento, que indicam como o alongamento cresce com o tempo, podem ser apresentadas graficamente para tensões constantes diferentes. Pelo cálculo da taxa de tensão ao alongamento a tempos diferentes, o módulo pode ser indicado como função do tempo. Também é possível indicar como a tensão necessária para produzir um alongamento determinado diminui com o aumento do tempo.
TESTES DE FLEXÃO E DOBRA Discussão Existem casos onde testes de flexão são mais apropriados do que testes de tensão. Estes indicam como um componente se comporta quando sujeito à dobra, portanto esta informação é importante se é provável que o componente sofrerá este tipo de deformação durante a vida útil. Adicionalmente, a amostra do teste é uma tira reta e retangular, que é mais fácil de cortar a partir de um produto. A amostra é dobrada e, apoiando-a em dois pontos, é aplicada uma carga car ga na parte central entre os dois suportes (carga de três tr ês pontos). po ntos). A carga de dobra é convertida para um valor de tensão e a extensão da deformação em um alongamento. Durante a dobra o material na parte externa da amostra é esticado, enquanto o material na parte interna é comprimido. A amostra quebra por falha da camada externa, exposta ao estiramento, com a rachadura continuando através da amostra. No cálculo de tensões, a camada externa é relevante. A distância entre os apoios externos é chamada de corda (L), e deve estar entre 15 e17 vezes da espessura da amostra (t). Testes de flexão normalmente são realizados em máquinas para testes de tensão.
Resistência à flexão Em amostras que quebram sob uma carga F, é aplicada a fórmula a seguir. Nesta fórmula ‘b’ corresponde à largura da amostra. Resistência à flexão = 3 F L 2bt2 Quando F é indicado em Newtons e todas as dimensões em mm, a unidade da resistência à flexão é MN/m2.
Tensão de flexão com deflexão convencional Em amostras que não chegam a quebrar durante o teste de dobra, a carga é anotada quando a deflexão ‘x’ no centro da amostra alcançou o valor de 1,5 vezes da espessura desta amostra. A tensão é calculada pela mesma fórmula acima, porém substituindo-se a carga de quebra pela carga registrada. Deve-se observar que a deflexão é conhecida pelo gráfico obtido da máquina de teste de tensão, durante o teste de dobra. Como a deflexão no centro da amostra é pequena, é mais fácil ajustar o gráfico com a velocidade em 10 vezes a do cabeçote transversal para ampliar a deflexão.
Módulo de flexão
A rigidez na dobra é determinada medindo a inclinação da parte reta inicial da curva de carga/deflexão, durante um teste de dobra. Presumindo-se que a inclinação seja S mm/Newton, o módulo será calculado como indicado abaixo. Observe ao determinar a inclinação, que esta é a carga dividida pela deflexão do cabeçote transversal. As distâncias no gráfico podem ser em escalas diferentes, para ampliar o movimento do cabeçote transversal. Módulo de flexão = L3 S 4 b t3
TESTES DE IMPACTO Tensões de impacto Durante o serviço, componentes de plástico não apenas são submetidos a cargas constantes, mas devem resistir também a golpes e choques de objetos em queda etc. Estas tensões de curta duração são tensões de impacto, e várias maneiras de simulação foram desenvolvidas em laboratórios de teste. O comportamento sob impacto muitas vezes pode ser bastante diferente do comportamento sob testes de tensão. Por exemplo, poliestireno possui uma resistência à tração maior que PEBD, porém as propriedades de impacto são bem piores. A melhor maneira de testar um produto ao impacto é utilizar o próprio produto num teste que simula as condições e tipos de impacto que o mesmo sofrerá na prática. A configuração destes testes, portanto depende do produto. Todos os testes de impacto mostram uma grande variedade de resultados entre as amostras. Por este motivo, é necessário testar um número razoá-vel de amostras, isto é, pelo menos 10 peças. O desempenho depende em grande parte se os golpes durante o teste são concentrados em entalhes acentuados ou cantos, já que estes pontos reduzem a resistência ao impacto consideravelmente. Vários testes normalizados já foram propostos para avaliar o desempenho relativo de materiais diferentes. Os resultados devem ser considerados apenas como orientativos em relação ao desempenho em condições de serviço.
Testes tipo Izod e Charpy Ambos os testes indicados acima utilizam um pêndulo para aplicar um golpe de impacto à peça de teste. A altura, para qual o pêndulo sobe após o impacto, apresenta uma medida para a energia perdida no impacto. Quanto mais energia for empregada para quebrar a amostra, menor será a altura do movimento pendular. No teste de impacto do tipo Izod, a amostra é de tamanho normalizado bastante espessa, e fica presa em uma extremidade. Um entalhe de profundidade e raio determinado normalmente é cortado na amostra para tornar os resultados mais reproduzíveis, e para mostrar a sensibilidade do material a entalhes. O teste de impacto do tipo Charpy utiliza uma amostra menor, de forma retangular, que é presa em ambas as extremidades e é atingida pelo pêndulo, na parte central entre os dois suportes. Um entalhe retangular pode ser usinado na amostra. Este teste é mais apropriado
para amostras cortadas a partir de produtos moldados. As amostras devem ser testadas com o eixo longitudinal, tanto no sentido do fluxo do material, como no sentido transversal.
Testes de impacto à queda Neste tipo de teste projeteis de vários níveis de energia são permitidos cair em cima de uma amostra apoiada, e a máquina de teste registra a falha da amostra. Como teste de qualidade passa/não passa, a energia de impacto é preajustada pela escolha do peso do martelo e a altura da queda (para determinar a energia de impacto em Joules, deve-se multiplicar o peso do martelo em quilos por 9.81 e pela altura da queda em metros). Um critério é estabelecido (por exemplo, 8 amostras de um total de 10 não devem falhar), e o número necessário de testes é executado. O procedimento para estimar a energia numérica de impacto para o material com a espessura submetida ao teste é mais demorado. A energia de impacto do projetil é variada pela alteração do peso ou pela alteração da altura de queda (uma alteração de altura também altera a velocidade de impacto). Dez amostras são testadas em cada ajuste de energia e um gráfico da porcentagem de falha contra a energia do martelo(ou peso) é estabelecido num formulário apropriado. A energia ou peso de uma taxa de fa-lhas de 50% é usada posteriormente como parâmetro para a resistência de impacto à queda. Existem métodos normalizados para apanhar ou apoiar a amostra, como também um padrão de dimensões para o projetil e para a altura de queda. A vantagem de testes de impacto à queda é que a peça de teste quebrará no ponto de menor resistência, permitindo uma comparação melhor do comportamento da peça em serviço. Os testes também podem ser executados numa peça moldada ou num perfil extrudado inalterado (por exemplo, um tubo ou um pedaço de filme).
Testes de impacto a queda instrumentais Um desenvolvimento recente é o teste onde é monitorado o progresso do projétil ao passar pela amostra de material. A partir da desaceleração do projétil pode ser obtido um gráfico de força vs. tempo (ou posição). Baseado nestes dados a energia para quebrar a amostra e a força máxima utilizada podem ser estabelecidas, junto com o perfil do processo de impacto. Várias amostras devem ser testadas, porém muito menos do que no teste à queda normal. A interpretação dos resultados requer atenção e experiência apropriada.
TESTES DE RESISTÊNCIA A RASGOS Produtos de moldagem delgados ou extrudados, como filmes, podem falhar quando expostos a rasgos. O rasgo é iniciado e penetra em seguida através da amostra. O teste tipo Elmendorf utiliza um pêndulo e é empregado normalmente para testar filmes. Este teste é usado para medir a energia necessária para continuar um rasgo existente, através de uma amostra de filme. A taxa de propagação do rasgo é variável e sem definição. Um teste mais científico é o teste de calça (trouser test). Numa amostra retangular de filme existe um rasgo que corre paralelamente ao eixo longitudinal, a partir do centro de uma extremidade do retângulo. As duas ‘pernas’, assim formadas, são agarradas numa máquina de teste de tensão e afastadas. A força necessária para propagar o rasgo fornece uma
medida para a resistência do filme a rasgos. Testes de resistência a rasgos são difíceis de interpretar, devido à complexidade da deformação, e ao fato de que a direção do rasgo pode mudar durante o teste. Uma correlação do comportamento em serviço também deve levar em consideração o efeito da velocidade de propagação do rasgo no resultado.
OUTROS TESTES MECÂNICOS Outros testes aos quais produtos moldados ou extrudados podem ser submetidos incluem os testes de coeficiente de fricção, dureza (ASTM D785, D2240 ou D2583), deformação sob cisalhamento (ISO 537), módulo dinâmico (pêndulo de torção), fadiga dinâmica e o teste de impacto Spencer para filmes (ASTM D1922).
Fatores que influenciam as propriedades mecânicas Um aumento da velocidade de teste ou a diminuição da temperatura de teste, em geral, aumenta a tensão e o módulo medido, porém diminui a elongação à quebra. Em alguns casos a mudança é dramática, e amostras que cedem, quando puxadas lentamente, se tornam quebradiças, quando puxadas numa velocidade maior. O polipropileno é um dos materiais plásticos que mostra este efeito de maneira marcante. As mesmas mudanças diminuem a tenacidade ou a resistência ao impacto do material. Deste modo, os componentes se tornam mais quebradiços a temperaturas mais baixas. A orientação molecular, que é o resultado do processo de moldagem ou extrusão, significa que amostras cortadas no sentido paralelo ao do fluxo possuem propriedades diferentes em comparação àquelas cortadas no sentido transversal ao sentido do fluxo. Quando tensões estão sendo impostas no sentido do fluxo, em caso de uma deformação determinada, elas tendem a ser mais altas que as tensões impostas no sentido transversal. Isto é, porque plásticos quando moldados ou extrudados têm um comportamento como material granulado, tal como madeira. O fluxo, ou a direção da máquina, corresponde ao sentido longitudinal do granulado. Quando a amostra é submetida a um teste de impacto à queda, qualquer acréscimo numa direção de orientação tende a reduzir as propriedades de impacto medidas. Porém, em testes de pêndulo, o efeito de orientação depende do fato, se a amostra é forçada a falhar no sentido paralelo ou transversal ao granulado.
Métodos normalizados de teste A tabela a seguir apresenta alguns métodos normalizados de teste. Existem normas internacionais (ISO), normas norte-americanas (ASTM), normas britânicas (BS) e normas alemãs (DIN).
Tipo de Teste
Norma ISO Norma ASTM
Norma BS
Norma DIN
Tensão Tensão-amostras delgadas
R 527
D 638
2782/320
53455
R 1184
D 882 D 1248
2782/326
Rastejamento Flexão Izod Charpy Impacto à queda Filme Resistência a rasgos Elmendorf
R 899 D 2990 4618 53444 178 D 790 782/335 53452 DIS 180 D 256 2782/305 DIS 179 D 256 2782/351 53453 D 3029 2782/306 D 1709 2782/352 53443 D 1922
EFEITOS DAS PROPRIEDADES NO PROCESSAMENTO Materiais termoplásticos podem ser divididos em duas categorias principais: os termoplásticos amorfos e os cristalinos. Um material termoplástico amorfo normalmente é um material duro, transparente e rígido de baixa taxa de encolhimento e baixa resistência ao impacto. Um plástico cristalino também contém material amorfo e portanto é conhecido como material termoplástico semi-cristalino. Estes plásticos são normalmente mais tenazes e macios, mas podem ter uma temperatura mais alta de distorção ao calor que um material termoplástico amorfo, além de serem opacos, com alta taxa de encolhimento e alto teor de calor específico. A habilidade de cristalizar depende de muitos fatores e inclui a regularidade da molécula do polímero e o grau de ramificação.
Estrutura de cadeias longas Os ‘altos polímeros’ou macromoléculas, nos quais os plásticos são baseados, são incrivelmente longos e, devido a ligação de carbono para carbono como estrutura básica, eles normalmente não são retos, mas virados ou encolhidos (podem existir 50.000 átomos ligados numa molécula do tipo cadeia ou estrutura; as cadeias também possuem comprimentos diferentes). Em caso de um material amorfo não existe ordem no sistema, as cadeias preferem existir de forma desordenada e encolhida (como se fosse em forma de um pedaço de corda jogado no chão). As cadeias separadas (as moléculas separadas de cadeias longas) normalmente também são ramificadas umas com as outras. Quando a cristalização é possível as cadeias ou uma parte das cadeias podem ser ordenadas lado a lado. Devido ao comprimento das cadeias e ramificações envolvidas, um material termoplástico não pode cristalizar completamente quando refrigerado, por este motivo é chamado de material termoplástico semi-cristalino. Estes materiais cristalinos contém tanto regiões cristalinas como regiões amorfas.
Orientação Quando um polímero fundido é induzido a fluir, este fenômeno ocorre devido ao deslizamento das cadeias do polímero, uma em cima da outra. As camadas deslizam uma sobre a outra, o que se chama de ‘fluxo laminar’. Como as moléculas individuais do plástico se movimentam, uma em relação a outra, existe uma mudança de direção das moléculas, ou orientação (as razões para esta mudança são, por exemplo, misturas de cadeias e fricção entre as camadas). As cadeias são ‘puxadas para fora’ na direção do fluxo, e devido à refrigeração rápida utilizada na moldagem por injeção e sopro, esta orientação é
’congelada’, o produto contém assim as chamadas ‘tensões congeladas’. Os produtos moldados contém moléculas que são orientadas na direção do fluxo, quer dizer, temos um efeito de granulação, como àquele existente em madeira. Por causa desta granulação a madeira é mais forte em uma direção do que em outra.
Efeito da orientação nas propriedades Devido ao efeito de granulação na madeira, como já foi mencionado, ela é muito mais forte em uma direção do que em outra. Os produtos de moldagem por injeção também são muito mais fortes em uma direção do que em outra. Porém, este efeito pode não ser, muitas vezes, aproveitado comercialmente em moldagem por injeção. Por este motivo um produto de moldagem por injeção sempre falha na direção mais fraca, quando o mesmo recebe um golpe ou é jogado no chão. Esta é a direção transversal ao sentido de fluxo. Isto ocorre em virtude da existência de forças menores entre as cadeias que ligam as moléculas orientadas. Se fosse possível produzir moldagens por injeção por orientação biaxial, produtos mais úteis poderiam ser feitos.
Orientação biaxial Numa seção anterior (veja INTRODUÇÃO À MOLDAGEM POR SOPRO) foi mencionado que resistência de PET pode ser melhorada dramaticamente por orientação (estiramento do parison antes do sopro). Este tratamento causa uma orientação biaxial nas moléculas de plástico, após a orientação em outra direção, introduzida pelo estágio de sopro. Orientação biaxial significa duas direções de orientação; as moléculas são ali-nhadas em duas direções, e esta orientação melhora a resistência à tensão (ou carga).
Diferenças de cristalização Um polímero fundido é induzido a fluir pela aplicação de uma força, às vezes também chamada de tensão na massa. Isto causa a ocorrência de orientação, e portanto a existência de propriedades diferentes em direções diferentes no material plástico. Para um material plástico com a capacidade de cristalização, complicações adicionais podem ocorrer. O motivo disso é o fato de que a quantia e o tipo das estruturas cristalinas dependem, por exemplo, da extensão da orientação e das tensões aplicadas durante a refrigeração. Em um material plástico particular não existe apenas um tipo, ou uma sorte de cristal, mas normalmente mais de um. A estrutura cristalina de uma peça moldada, feita de um material termoplástico semi-cristalino, normalmente é muito complicada e pode variar até de uma superfície para a outra, devido a espessura da peça. Além das razões já mencionadas isto é possível devido à taxa de refri-geração envolvida (mediante uma refrigeração rápida é possível produzir artigos transparentes a partir do material PP, que é normalmente opaco). As estruturas cristalinas poucas vezes são perfeitas, e por isso podem existir defeitos de cristalização, como também outras complicações.
Testes
Testes muitas vezes são executados em amostras produzidas a partir da moldagem por injeção, simplesmente porque isto é relativamente fácil de realizar. Estas amostras de teste não necessariamente possuem as mesmas propriedades, como produtos moldados por sopro. O nível de orientação e cristalinidade no material termoplástico é diferente. Em casos onde amostras moldadas por injeção estão sendo usadas, os resultados sempre devem ser relacionados aos resultados obtidos pelos testes de produtos moldados por sopro, se for possível.
Objetivo de moldagem O objetivo da operação de moldagem é a produção de artigos idênticos de determinada qualidade, numa taxa de produção específica e a um custo previsto. Artigos moldados idênticos somente podem ser produzidos quando todas as condições são as mesmas. Isto não é apenas uma questão de alimentar a máquina de moldagem com uma matéria-prima consistente. Mesmo nestas condições ainda é possível variar as propriedades de uma peça moldada. Isto pode ser feito mediante, por exemplo, a alte-ração da velocidade de produção do parison, ou da temperatura da massa. Alterações no ajuste da máquina também induzem alterações de orientação e/ou cristalinidade e podem produzir mudanças significativas nas propriedades de um componente moldado. Por este motivo consistência e controle são a chave para o sucesso na moldagem por sopro.
PERMEABILIDADE A GASES, VAPORES E LÍQUIDOS Muitos exemplos mostram que o movimento de pequenas moléculas para dentro e para fora, através de um material plástico é importante no processamento e na utilização de termoplásticos. Um deles é a perda de gás numa bebida carbonatada.
Difusão Difusão ocorre como resultado de processos naturais que tendem a igualizar as concentrações de uma espécie determinada num ambiente particular. Difusão através de um polímero ocorre, quando moléculas pequenas, por exemplo, gases ou vapores passam através de aberturas ou fendas na estrutura de um material plástico. A difusão depende, portanto, do tamanho das aberturas e do tamanho das moléculas pequenas.
Permeabilidade A permeabilidade de um gás, líquido ou vapor através de um material ou componente plástico é de grande interesse na utilização de plásticos. Permeação é um processo de três estágios, que envolve a solução das moléculas pequenas no material plástico, a migração (ou difusão) através do corpo do material plástico e a saída da molécula pequena da superfície oposta. A permeabilidade, portanto, é um produto de solubilidade e difusão.
Gases, vapores e líquidos
Um gás é o estado de uma matéria que é diferenciado dos estados sólidos ou líquidos pela densidade e viscosidade extremamente baixa. Vapor pode ser definido como umidade (água), ou outras substâncias suspensas no ar, normalmente líquidas ou só-lidas. Por exemplo, neblina ou fumaça são ambos vapores. Um líquido é uma substância que flui livremente, porém não é gasosa.
Comportamento organoléptico Na indústria de embalagem este termo significa normalmente uma alteração do gosto, causada pela infiltração de substâncias como oxigênio ou água. Se uma emba-lagem deve oferecer uma determinada duração de vida para o conteúdo, será necessário conhecer o nível de infiltração de água ou oxigênio tolerável no produto, antes da ocorrência de uma mudança notável de gosto.
Equação de permeabilidade Permeabilidade normalmente significa a passagem de um gás ou vapor através de uma barreira sólida, por exemplo, através de um filme fino de material plástico. A permeabilidade pode ser apresentada pela seguinte fórmula: P=
Q a.t.dp/dx
onde são P=
a constante de proporcionalidade conhecida como
Q= a= t= dp = dx =
a quantidade de gás (em volume ou massa) a área da barreira o período de tempo a pressão do gás a espessura da barreira
permeabilidade
A permeabilidade à gás normalmente independe da espessura e é expressa muitas vezes como diferença de pressões por unidade de espessura. Existe uma diferença entre dois gases, por exemplo, entre nitrogênio (N2) e dióxido de carbono (CO2). Com vapores, a permeabilidade pode apresentar uma variação considerável e depende da espessura da barreira. É melhor indicar a taxa de transmissão, a espessura e a pressão parcial através da barreira. Para água, a diferença da umidade relativa e a temperatura terá de ser especificada também. Um fenômeno geral é que vapores (abaixo da temperatura crítica) apresentam uma difusão mais rápida do que gases sob a mesma de pressão. Normalmente, existem vapores específicos que passam através de um material plástico determinado mais fácil do que outros.
Unidades
Várias unidades de medida estão sendo utilizadas. Conforme as normas SI, a unidade é mol/Ns; porém a permeabilidade de gases muitas vezes é indicado como (10-10 cm2) /(s.cm.Hg). A permeabilidade a vapores também conhecida como transmissão, muitas vezes, é indicada em (10-10 g)/(cm.s.cm.Hg). Para obter uma escala útil (por exemplo, de 1 até 100.000), as taxas de transmissão podem ser cotadas de uma maneira diferente. A permeabilidade a gases pode ser expressa como cm3/m2.24h, e aquela para vapores como g /m2.24h, colocando em cada caso a diferença de pressão e a espessura do filme. Numa escala de 1 até 100.000, a permeabilidade a nitrogênio de alguns polímeros seria para PVDC=1, PA6 e POM=10, SAN=50, PEAD=250 e PEBD aproximadamente 1.500. Numa escala de 1 até 100.000 a permeabilidade a dióxido de carbono de alguns polímeros seria para celulose=5, PVDC=30, PA6=180, SAN=1.080, PEAD=3.500 e PEBD aproximadamente 17.000 até 35.000.
Fatores alterando a permeabilidade Recipientes de metal ou vidro, quando selados corretamente, podem ser considerados impermeáveis, isto é, nada passa através de uma barreira de metal ou vidro. Isto não é o caso com polímeros (borrachas e plásticos). Um polímero pode ficar mais permeável quando a temperatura sobe, a permeabilidade também aumenta quando um material é plastificado. A permeabilidade pode ser reduzida porém mediante ramificação transversal, cristalinidade e pelo uso de cargas, por exemplo, cargas orientadas laminares, como mica ou flocos de PA. Uma redução também é possível quando um componente de PE moldado por sopro é tratado com, por exemplo, flúor antes da ejeção (fluoretação). Se, em caso de moldagem por sopro, o parison é estirado antes do sopro (para alcançar uma orientação molecular diferente no produto soprado) a permeabilidade também é alterada. A coextrusao (veja MOLDAGEM POR COEXTRUSÃO E SOPRO) pode ser uma outra solução para o problema de permeabilidade. Coberturas com um material relativamente impermeável podem ser mais uma.
Diferenças entre plásticos Permeação é uma função de materiais, projeto e método de processo. Os coeficientes de permeabilidade de plásticos podem variar significativamente para um tipo determinado de gás, e a permeabilidade de um plástico determinado pode variar para gases diferentes. Dificilmente um material plástico possui uma boa barreira, tanto contra oxigênio, como contra vapor de água, apresentando um baixo custo ao mesmo tempo. tempo. Este fato determinou a utilização crescente de extrudados de multicamada e de coberturas. Os fatores mais significativos no projeto de embalagens que influem na taxa de permeação são a relação de superfície/volume e a espessura de parede dos recipientes. Quanto mais baixa a relação e mais espessas as paredes, menor será a taxa. A utilização de maior quantia de material porém aumenta os custos. O método de moldagem pode influenciar a taxa de permeação, em virtude da cristalinidade, ou da orientação do material termoplástico. Um maior grau de ambos os fatores reduz a permeabilidade.
Coberturas
A utilização de coberturas com um material relativamente impermeável é um método bastante usado para reduzir a permeabilidade de produtos soprados. Muitas vezes o material de cobertura é PVDC, porém, outros podem ser usados. O vidro é um destes materiais, como também PE ramificado de alto peso molecular (aplicado mediante polimerização plasmática).
Coberturas de PVCD Frascos de PET muitas vezes são cobertos com PVDC para melhorar as propriedades de barreira. Estas propriedades são o fator chave na utilização de qualquer polímero como material de embalagem, porque aumentam a vida útil (shelf life) do conteúdo da embalagem. A cobertura de frascos de PET normalmente é aplicada, imediatamente, após a formação do frasco, ou pelo mergulho do produto, cobertura de flutuação, ou aplicação de spray (o último método apresenta a maior taxa de cobertura). A espessura da cobertura está em torno de 10 microns, esta espessura de cobertura aumenta a vida útil do conteúdo em aproximadamente duas vezes.
DENSIDADE E GRAVIDADE ESPECÍFICA DE MATERIAIS Definições Densidade: é indicada como massa por unidade de volume. Quando indicada em gramas por centímetro cúbico (g/cm3) a densidade é numericamente igual à gravidade específica. Hoje em dia, é indicada na maioria das vezes em quilogramas por metro cúbico (kg/m3), isto é, o valor numérico é o mesmo da indicação anterior. Se um material possui uma densidade de 2 kg/m3 será o mesmo que 2 g/cm3. Gravidade específica: a gravidade específica é a taxa de densidade da substância em relação à densidade máxima da água. Como é apresentada como taxa, não terá uma unidade, também é conhecida como densidade relativa. Volume específico: o volume específico é o volume numa temperatura e pressão específicas ocupado por uma grama de substância, isto é, o valor recíproco da densidade (1/D). Unidades são cm3/g, ou m3/kg ou ainda ft3/lb.
Densidade de polímeros A densidade de um polímero particular é uma função da massa dos átomos indivi-duais em moléculas e da maneira como as moléculas são agrupadas. Quando um polímero é baseado somente em átomos de carbono e hidrogênio, a sua densidade será relativamente baixa, isto é, abaixo de 1g/cm3. A inclusão de outros átomos, como flúor ou cloro aumentará a densidade e, para uma fórmula molecular determinada, um aumento da cristalinidade também provoca um aumento de densidade.
Vantagem de baixa densidade Um material que possui uma uma densidade baixa pode ser bastante favorável, já que os materiais normalmente são comprados por peso e vendidos por volume. Por exemplo,
quando 10 cm3 de material serão necessários para produzir um item particular. Quando um material com uma densidade de 1,4 g/cm3 for usado, serão necessários 1,4x10=14g de material para cada item, e 1000 dividido por 14 seriam 71 itens por quilo. Se a densidade do material fosse 0,9g/cm3, somente 9g de material seriam necessários, portanto seria possível produzir 1000/9=111 1000/9=1 11 itens de 1 kg de material. Isso significa, que o custo por unidade de volume muitas vezes é mais útil do que o custo por quilograma de material.
Densidade de compostos A adição de cargas inorgânicas normalmente aumenta a densidade, muitas vezes estas cargas possuem uma densidade maior do que a dos polímeros. Para calcular a densidade de um polímero composto pode ser utilizada a fórmula a seguir: Massa Total do Composto do Polímero Volume Total Por exemplo, se 100g de PVC (densidade 1,4g/cm3 ) são misturados com 60g de plastificador (densidade 0,98g/cm3 0 ,98g/cm3 ), a densidade do composto será s erá : 100 + 60 100 + 60 = 1,21g/cm3 1,4 0,98
ENCOLHIMENTO Devido ao encolhimento, a maioria dos componentes plásticos são menores que os moldes, nos quais são produzidos.
Taxa de encolhimento A grandeza de encolhimento difere de um material termoplástico amorfo para um material termoplástico semi-cristalino aproximadamente pelo fator quatro. O encolhimento também pode ser diferente de um grau de material para outro e, certamente, será influenciado pela mudança das condições de processamento. Uma diferença significativa também existe em direções diferentes, por exemplo, transversal ou paralelo ao fluxo. Devido a estes fatores a taxa de encolhimento normalmente é indicada para cada material plástico. O encolhimento dentro do molde é indicado como porcentagem, por exemplo, 0.4%, ou encolhimento linear, por exemplo, 0.004poleg./poleg. ou 0.004mm/mm - veja Tabela 6.
Encolhimento total
O encolhimento total em um produto moldado é dividido em encolhimento no molde e encolhimento após moldagem. O encolhimento no molde é definido como a alteração dimensional entre o tamanho do molde e o produto moldado, 24 horas após a ejeção do produto do molde. O encolhimento pós-moldagem que ocorre após o envelhecimento do produto, também é chamado de encolhimento ambiental. Encolhimento no molde normalmente aumenta com a elevação da temperatura do molde e/ou da massa. Porém, o encolhimento total, muitas vezes, é menor com um aumento da temperatura do molde e, na prática, produtos moldados com estabilidade dimensional podem ser melhor obtidos. Quando a temperatura do molde é muito alta o encolhimento e ncolhimento de pós-moldagem pode ser desconsiderado, mesmo em materiais termoplásticos semicristalinos. Estas temperaturas altas do molde podem ser vantajosas quando tolerâncias estreitas são necessárias. Em geral deve-se observar, que não é possível produzir componentes de moldagem por sopro com as mesmas tolerâncias possíveis na moldagem por injeção.
Medições Componentes são produzidos pelo método de moldagem apropriado, isto é, moldagem por compressão em materiais termorrígidos e moldagem por injeção em materiais termoplásticos. Isto significa que muitas vezes os valores cotados na literatura são baseados em componentes moldados por injeção. Após um tempo determinado (por exem-plo 2 hs.), as dimensões do produto moldado são verificadas na temperatura do am-biente, e as dimensões da cavidade também, caso isto não tenha sido verificado anteriormente.
Fórmulas O encolhimento no molde (MS) é indicado como porcentagem do seguinte modo: 100 x (L0 - L1) L0 Neste caso, L0 é o comprimento da cavidade e L1 é o comprimento c omprimento do produto moldado. O encolhimento de pós-moldagem (PMS) também é indicado através de porcentagem: PMS48hs = 100 x (L1 - L2) L1 Neste caso, L1 é o comprimento original do produto moldado e L2 é o comprimento medido após 48 horas (ou outro período especificado). Para converter de encolhimento volumétrico (MSv) para encolhimento linear (MSL) é aplicada a seguinte fórmula: MSv = 1 + (1+MSL).
Tamanho da cavidade
As dimensões da cavidade (Dc) de um molde determinado podem ser calculadas precisamente mediante a fórmula a seguir: seg uir: Dc = Dp + DpS + DpS2 Neste caso Dp é a dimensão do produto moldado, e S é o encolhimento linear. Uma aproximação simples passo-a-passo é recomendada na especificação das dimensões da cavidade. Esta aproximação pode ser feita mediante o procedimento a seguir. A) Especifique e numere cada dimensão do produto B) Decida qual o tipo e o grau de material termoplástico C) Verifique a taxa de encolhimento para o material D) Calcule os valores de encolhimento máximo e mínimo para cada dimensão do produto E) Determine o tamanho da cavidade para cada dimensão do produto F) Especifique a tolerância de fabricação para cada dimensão da cavidade
Tabela 6 • Valores de encolhimento de alguns termoplásticos Abreviação %
Material
ABS
Acrilonitrila butadienoestireno 0.4 - 0.7 Polietileno de alta densidade 1.5 - 4.0 Polietileno de baixa densidade Nylon 6 1.0 - 1.5 Nylon 66 1.0 - 2.0 Polibutileno tereftalato 1.5 -2.0 PBT+ 30% fibra de vidro Policarbonato 0.6 - 0.8 PC+ 30% fibra de vidro Polietersulfono 0.6 - 0.8 Polioximetileno 2.0 - 3.5 Polipropileno 1.0 - 3.0 Termoplástico polieter ester 0.4 - 1.6 PP c/carga de borracha 1.0 - 2.0 Polifenileno oxido (modif.) 0.5 - 0.7 PPO+ 30% fibra de vidro
PEAD PEBD PA6 PA66 PBT PC PES POM PP PEEL/ COPE PP/EPDM PPO
Encolhimento no molde Pol./Pol. ou mm/mm 0.004 - 0.007 0.015 - 0.040 0.015 - 0.040 0.010 - 0.015
1.5 - 4.0
0.010 - 0.020 015 - 0.020 0.003 - 0.008 0.006 - 0.008
0.3 - 0.8
0.003 - 0.005 0.006 - 0.008
0.3 - 0.5
0.020 - 0.035 0.010 - 0.030 0.004 - 0.016 0.010 - 0.020 0.005 - 0.007 0.002
0.2
PS PUR/TPU PVC-U PVC-P SAN SBS
Poliestireno 0.2 - 0.8 Poliuretano termoplástico 0.5 - 2.0 Poli(vinil cloreto) (rígido) 0.2 - 0.4 Poli(vinil cloreto) (plastificado) 1.5 - 5.0 Estireno acrilonitrilo 0.2 - 0.6 Estireno-butadieno-etireno 0.4 - 1.0
0.002 - 0.008 0.005 - 0.020 0.002 - 0.004 0.015 - 0.050 0.002 - 0.006 0.004 - 0.010
RECIPIENTES PARA LÍQUIDOS A maioria dos recipientes para líquidos são garrafas e a maioria das garrafas são utilizadas para a embalagem de bebidas, be bidas, por exemplo, água, cerveja e sucos de frutas; outros líquidos incluem molhos e condimentos líquidos para saladas. Os materiais para a embalagem dos líquidos incluem vidro, chapa estanhada, alumínio e plásticos.
Critérios de desempenho O objetivo principal no projeto e desenvolvimento de recipientes para estes produtos alimentícios é maximizar a relação de desempenho/custo. Cada produto tem um critério determinado de desempenho que deve ser cumprido. Estes critérios normalmente são uma combinação de contenção, proteção, marketing e funções de uso final. A escolha de materiais de construção, configuração estrutural e método de moldagem podem ser fatores importantes na decisão, como a embalagem exerce as funções necessárias para o produto embalado.
Vidro Vidro foi usado por um tempo tão longo, que as desvantagens deste material foram aceitas naturalmente. Estas desvantagens são a facilidade de quebrar e alto peso. As vantagens deste material extraordinário incluem transparência, cores atraentes, resistência química, rigidez, dureza, impermeabilidade e resistência à temperatura. Vidro é produzido a partir de uma matéria-prima de baixo custo disponível na maior parte do mundo. Garrafas precisas, produzidas em massa e fabricadas em um molde bipartido foram patenteados primeiramente em 1821.
Chapa estanhada Chapa estanhada era o material original para a fabricação de latas. Este tipo de recipiente é praticamente indestrutível, de baixo peso, impermeável e fácil de decorar. Quando usado para a embalagem de líquidos líquido s este material oferece longa vida de estocagem , facilidade de esterilização e abertura da lata devido ao desenvolvimento da alça de puxar. Hoje em dia,
recipientes do tipo lata podem ser fabricados de PET, estes recipientes podem ser transparentes quando necessário.
Alumínio Alumínio é utilizado atualmente para fabricar latas de baixo peso, feitas de duas peças, para bebidas carbonatadas (soft drinks). Este material também é empregado muitas vezes na fabricação de folhas laminadas baseadas, por exemplo, em papel revestido de PE, com uma camada intermediária de folha de alumínio (Al). Estas fo-lhas laminadas são utilizadas numa série de produtos, como cartões para a embalagem de líquidos, tais como leite e sucos de frutas.
Plásticos Materiais plásticos de PE tornaram a garrafa de plástico aceitável, quando nos anos de 1950 garrafas elásticas (de aperto) para detergentes foram fabricadas. Essas garrafas ofereciam baixo peso e boa resistência ao impacto. Hoje em dia, uma enormidade de materiais plásticos e combinações de materiais plásticos estão sendo utilizadas, num esforço para vencer duas das maiores desvantagens de PE: a opacidade e/ou a permeabilidade. Agora, devido ao desenvolvimento dos materiais, combinações de materiais e equipamentos, recipientes de plásticos (produzidos pela moldagem por sopro) se estabelecem firmemente, pelo fato de serem uma alternativa atraente e de baixo consumo de energia, em relação aos materiais tradicionais. Estes recipientes são disponíveis numa grande variedade de tamanhos, texturas, formas e cores. Os recipientes podem ser transparentes até opacos, e a sua aparência pode ser destacada por uma série de técnicas de decoração. Outra vantagem é a facilidade de configuração e o uso eficiente do espaço. Formas complexas podem ser produzidas com facilidade, por exemplo, tanques de plástico para automóveis. Plásticos em muitos casos são escolhidos também devido a sua rigidez e boa resistência à quebra.
Tabela 7 • Recipientes para líquidos Aplicação Bebidas carbonatadas (Soft drinks) Soft drinks Cervejas Cervejas Cidras Água Água Água Água Vinho
Tamanho do frasco Material e em litros método de produção 0.25 até 2.0 0.25 até 0.33 1.5 até 22.0 0.25 até 0.33 1.5 e 2.0 1.5 até 3.0 1.5 até 22.0 1.9 até 19.0 1.9 até 19.0 0.7 até 3.0
PET - ISBM e ESBM PVC - EBM, ISBM e ESBM PET - ISBM PVC - EBM e ISBM PET - ISBM PVC - EBM, ESBM e ISBM PET - ISBM PEAD - EBM PC - EBM PVC - EBM
Vinho Aguardente Aguardente Concentrado de frutas Suco de frutas Suco de frutas Suco de fruta Suco de fruta Suco de fruta Leite Leite Molhos / alimentos Molhos / alimentos Molhos / alimentos Óleo comestível Óleo comestível Óleo p/motores e Agentes anti-congelantes Artigos de banho Cosmética Prod. químicos domésticos Prod. químicos industriais Prod. químicos industriais Produtos medicinais Produtos medicinais Produtos medicinais
0.7 até 3.0 0.02 0.5 até 1.0 1.0 até 3.0 1.0 1.0 até 5.0 1.0 até 5.0 1.0 até 5.0 1.0 até 5.0 0.5 até 9.5 1.9 até 9.5 0.25 até 2.0 0.25 até 1.0 0.25 até 1.0 0.25 até 3.0 1.0 até 2.0
PET - ISBM PVC - EBM PET - ISBM PVC - EBM e ESBM PET - ISBM PEAD/TL/EVOH/TL/PEAD - EBM PC - EBM PEAD - EBM PP - EBM PEAD - EBM PC - EBM PET - ISBM PP/TL/EVOH/TL/PP - ISBM PETG - EBM PVC - EBM, ESBM e ISBM PET - ESBM e ISBM
0.5 até 5.0 0.02 0.02 0.5 até 3.0 0.5 até 10.0 0.5 até 10.0 0.02 0.02 0.02
PEAD - EBM PE/TL/PA - EBM PVC e PETG - EBM PVC e PEAD - EBM PEAD - EBM PET - ISBM PP/TL/EVOH/TL/PP - EBM PET - ISBM PC/TL/EVOH/TL/PC - EBM
Métodos de produção: EBM = Moldagem por extrusão e sopro (Extrusion blow moulding) ESBM = Moldagem por extrusão e sopro com estiramento (Extrusion stretch blow moulding) ISBM = Moldagem por injeção e sopro com estiramento (Injection stretch blow moulding) Propriedades de barreira Permeação de gases e líquidos, através de um recipiente plástico, pode ser um dos fatores mais importantes que determinam a vida útil do conteúdo. As taxas de transmissão de oxigênio, dióxido de carbono e de agentes de condimento, normalmente, são de grande interesse. Permeação é uma função de materiais, projeto e método de processo. Veja Permeabilidade a gases, vapores e líquidos.
Vazamento O vazamento é controlado pelo projeto e ajuste do selo e pelo acabamento do gargalo do frasco. Quando o gargalo é moldado por compressão, normalmente tolerâncias mais
apertadas do gargalo podem ser obtidas. Tanto o tipo de rosca e o número de fios por unidade de comprimento, quanto o comprimento da rosca, todos influenciam o vazamento. Roscas reforçadas (tipo butress) estão sendo utilizadas muitas vezes porque elas apertam o selo uniformemente. Se um selo contém um material macio e resistente, também é uma solução para evitar o vazamento.
Esterilização A utilização de materiais plásticos para frascos, ao invés de vidro, pode significar, em muitos casos, uma perda do estágio tradicional de esterilização por calor, simplesmente devido ao fato de que muitos materiais plásticos possuem uma temperatura de distorção ao calor muito baixa. Para a embalagem de produtos esterilizados, os frascos devem ser estéreis para receber o conteúdo. É possível enxaguar os frascos com peró-xido de hidrogênio e água esterilizada, porém isto é relativamente caro. Uma outra maneira menos onerosa é soprar os frascos com ar esterilizado e criar um ambiente estéril em volta da máquina, mediante uma cortina de ar esterilizado. O gargalo do frasco é selado antes do depósito e a estação de enchimento possui uma zona de ar purificada, onde os gargalos são cortados antes do enchimento e da selagem dos frascos.
Identificação dos recipientes Em alguns países a utilização de recipientes de plástico é restrita por legislação para proteger o ambiente contra excesso de lixo. Um esquema ou sistema para a identificação, seleção e reciclagem de frascos, por exemplo, frascos de PET, deve ser rea-lizado por fornecedores e consumidores. A tecnologia existe: o material reciclado pode ser usado para fibras. A preocupação com o ambiente tem levado alguns países ou estados a estabeleceram leis que exijam a existência da identificação do material de fabricação dos frascos, mediante códigos. Estes códigos podem ser baseados nas normas emitidas pela instituição para frascos plásticos dos Estados Unidas (Plastics Bottle Institution - PBI) que auxiliam na separação de materiais antes da reciclagem. Nos Estados Unidos, aproximadamente 20% de todos os frascos são reciclados, os materiais PEAD e PET são usados em aproximadamente 75% de todos os frascos plásticos. A coleta e a seleção de fracos na rua é normal. As preocupações sobre a reciclagem de plásticos proibíram o uso de materiais plásticos em aplicações do tipo lata.
Capítulo 3 MANUSEIO DE MATERIAIS Conselhos gerais O assunto do manuseio de materiais e componentes é um tema que está sendo tratado com despreocupação em muitas empresas de moldagem. Como resultado, é comum a contaminação do material e dos produtos moldados. A causa mais freqüente de contaminação de material é a água, além de óleo e/ou graxa. Muitas vezes tempo e di-
nheiro são gastos no melhoramento da operação de moldagem propriamente dita, enquanto o assunto do manuseio de materiais está sendo ignorado.
Fornecimento de material A maioria das matérias-primas são fornecidas em forma de granulados ou grãos, em embalagens (sacos) de 25 kgs, lotes maiores (por exemplo, embalagens de 1000 kgs), ou fornecimentos de grande porte (o custo fica menor nesta seqüência). Independente da forma de fornecimento, devem ser tomados cuidados apropriados com o material, já que muitos plásticos são caros e podem pegar fogo relativamente fácil. Materiais plásticos também podem ser contaminados com facilidade, simplesmente deixando sacos, containeres ou funis de alimentação abertos. Portanto, é necessário manter os materiais sempre cobertos. Isto se aplica tanto a materiais virgens, quanto a mate-riais recuperados.
Testando materiais A grande parte dos materiais de moldagem é aceita como sendo satisfatória, até aparecer alguma coisa errada durante a operação de moldagem. Portanto, vale a pena inspecionar o material, anotando cor, tamanho do grão, consistência do tama-nho do grão e qualquer contaminação óbvia. Não adianta moldar material fora de especificação, o resultado serão recipientes fora de especificação. Quando possível, a facilidade de fluxo do material deve ser verificada durante a operação de moldagem, por exemplo, o tempo de saída do parison e a corrente do motor da extrusora. A presença de divergências na superfície ou faixas prateadas indicam se o material de moldagem necessita de secagem. Em muitos materiais plásticos de engenharia isto deve ser verificado antes do início da moldagem.
Conteúdo de umidade Em muitos materiais plásticos o conteúdo de água ou umidade do material, que alimenta a máquina de moldagem, deve ser mantido muito baixo, a valores de, por exemplo, menor que 0.2%. Na moldagem de PET pode ser necessário utilizar material excepcionalmente seco, com um conteúdo de umidade menor que 0,01%. Material seco é utilizado para prevenir a produção de produtos moldados com superfície de baixa qualidade, e, em alguns materiais, como PC, os frascos podem ficar enfraquecidos pelo uso de material de moldagem úmido. Testes simples podem indicar a presença de umidade excessiva, por exemplo, pelo aquecimento de grãos do material suspeito entre placas de vidro. Existem máquinas para medir o conteúdo de umidade, mediante eletricidade ou pela reação da umidade com carburetos de cálcio. Em algumas empresas de moldagem as matérias-primas são submetidas à secagem como procedimento normal, para prevenir falhas de produção.
Manuseio de material Todas as áreas de armazenamento e descarga devem ser mantidas limpas e secas, para minimizar o perigo de fogo. Os locais de armazenamento devem ser separados da oficina de moldagem, por portas resistentes ao fogo. Não coloque o material diretamente à luz do
sol, mas sobre prateleiras adequadamente construídas. A utilização de áreas de armazenamento sem aquecimento e ventilação natural é o suficiente. Tome os devidos cuidados para que o material não envelheça nas áreas de armazenamento, adotando uma política de controle rigoroso de estoque. O material que entra primeiro, também deve ser utilizado primeiro (first in, first out). O controle rigoroso de estoque é importante porque dentro de um carregamento de material podem existir vários lotes diferentes, e um destes lotes pode conter material defei-tuoso. Pela adoção de uma política rigorosa de controle de estoque, um lote defeituoso pode ser facilmente identificado e isolado, evitando deste modo a produção de artigos defeituosos.
Formas de alimentação Muitos materiais plásticos são disponíveis em mais de uma forma de alimentação, por exemplo, grãos ou pó. Entretanto, problemas de alimentação podem ser encontrados em caso de mistura. Em termos de eficiência de produção, os grãos esféricos (de aproximadamente 3mm de diâmetro) são os mais eficientes. Pó fino é a pior forma, seguida por material regranulado, granulados cortados em forma de cubos e ainda granulados cortados em forma de corda (feito pelo corte de cordas de forma circular). Quando materiais plásticos em forma de pó fino ou poeira são utilizados, os perigos do uso de tais materiais “poeirentos” devem ser considerados. Todo o equipamento deve ser adequadamente aterrado para minimizar os perigos de eletricidade estática. As partículas finas produzidas (por exemplo, mediante recuperação) devem ser removidas, se possível, antes da reutilização do material.
Poeira No transporte de materiais plásticos em sistemas automáticos, os perigos de ge-ração de poeira devem ser considerados. Todo o equipamento deve ser aterrado apropriadamente, devido aos perigos de fogo ou de explosão na existência de poeira. Tente evitar a geração de poeira e tome os devidos cuidados para minimizar a inalação, principalmente se você trabalha num ambiente poeirento, manuseando material fino ou qualquer pó seco. Todas as áreas de trabalho devem estar bem ventiladas, o contato com a pele deve ser evitado e máscaras faciais deveriam ser usadas. É até possível que o próprio material plástico não seja ofensivo, mas um aditivo dele, como por exemplo, um corante ou agente estabilizador usado em conjunto com o material, pode ser.
Contaminação por água Quando o plástico é levado para a área de moldagem, permita que o material adquira a temperatura do ambiente (área de sopro climatizada) para evitar a conta-minação do material por condensação. Por exemplo, antes das embalagens serem abertas, e depois de levá-las à área de sopro, permita que elas permanecem na área de trabalho por 8 horas, particularmente, durante os meses mais frios e em tempos de alta umidade. Nestas ocasiões
é aconselhável armazenar o material que será consu-mido durante um dia na área de trabalho.
Secagem A maioria dos materiais plásticos são fornecidos em estado seco e prontos para serem usados, porém alguns contém umidade e devem ser secados antes da moldagem. Muitos plásticos, e particularmente plásticos de engenharia, absorvem água (eles são higroscópicos), e neste caso eles devem ser secados antes do uso (em muitas áreas de moldagem por injeção, por exemplo, os materiais estão sendo secados como procedimento normal para evitar transtornos). Alternativamente, o conteúdo de água (umidade) de um material úmido pode ser reduzido a um nível aceitável, pela utilização de uma máquina que permite a ventilação de gases, ou pela secagem num forno. Caso a secagem num forno seja necessária, pode ser efetuada num forno de ar quente, numa unidade de dessecagem ou num secador a vácuo. Os últimos dois métodos são mais eficientes e mais rápidos, eles reduzem o conteúdo de água para níveis mais baixos e necessitam, aproximadamente, da metade do tempo necessário da secagem em um forno de ar quente. No caso de alguns materiais eles são a única maneira de secagem (veja o capítulo SECAGEM).
Após a secagem Após a secagem o material não deve ser colocado dentro de um funil de alimentação aberto por um período de tempo prolongado, onde pode absorver umidade novamente; quando materiais higroscópicos (como ABS) estão sendo moldados, isto pode produzir manchas ou marcas oblíquas na superfície dos artigos. Uma vez que o material foi colocado dentro do funil de alimentação da máquina de moldagem, a tampa do mesmo deve ser recolocada imediatamente, para prevenir contaminação ou acidentes, como por exemplo, esmagamento dos dedos. Alguns materiais necessitam a utilização de um funil de alimentação aquecido.
Cálculo do tamanho do funil O uso da quantidade de material, para uma combinação de máquina/molde específica, deve ser calculado para determinar quanto material deve ser colocado dentro do funil de alimentação, evitando, assim, a estocagem por um tempo prolongado. É necessário tomar precauções para que materiais higroscópicos não permaneçam dentro do funil por mais de uma hora. Considere o exemplo, onde uma máquina está produzindo um artigo num tempo de ciclo de 24 segundos (24s). Os pesos do artigo e da rebarba são 84 gramas (84g) e 12 gramas, respectivamente, portanto, o peso total do parison será 84+12=96 gramas. Mediante a fórmula abaixo, o consumo do material (Q) em quilos por hora (kg/h) pode ser calculado da maneira seguinte: Q = peso total do parison (g) x 3600 1000 x tempo de ciclo (s) portanto, no exemplo seria:
Q = 96 x 3600 = 14,4 kg/h 1000 x 24 Neste caso o funil de alimentação deve ser enchido com 14,4 kg de material e o nível deve ser anotado, para não encher o funil acima desta marca.
Contaminação dos produtos moldados Contaminação por óleo ou graxa normalmente ocorre após a ejeção dos artigos (por exemplo, óleo ou graxa caindo das buchas da placa de calibração, ou das gaxetas do cilindro hidráulico), isto deve ser corrigido, imediatamente, mantendo estes pontos sob controle por manutenção preventiva. Outra causa comum de contaminação é a dispersão de graxa em volta dos pinos do bocal. O bocal deve ser desmontado e limpo cuidadosamente, e depois montado novamente, utilizando um lubrificante à base de PTFE. Como a rebarba fica bem mais quente na ejeção do que os artigos é necessário tomar providéncias, para que a rebarba quente não entre em contato e fique grudada nos artigos relativamente frios. Quando isso acontece, os artigos normalmente não podem ser mais utilizados. A retirada da rebarba quente também pode ser pro-blemática. Muitos plásticos atraem poeira a uma taxa considerável e isso pode ser extremamente difícil e dispendioso para remover. É muito melhor evitar a ocorréncia deste problema, em primeiro lugar, por exemplo, cobrindo os produtos moldados todo o tempo, ou manuseando-os o mínimo possível. Durante o manuseio ou transporte deve-se considerar os perigos de arranhar ou marcar os artigos (eles ficam até riscados quando existe um leve atrito entre os próprios artigos), já que muitos produtos são danificados durante o transporte devido embalagem inadequada. Quando tocados com mãos desprotegidas, pode ser transferida graxa para os artigos, e isto também pode ser problemático, por exemplo, em caso da impressão dos produtos. Luvas secas e limpas devem ser usadas no manuseio dos artigos, a não ser que esta precaução não seja necessária.
CUIDADOS COM MATERIAIS Quando os custos de produção de um artigo são especificados e depois colocados em forma de uma tabela, fica evidente que os custos da matéria-prima são muito importantes; isto é, porque o custo da matéria-prima é o custo individual mais alto (em produtos de fa-bricação em massa este custo pode alcançar facilmente 50% do custo total). Portanto, faz sentido cuidar da matéria-prima e comprar somente equipamentos que também ofereçam qualidade. Não queremos perder tempo e material na produção de artigos defeituosos, mesmo na recuperação do material perde-se dinheiro e capacidade de produção. Os fabricantes de máquinas de moldagem produzem máquinas que podem ser postas em operação rapidamente e mantenham as condições de operação pré-ajustadas consistentemente. Os moldes deveriam ter sido projetados e fabricados com a finalidade de produzir componentes na taxa prevista, deixando a quantia mínima de material para ser recuperada. Todos estes esforços são gastos desnecessariamente quando você não faz a sua parte em cuidar da matéria-prima.
O que significa isto? Basicamente isto significa manter o material limpo, seco e isento de contaminação. Portanto, lembre-se do seguinte: a) Somente abra as embalagens quando elas alcançarem a temperatura do ambiente da fábrica. b) Utilize o material somente quando você tiver certeza absoluta de que o material escolhido é o tipo e grau certo. c) Verifique se a máquina foi pré-ajustada para este tipo de material. d) Feche as embalagens imediatamente após a utilização e verifique se a etiqueta está correta. e) Verifique se os produtos de moldagem, mesmo aqueles previstos para reciclagem são mantidos limpos e secos. f) Assegure-se de que o material recuperado está sendo mantido limpo e seco, e será utilizado somente nas proporções corretas.
SECAGEM A maioria dos materiais plásticos é fornecida seca e pronta para ser utilizada, porém alguns materiais são úmidos e devem ser secados antes da moldagem. Mesmo assim é importante prevenir contaminação por água, também quando o material for secado para reduzir o consumo de energia. A quantidade de água que um material absorve pode ser medida em 24 horas, à temperatura ambiente. A secagem normalmente é necessária quando a porcentagem for maior do que 0,1%. Porém, em muitas fábricas o material é submetido a uma secagem como procedimento normal, evitando problemas sobre a necessidade e a duração da secagem (quando PET está sendo processado pode ser necessário usar material excepcionalmente seco, com um teor de umidade menor que 0,01%).
Tabela 8 • Condições de secagem Abreviação Absorção de do Material água (%)
Secagem-ar quente Temp°C - Horas
Secagem-dessecação Temp°C - Horas
ABS 0,2 - 0,35 HIPS/TPS 0,08 PA 6 1,6 PA 66 1,5 PC 0,16 PEBA (duro) 0,5 PEBA (macio) 2,5 PEEL 0,6 PE-HD <0,01 PE-LD <0,2 PE-LLD <0,2 PET 0,03
80 - 90 70 80 85 120 80 70 90 65 65 65 135
80 - 90 70 105 105 120 80 70 120 80 80 85 135
2-4 2-3 16 16 2-4 4 6 10 3 3 3 4
2 1-2 1 12 2 3 4 2-4 1 - 1.5 1 - 1,5 1 - 1,5 2
PP-H PP-K PS (GPPS) TPU/PUR UPVC
<0,2 <0,2 0.08 0,3 <0,2
80 80 70 80 65
2 2 2-3 3 3
90 90 70 80 80
1 - 1,5 1 - 1,5 1-2 1 1 - 1,5
Prevenção de condensação Quando o material plástico é levado para a oficina de moldagem é necessário permitir que o mesmo alcança a temperatura do ambiente, para prevenir a contaminação do material por condensação. Antes da abertura das embalagens, por exemplo, e depois do transporte do almoxarifado, permita que as mesmas permaneçam na oficina por 8 horas, isto se aplica particularmente para os meses mais frios e em períodos de alta umidade. Nestas ocasiões é aconselhável estocar a quantidade de material, consumido em um dia, na área de moldagem, sem abrí-lo, antes da utilização.
Máquinas com ventilação O conteúdo de água de um material úmido pode ser reduzido para um teor aceitá-vel, pela utilização de uma máquina com ventilação; isto não apenas reduzirá o conteúdo de água, mas removerá também outras substâncias, como gases (voláteis) na temperatura de moldagem, além de possibilitar a formação de compostos com cores, com bastante eficiência. A finalidade básica de uma máquina de moldagem com ventilação é uma compressão e posteriormente uma descompressão da massa. Pela compressão da rosca o material plástico é fundido, matérias de contaminação são convertidas em gases, e pela redução da pressão no material os voláteis são removidos, através de um orifício de ventilação. Em seguida, a massa é comprimida novamente e transportada para a parte frontal do cilindro ou canhão. As máquinas com ventilação, normalmente, não são consideradas como máquinas de moldagem por sopro. Porém, devido às excelentes características de mistura do projeto das roscas, nos quais elas se baseiam, são usadas às vezes na moldagem por sopro.
Secagem no forno Quando a secagem no forno é necessária, isto pode ser feito num forno de ar quente, numa unidade de dessecação ou num secador a vácuo. A secagem no forno (secagem por convecção) é popular, porque é relativamente barata para instalar e fácil de ope-rar. Este método porém não é muito eficiente e muitas vezes pode ocorrer uma con-taminação. O material plástico é colocado em camadas finas (menor que 10 mm ou 0,5 polegadas) dentro de um forno de convecção; um forno equipado com ventilação é me-lhor. As condições de secagem para materiais diferentes estão relacionadas na Tabela 8. O tempo de secagem é indicado em horas; é necessário tomar as devidas providências para se evitar uma alteração do material pela perda de plastificador ou oxidação. Para evitar uma saturação do ar com vapor de água, uma parte do ar deve ser ventilada e as gavetas devem ser cobertas com uma
malha fina ou gaze para prevenir contaminação. Melhores condições possibilitam filtração e recirculação do ar para remover agentes de contaminação e economizar energia.
Cálculo do tamanho do funil Após a secagem, o material não deve ser colocado dentro de um funil de alimentação sem aquecimento, por um período de tempo prolongado, em virtude da possibilidade de absorver umidade novamente, e porque na moldagem de materiais higroscópicos, como ABS e PA66, isto pode produzir manchas ou marcas oblíqüas na superfície dos artigos. O consumo de material para uma combinação máquina/molde determinada deve ser calculado (veja Manuseio de materiais) para identificar quanto material de-veria ser colocado dentro do funil prevenindo deste modo a estocagem por tempo indeterminado. Providências devem ser tomadas também para que materiais higroscópicos não permaneçam dentro de um funil sem aquecimento por mais de uma hora.
Secagem por vácuo e dessecação Resultados melhores de secagem são obtidos na aplicação de vácuo, durante o processo de secagem de um material plástico. Devido às dificuldades práticas envolvidas a secagem mediante vácuo não é empregada muitas vezes na indústria de moldagem. O método mais popular é a secagem por dessecação. O ar é passado através de uma peneira molecular dessecante que retira a água do ar; isto abaixa o ponto de orvalho do ar para, por exemplo, 40°C. O ar quente e seco é utilizado em seguida para secar o material plástico. Estes últimos dois métodos para secar material plástico são mais eficientes do que a secagem no forno, eles são mais rápidos e reduzem o conteúdo de água para níveis mais baixos. Estes métodos tomam aproximadamente a metade do tempo necessário em um forno de ar quente, e para alguns materiais eles são a única maneira de alcançar um nível de secagem adequado.
Funis secadores e funis aquecidos Mediante estes dois sistemas o material plástico é secado ou mantido seco na máquina de moldagem. Nos sistemas mais simples, resistências aquecem o funil de alimentação de metal. Este tipo de sistema é útil quando o material plástico foi secado em outra unidade, para prevenir a ocorrência de condensação. Um funil aquecido, portanto, não é necessariamente um funil de secagem. Para secar o material plástico será necessário soprar ar aquecido através do material de moldagem durante um tempo pré-determinado. Para obter o tempo de permanência apropriado, o funil deve ser relativamente grande (isto pode ser calculado como indicado no capítulo MANUSEIO DE MATERIAIS). Em casos onde o tempo de permanência necessário do mate-rial não é mantido, os sistemas utilizados podem ser chamados de funis aquecidos mais adequadamente do que funis secadores. A eficiência pode ser melhorada, quando o ar é secado pela passagem através de uma unidade dessecante; cada máquina pode ser equipada com sua própria unidade de desumidificação.
Eliminação de voláteis
Quando um material plástico está sendo secado, a água muitas vezes não é a única matéria contaminante que é removida; matérias que ficam gasosas nas temperaturas de processamento também são extraídas do plástico em forma de voláteis. Portanto, estes voláteis incluem água e materiais orgânicos, como monômeros. Numa área de moldagem que está processando PS, por exemplo, o odor ácido é proveniente, muitas vezes, de material processado de forma inadequada. Uma das substâncias que causam este odor repugnante é estireno. Matérias orgânicas químicas, tais como estireno de-veriam ser tratadas com cuidado e respeito, já que elas são prejudicial ao corpo humano. As condições de processamento devem ser ajustadas para minimizar a sua formação e quando elas existem, elas devem ser eliminadas de uma maneira aceitá-vel sem permitir que elas poluam o ambiente da área de moldagem.
Controle de voláteis O que é observado muitas vezes subindo da área do ferramental ou bocal de uma máquina de moldagem é matéria volátil causada pela queima de material plástico; este material poderia ter saído do bocal durante a operação de moldagem ou ficado após a purgação do sistema. É muito importante manter a parte externa do ferramental/bocal ou das resistências isento de impurezas, caso contrário é possível a formação de gases prejudicais. As condições de operação, como, por exemplo, as temperaturas do canhão devem ser mantidas dentro de valores (isto é, o mais baixo possível) que minimizem a formação de gases, e qualquer matéria volátil que escape deve ser eliminada num queimador catalítico montado em cima da máquina. Como alguns voláteis, por exemplo, alguns retardantes de chama não podem ser queimados deste modo, a área também deve ser equipada com um sistema eficiente de extração.
COLORAÇÃO Materiais termoplásticos amorfos são transparentes e portanto disponíveis numa maior gama de cores do que materiais termoplásticos semi-cristalinos. Em geral, porém, todos os plásticos são disponíveis, ou podem ser fabricados em uma larga variedade de cores.
Material composto Tradicionalmente todos os produtos plásticos foram moldados de granulados coloridos, porém, agora, devido à facilidade com que as cores podem ser adicionadas na máquina, existe uma utilização crescente de corantes concentrados ou masterbatches em conjunto com material natural, ou sem coloração. Materiais compostos ainda apresentam a técnica de coloração mais meticulosa, providenciando as cores mais precisas e reproduzíveis. Esta técnica também fornece a melhor densidade de cores e é mais apropriada para lotes pequenos. Em sua maioria, produtos plásticos utilitários estão sendo coloridos na máquina de moldagem, enquanto materiais para plásticos de engenharia já são vendidos coloridos, isto é, de forma composta.
Masterbatches
Masterbatches podem ser sólidos ou líquidos e disponíveis em uma série de cores de tais matizes. Os masterbatches sólidos são os mais populares, com aproximadamente 60% de todas as aplicações internas executadas com este método. Estes materiais sólidos podem ser baseados numa matriz de ceras (uma matriz universal), ou no polímero básico (concentrado específico do polímero). Estes últimos concentrados são mais baratos do que os outros. Antes da utilização de um masterbatch universal é importante verificar que seja apropriado para o uso em conjunto com o plástico; alguns masterbatches indicam a utilização universal, porém esta indicação deve ser tratada com cautela. Masterbatches que contém outros aditivos, como por exemplo, agentes absorventes de raios ultravioletas, também são disponíveis.
Vantagens de Masterbatches Masterbatches podem ser utilizados mediante a mistura seca da resina com o masterbatch e alimentação posterior da mistura para a máquina de moldagem, ou o masterbatch pode ser acrescentado (dosado) diretamente na máquina de moldagem. A utilização de masterbatches apresenta os seguintes resultados: A) Coloração menos onerosa do que com materiais compostos B) Redução dos problemas com poeira em comparação com o uso de pigmentos secos. C) Custo reduzido da matéria-prima devido a compra de material em estado natural, lotes grandes podem ser obtidos D) Estocagem simplificada, já que somente material natural é comprado e armazenado. A utilização de misturas com masterbatches também pode causar problemas. O mais comum é uma leve diferença de cores entre máquinas diferentes, devido à falta de precisão no equipamento de dosagem. Outro problema é a separação do masterbatch do plástico dentro do funil de alimentação, quando misturas secas estão sendo usadas. Mesmo com estas desvantagens os masterbatches sólidos são amplamente usados.
Coloração líquida Mediante este sistema o corante é dispensado numa matriz líquida resultando num masterbatch líquido, que pode ser facilmente dispensado ou dosado durante o processamento. Apesar do otimismo, corantes líquidos não são usados freqüentemente hoje em dia. As aplicações mais sucedidas parecem ser em corridas longas, utilizando uma cor, onde uma dosagem precisa para uma coloração uniforme pode ser estabelecida e mantida. Um dos problemas maiores é a limpeza na separação; outro é manter a precisão de dosagem. Geralmente a coloração líquida não é popular na moldagem por sopro.
Coloração seca A maneira menos onerosa de colorir plásticos é através do uso de corantes secos, porém a principal desvantagem é a tendência de ser um processo sujo e poeirento. Para manter a consistência de cores durante uma corrida de produção (isto é, melhorar a meticulosidade e consistência) saquinhos ou caixas com a quantia correta para embalagens de 25 quilos ou embalagens maiores são disponíveis. Durante a utilização de corantes secos, é imperativo que a superfície do granulado esteja coberta uniformemente com o corante para alcançar
uma dispersão satisfatória do corante na massa do polímero. O tipo da técnica de mistura (por exemplo, rotação por eixos individuais ou múltiplos) e o tempo de mistura devem ser normalizados para assegurar uma cobertura uniforme do granulado pelo corante. Quando um procedimento bem sucedido foi estabelecido este deve ser mantido para alcançar a uniformidade da cor. Também será necessário tomar os devidos cuidados para que o corante não absorva umidade durante o armazenamento, por causa da ocorrência de aglomeração; estes aglomerados podem produzir diferenças de cores ou faixas nos produtos moldados. Devido ao problema de toxicidade, muitos pigmentos em forma de pó (por exemplo, baseados em cádmio) requerem manuseio cauteloso; estes problemas ajudam a explicar o motivo porque a utilização de corantes secos está diminuindo. Observação: Independente do método utilizado para colorir o polímero natural, é necessário lembrar que as propriedades e dimensões do produto moldado podem ser afetadas consideravelmente pelo tipo de corante ou pigmento usado.
CORANTES O termo corante é um termo geral usado para descrever os materiais utilizados para transferir cor aos objetos. Os dois corantes básicos são as tintas e os pigmentos.
Tintas As tintas são solúveis no material a ser colorido e portanto podem dar cores transparentes. O uso de tintas em plásticos porém é limitado, porque elas possuem geralmente baixa resistência à luz, baixa estabilidade térmica e tendência à migração.
Pigmentos Pigmentos são corantes insolúveis e transferem cores opacas; eles são classificados como orgânicos ou inorgânicos. Os pigmentos orgânicos são produtos químicos orgânicos complexos, baseados em anéis de benzeno, enquanto os inorgânicos são baseados normalmente em óxidos metálicos.
Pigmentos envernizados Pigmentos envernizados são produzidos pela absorção de tintas numa substância inorgânica, como hidrato de alumínio. Isto torna a tinta insolúvel no plástico; estes materiais são usados em aplicações para embalagem de alimentos. Como hidrato de alumínio contém aproximadamente 20% de água, é necessário usar o maior conteúdo possível de tinta, caso a quantidade de água apresente problemas.
Efeitos especiais Alguns pigmentos e tintas podem ser usados para apresentar efeitos visuais além de cores, tais como efeitos metálicos, perolados, fluorescentes e fosforescentes. Materiais baseados em alumínio podem ser usados para obter cores metálicas prateadas e ligas de cobre são utilizadas para obter cores metálicas douradas. Para alcançar um efeito perolado ou de
madrepérola, será necessário usar um pigmento de placas com alto índice refrativo, como por exemplo, carbonato básico de chumbo. Corantes fluorescentes podem dar uma cor mais brilhante do que tintas e pigmentos normais, porque eles absorvem luz invisível e emitem luz visível. Os corantes fosforescentes se comportam de maneira similar, porém a luz é emitida como incandescência, isto é, eles ficam acesos no escuro.
Comparação A quantidade de tintas utilizadas hoje em dia é relativamente pequena e a maioria dos sistemas de coloração é baseada em pigmentos, principalmente inorgânicos. O motivo disso geralmente é que pigmentos inorgânicos possuem melhor resistência à luz e estabilidade térmica, eles também têm menor tendência à migração e melhor opacidade do que os orgânicos. Porém, pigmentos orgânicos possuem melhor resistência à tintura e apresentam cores mais brilhantes e limpas do que os inorgânicos.
Utilização O pigmento inorgânico mais utilizado é o dióxido de titânio e o pigmento orgânico mais usado é o negro-de-fumo. O dióxido de titânio é utilizado tanto em forma anatásio como em forma rutílio. A forma rutílio é usada principalmente por ser mais bri-lhante, mas a forma anatásio é preferida quando a espessura do produto se aproxima do tamanho das partículas do pigmento (como na produção de filmes delgados). Dos pigmentos que transferem cor (pigmentos cromáticos), os inorgânicos mais importantes são óxidos de ferro, cádmios, amarelos de cromo e laranjas de molibdênio; azuis e verdes ftálicos são os pigmentos orgânicos mais usados. Estes pigmentos estão sendo utilizados muitas vezes em forma de masterbatch, onde a concentração de pigmentos pode estar na faixa de 40 até 60%; em contrapartida o masterbatch pode ser usado no nível de 1%.
Incorporação A maioria dos artigos plásticos são da mesma cor por inteiro. Para obter uma cor uniforme o corante deve ser incorporado durante um estágio de plastificação, isto é, sob condições de cisalhamento e altas temperaturas. O corante deve ser escolhido em primeiro lugar para resistir a tais condições. A maioria dos pigmentos orgânicos entra em colapso rapidamente quando a temperatura passa dos 290°C, e alguns somente resistem a 240°C por um período de tempo curto, por exemplo 5 minutos. Uma co-loração da superfície é possível mediante tingimento após a produção ou aplicação de uma camada (skinning) durante a produção. A aplicação de camadas é possível tanto para moldagem por injeção como para extrusão. Este método está sendo usado em “DMC moulding”, para colocar uma camada dura e resistente a arranhões em uma ou ambas as faces do artigo; uma mistura de resina/vidro é pulverizada dentro do molde antes da moldagem. A moldagem por coextrusão e sopro é outra maneira de reduzir o uso de corantes.
REPROCESSAMENTO
A possibilidade de recuperar produtos de moldagem defeituosa, como também as rebarbas e restos de material produzidos durante a operação de moldagem de materiais termoplásticos, muitas vezes é uma benção duvidosa, porque isto pode levar à postura de que a produção de artigos defeituosos não tem importância. Um comentário muitas vezes comum é de que os artigos podem ser moídos para produzir material recuperado e utilizado novamente.
Empenho perdido Naturalmente produtos de moldagem defeituosa podem ser recuperados, mas pense no tempo e empenho perdidos; um monte de dinheiro é gasto para manter uma máquina de moldagem em operação, portanto faz sentido deixar que esta máquina esteja operando correta e consistentemente, evitando deste modo a produção de artigos defeituosos. Em outras palavras, tente fazer a coisa certa na primeira vez, e quando os produtos de moldagem forem produzidos assegure-se de que eles estão sendo tratados de maneira correta. Lembre-se que o plástico atrai pó, portanto não o deixe exposto ao ambiente, mas coberto, e evite manuseá-lo o máximo possível.
Alterações no material Durante o processo de moldagem não devem ocorrer alterações no material plástico, ainda que pequena. Qualquer uma é indesejável. Algumas das alterações que podem surgir são as seguintes: A) Contaminação por água - causada pela absorção de água no material ou por condensação. B) Oxidação - quando os plásticos são aquecidos em contato com oxigênio ocorre a oxidação; o primeiro sinal disso é uma mudança de cor e depois uma mudança de propriedades. C) Sobreaquecimento - quando sobreaquecidos, mesmo na ausência de ar, o plástico sofrerá uma decomposição ou degradação térmica; muitas vezes gases são produzidos e podem ser perigosos. D) Contaminação de poeira - é fácil gerar eletricidade estática em plásticos, isto atrai poeira ou sujeira rapidamente.
Efeitos de aditivos Alguns materiais podem acelerar alterações químicas (eles catalisam), por exem-plo, o cobre pode causar uma alteração rápida em PP quente. Isso quer dizer, que a adição de qualquer produto ao material ou à resina plástica deve ser efetuada com cuidado, e somente quando existir certeza de que isto não causará uma alteração indesejável. Portanto, qualquer aditivo deve ser testado antes de ser usado na produção. Isto é, se um pigmento ou masterbatch para coloração foi especificado, este não deve ser substituído por outro até o novo aditivo ser testado e aprovado.
Rejeição implacável
Quando artigos defeituosos, parisons ou rebarbas estão previstos para serem recuperados eles devem ser examinados cuidadosamente, e somente o material isento de contaminação e mudanças de cor deve ser usado. Porque é uma prática comum misturar material virgem (novo) com material recuperado (moído), e quando o material recuperado é contaminado, uma grande quantia de material rejeitado será produzida novamente. Se isto não for verificado, o problema facilmente sairá de controle. Portanto, seja implacável em rejeitar qualquer material ou sistema de alimentação suspeito de contaminação, isto é, somente recupere o material de boa qualidade.
Inspeção regular Mantenha coberto todo o material que deve ser recuperado. Mantenha o moinho e os recipientes de armazenamento isentos de impurezas. Inspecione as facas do moinho regularmente para verificar se existem facas quebradas, sem corte ou gastas, e substitua-as quando necessário. Coloque o material recuperado em equipamento que retire poeira ou impurezas, fragmentos de metais e água. Trate-o depois como mate-rial novo, ou seja, armazene o material recuperado dentro de recipientes fechados numa dispensa limpa e seca. Misture-o com material virgem na proporção exatamente especificada.
Regranulação na máquina A regranulação do material recuperado também pode ser efetuada na máquina de moldagem, mediante uma unidade automática ou semi-automática de regranulação. Após a regranulação deste material, o mesmo é misturado, muitas vezes automaticamente, com material virgem na taxa especificada, e realimentado diretamente no funil da máquina de moldagem. Este tipo de processo tem duas vantagens distintas: ele mi-nimiza o risco de contaminação e reduz a necessidade de secar materiais higroscópicos novamente. Apesar deste tipo de unidade necessitar de espaço precioso em volta da máquina de moldagem, a mesma é utilizada largamente nas empresas de moldagem por sopro, devido à grande quantia de rebarbas envolvidas.
DETECÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL A identificação completa da maioria dos polímeros pode ser muito difícil ou quase impossível. Porém, o que é necessário, em muitos casos, é a separação ou reconhecimento de lotes de materiais cuja identificação foi perdida. Nestes casos o uso de testes simples é justificado.
Testes simples Os testes simples incluem um exame preliminar, como também densidade, ponto de plastificação e comportamento no aquecimento (veja Tabela 9). Estes testes devem ser executados na seqüência indicada; se a determinação da densidade é alta, por exemplo, maior de 1,7g/cm3, o material provavelmente deve ser um polímero com flúor, e neste caso o teste de aquecimento não deve ser executado em razão do perigo da fumaça envolvida.
Nos testes de aquecimento somente uma amostra pequena deve ser utilizada pela mesma razão, e os devidos cuidados são necessários para evitar a inalação da fumaça.
Exame preliminar O componente ou o material deve ser examinado quanto à transparência, método de fabricação, resistência ao corte etc. Um exame deste tipo pode apresentar uma indicação significativa a respeito do material utilizado. As dimensões e o peso do componente devem ser anotados.
Densidade Em muitos casos a densidade absoluta ou gravidade específica do material não é exigida; o que é exigido é um valor aproximado. E pode ser obtido pela verificação se o material afunda ou flutua dentro de um número limitado de líquidos. Os líquidos podem incluir água e cloreto de magnésio saturado; a água possui a densidade de 1g/cm3 (gravidade específica =1), e o cloreto de magnésio tem densidade de 1,34g/cm3 (gravidade específica =1,34). Veja também o capítulo sobre densidade e a Tabela 9.
Comportamento no aquecimento Materiais termoplásticos amolecem no aquecimento, enquanto os termorrígidos, não. Quando a temperatura chega a um ponto determinado eles entram em decomposição. Um material termoplástico amorfo amolece sobre uma faixa maior de temperaturas, do que um material termoplástico semi-cristalino; estes possuem um ponto de plastificação bem determinado. Em muitos casos, este teste pode ser combinado com o teste a seguir.
Ponto de plastificação Novamente não é exigido um valor muito preciso. A maneira mais simples de se obter um valor aproximado é pelo aquecimento de uma amostra pequena numa placa metálica quente, enquanto o aumento da temperatura está sendo registrado; deve ser usada uma taxa de aumento da temperatura de aproximadamente 50°C (120°F) por hora (veja Tabela 9 referente aos detalhes de alguns pontos de plastificação).
Identificação de recipientes Em alguns países a utilização de recipientes de plástico é restrita por legislação, para proteger o ambiente contra lixo. Um esquema, ou sistema de identificação, seleção e reciclagem de recipientes como, por exemplo, garrafas de PET, deve ser realizado por fornecedores e consumidores. A tecnologia existe; o material recuperado é utilizado para fibras. A preocupação com o ambiente levou alguns países, ou estados dentro destes países, a criarem leis que exigem que frascos de plástico levem códigos, que identifiquem o material de fabricação. Estes códigos podem ser baseados naqueles publicados pelo
Instituto de Frascos Plásticos (Plastics Bottle Institute) dos Estados Unidos, que auxiliam na classificação antes da reciclagem. Aproximadamente 20% de todos os frascos nos Estados Unidos são reciclados - os materiais PEAD e PET perfazem aproximadamente 75% de todos os frascos plásticos. Coleta e separação na rua é normal. As preocupações sobre a reciclagem de plásticos proibiram a utilização de materiais plásticos em aplicações do tipo lata.
Tabela 9A • Algumas propriedades de materiais para moldagem por sopro Abreviação Cor natural °C do material (sem carga)
Densidade
Tg
Tm
HDT em
g/cm3
°C
°C
266 psi
ABS PEAD PEBD PELBD PA 6 PA 66 PC PEEL PET PP UPVC PS
1,02-1,06 0,95-0,96 0,92-0,93 0,92-0,93 1,12-1.14 1,13-1,14 1,20 1,18-1,20 1,34-1,39 0,90-0,91 1.30-1,40 1,03-1,06
130-138 107-116 121-124 210-221 266 190-199 54-26 166-175 -
7-104 69-85 76 138 103 49-60 60-77 77-102
opaco, branco fraco opaco, branco opaco, branco opaco, branco opaco, branco fraco opaco, branco fraco transparente opaco, branco fraco transparente opaco, branco fraco transpar. - opaco transparente
88-121 150 73 74-104 100-110
Tabela 9B • Algumas propriedades de materiais para moldagem por sopro Abreviação Cor natural (°F) do material (sem carga)
Gravidade
Tg
Tm
HDT
específica
°F
°F
266 psi
ABS PEAD PEBD PELBD PA 6 PA 66 PC PEEL PET PP UPVC
1,02-1,06 0.95-0,96 0,92-0,93 0,92-0,93 1,12-1,14 1,13-1,14 1,20 1,18-1,20 1,34-1,39 0,90-0,91 1,30-1,40
190-250 302 163 165-220
265-280 225-240 250-255 410-430 510 375-390 490-500 330-347 -
opaco, branco fraco opaco, branco opaco, branco opaco, branco opaco, branco fraco opaco, branco fraco transparente opaco, branco fraco transparente opaco, branco fraco transpar. - opaco
170-220 155-185 167 280 215 120-140 140-170
PS
transparente
1,03-1,06
Tg = Tm = HDT=
Temperatura vítrea Ponto de plastificação Temperatura de deflexão ao calor
212-230
-
170-215
Capítulo 4 O SISTEMA DE MOLDAGEM POR SOPRO
SISTEMA DE ACIONAMENTO O sistema de acionamento de uma extrusora é composto de motor, redutor, os elementos de interligação e o mancal de pressão da rosca. Este sistema é previsto para suportar a rosca dentro do canhão e para transmitir a rotação à rosca, numa velocidade que foi escolhida dentro de uma ampla faixa de rotações. Uma vez ajustada, a velocidade deve ficar constante, mesmo com a variação da carga da rosca ou da temperatura do sistema de acionamento. Obviamente, o torque fornecido deve vencer a resistência da rosca, também em rotações baixas. O momento de torção e a velocidade determinam a necessidade de potência do sistema.
Motores de corrente contínua Este tipo de motor é o mais popular em extrusoras modernas. Eles são controlados mediante um circuito de estado sólido que retifica a corrente alternada de alimentação. O custo do circuito de estado sólido depende do número de tiristores. Quando apenas três tiristores estão sendo utilizados, a voltagem retificada tem uma ondulação de 180 Hz e um fator de forma de 1,05. Com o aumento do número de tiristores para seis, a freqüência de ondulação aumenta para 360 Hz e o fator de forma para 1,01. Um alisamento maior pode ser efetuado mediante filtragem, que é mais fácil em altas freqüências. A ausência de uma voltagem equilibrada provoca perda de calor no motor e redução da eficiência. A eficiência geral destes motores depende de seu tamanho, da carga e da velocidade. A tabela a seguir indica as eficiências típicas disponíveis nos eixos, para motores na faixa de potência de 15 até 100 kW (20 até 133 HP).
Eficiência do motor em % Carga plena Carga média (50%) Rotação máxima Rotação média (50%)
89 86
87 84
Numa diminuição maior da rotação, a eficiência fica reduzida para 50%. Motores mais potentes tendem a ser mais eficientes do que motores pequenos. Além de ser um dos tipos
de motores mais eficientes na faixa de velocidade de 20-100% do máximo, os motores de corrente contínua permitem uma larga gama de velocidades controláveis, na faixa de 30:1. Uma desvantagem em motores de corrente contínua é a tendência de alterar a velocidade com o aquecimento do motor, porém isto pode ser reduzido mediante a realimentação do tacômetro. Além disso, os motores necessitam de escovas e comutadores, e estes itens requerem uma manutenção programada em intervalos regulares.
Acionamentos de freqüência variável Nestes acionamentos o fornecimento principal de freqüência é retificado para corrente contínua e convertido, posteriormente, para uma freqüência variável ondulada pela utilização de um circuito de estado sólido. A voltagem bruta de corrente alternada é alimentada por um motor de corrente alternada, cuja velocidade depende da freqüência do aparelho de alimentação. Devido à forma não-senoidal da forma ondular pode ocorrer uma perda considerável de potência no motor de corrente alternada. Isto pode ser reduzido pela utilização de mais retificadores de silicone na parte eletrônica, melhorando a forma ondular. Porém, apesar do fato deste motor ser mais barato que um motor de corrente contínua, os custos dos componentes de estado sólido fazem deste tipo de acionamento o mais caro. As duas vantagens mais significativas dos acionamentos de freqüência variável são a menor manutenção mecânica, devido à ausência de escovas, e o melhor fator de potência. Isto está relacionado à natureza reativa dos acionamentos. Em algumas áreas, em geral, o custo da eletricidade pode aumentar para empresas com baixo fator de potência.
Motores de corrente alternada de transmissão ajustável Apesar do fato de sistemas de transmissão ajustáveis mecanicamente já terem sido utilizados, o tipo de acionamento com maior probabilidade de ser usado em extrusoras é a execução baseada em correntes remoinhos. Nestes acionamentos um motor de corrente alternada de rotação constante aciona um tambor de aço, que possui um rotor com bobina na parte interna, e este é ligado a um eixo que apresenta o eixo de saída do sistema. As correntes remoinhos geradas pela rotação do tambor causam uma rotação do rotor, em conjunto com o tambor, porém a uma velocidade menor do que a do tambor. Quando uma voltagem é induzida ao rotor, a interligação elétrica entre este e o tambor pode ser variada. Deste modo, a velocidade do eixo de saída pode ser variada ou mantida constante, mesmo sob carga variável, pela alteração da voltagem do rotor. Acionamentos baseados em correntes remoinhos apresentam variações muito pequenas de temperaturas, podem fornecer um torque especificado em baixas velocidades e podem ceder estes torques intermitentemente. Porém, tanto a sua eficiência como o fator de potência são baixos, especialmente com a velocidade abaixo do valor máximo.
Potência do motor A potência do motor deve ser configurada para acompanhar a carga de trabalho, e, portanto, a potência necessária não somente depende do diâmetro da extrusora, mas
também da aplicação. Utilizando-se uma extrusora com 150 mm (6”) de diâmetro, por exemplo, a potência do motor pode variar entre 160 kW e 280 kW, de acordo com o produto a ser produzido, como indicado na tabela a seguir.
POTÊNCIA DO MOTOR PARA UMA EXTRUSORA DE 150MM (6”) Aplicação
Polímero
Produção lbs/h
Chapas Revestim.tubos Filme soprado Filamentos mult.
PMMA HDPE LDPE PP
1260 1150 2000 1750
Produção kg/h
Potência kw
570 520 904 791
160 230 280 280
Potência HP 215 310 375 375
Para fornecer um guia das exigências de potência que se pode esperar para diâmetros diferentes, a tabela seguinte indica valores aproximados, presumindo-se a utilização de uma extrusora de canhão liso sem ventilação e uma relação de L/D (comprimento/diâmetro) de aproximadamente 24:1. Caso um canhão ranhurado seja utilizado serão necessários aproximadamente 50 kW (65 HP) a mais, e em caso de uma extrusora ventilada deve-se acrescentar mais 30 kW (40HP) de potência.
Diâmetro da extrusora
Potência kW
38mm (11/2”) 64mm (21/2”) 89mm (31/2”) 114mm (41/2”) 152mm(6”) 230mm (8”)
12 40 85 130 230 400
Potência HP 16 50 115 175 310 530
Redutor Uma vez que os motores de extrusoras fornecem aproximadamente torques constantes dentro da faixa de velocidades, a potência disponível cresce linearmente com a velocidade. Para a potência máxima, portanto, o motor deve ser operado perto da velocidade máxima. Para combinar a velocidade máxima do motor com a velocidade máxima da rosca, é utilizado um redutor com uma taxa de redução entre 10:1 e 20:1. A capacidade de transmissão de potência do redutor é equiparada com a potência máxima do motor. Quando engrenagens de perfil helicoidal estão sendo usadas (normalmente em dois estágios) a eficiência do redutor é alta (96-98 %). A manutenção regular destes redutores
que envolve a verificação do nível de óleo e a utilização do tipo apropriado de óleo é um item essencial. Uma transmissão por correias com uma certa taxa de redução também pode ser utilizada no sistema do redutor. Isto dá uma certa segurança contra sobrecargas repentinas, porém a perda de potência pode chegar até 10%. Todas as correias e polias devem ser protegidas. Uma troca de polias pode ser útil em caso da extrusora ter sido utilizada numa outra aplicação com exigências diferentes de potência.
Mancais de apoio da rosca (mancal de pressão) Estes mancais devem apoiar a rosca no sentido horizontal, para evitar o contato com as paredes do canhão, e devem suportar uma carga axial considerável (por exemplo, uma extrusora com um diâmetro de 41/2” terá uma carga axial de 28 toneladas, quando a pressão no final da rosca for 4000 psi), além de transmitir o torque para a rosca. A haste da rosca encaixa na luva de acionamento dentro da carcaça do mancal de pressão. Normalmente uma chaveta individual é usada, porém encaixes com entalhes periféricos providenciam uma distribuição melhor do torque em volta da haste. Apesar do fato de que rolamentos de esferas permitem uma rotação mais alta, a sua capacidade de carga não chega àquela dos rolamentos de rolos, portanto estes últimos estão sendo empregados para resistir às altas cargas axiais. Uma lubrificação programada do mancal de pressão é importante. Mancais estão sujeitos a desgaste e quando danificados afetam o desempenho da rosca. Os sintomas muitas vezes são um acréscimo da corrente do motor e uma diminuição de produção, isto é, quando o defeito não é sanado há um desgaste maior de rosca e canhão. Os mancais são vendidos sob condições de vida e carga pré-determinadas. O efeito da mudança de condições de operação na vida útil dos mancais é apresentado na próxima seção.
A vida útil de rolamentos axiais A vida útil B-10 de um rolamento axial é o período de tempo em horas quando 10 mancais de um total de 100 são previstos a falhar, se utilizados sob certas condições especificadas. Muitos fabricantes estão cotando a vida B-10, presumindo que a extrusora será operada a 100 rpm e com uma pressão axial de 5000 psi (~352 bar). Se a extrusora é operada numa velocidade maior ou com uma pressão axial mais alta, existe uma redução na vida útil esperada do mancal. A tabela a seguir mostra o fator de multiplicação da vida B-10 para uma série de condições diferentes das normalizadas. Quando um rolamento axial de esferas, por exemplo, tem uma vida útil prevista de 100.000 horas na rotação de 100 rpm, a vida útil esperada numa rotação da rosca de 125 rpm e uma pressão axial de 7000 psi será somente 30.000 horas (0,3x100.000). Observe que 100.000 horas são aproximadamente 12 anos, a 7 dias por semana e operação 24 horas por dia.
FATORES DE MULTIPLICAÇÃO PARA ROLAMENTOS AXIAIS DE ESFERAS
Pressão Axial psi Mpa
75
3000 4000 5000 6000 7000 8000
6,45 2,72 1,33 0,80 0,51 0,35
20,7 27,6 34,5 41,4 48.3 55,2
Rotação da Rosca em rpm 100 125 4,84 2,04 1,00 0,60 0,38 0,26
3,87 1,63 0,80 0,48 0,30 0,21
150 3,23 1,36 0,67 0,40 0,25 0,17
O CANHÃO Estamos presumindo que a máquina utilizada seja do tipo de rosca única, porque este tipo é o mais popular. São a rosca e o cilindro da extrusão ou canhão que interagem para transportar e plastificar o material e para gerar pressão no material plástico. É muito importante que isto seja feito de maneira controlada, já que é necessário produzir material plastificado uniformemente, de composição constante, e numa taxa controlável e constante. Para alcançar isto, o canhão deve ser executado com grande precisão; o erro total de desalinhamento após a usinagem deve ser menor que a metade da folga entre canhão e rosca.
Configuração do canhão Tendo em vista que as pressões geradas podem chegar a valores muito altos, os cilindros de extrusoras ou canhões devem ser fabricados para resistir a estas altas pressões. Eles são fabricados a partir de tubos de aço ligado de parede grossa, e são normalmente previstos para operar até a uma pressão de 5000psi (~350 bar), resistindo a uma pressão mínima de rompimento de 10.000 psi (~700 bar). A abertura de alimentação normalmente é integrada ao canhão ou incorporada a uma peça fundida separada (situada entre o canhão e o redutor), e é aproximadamente do tamanho do diâmetro do canhão (a refrigeração da zona de alimentação é muito importante para evitar a formação de “pontes” no funil de alimentação, bloqueando a passagem do material). Na outra extremidade do canhão existem provisões para a fixação do ferramental (cabeçote), mediante uma peça de adaptação.
Aquecimento por zonas Para facilitar o controle, o cilindro da extrusora ou canhão é dividido em zonas ou regiões. Cada uma destas zonas é equipada com o seu próprio sistema de aquecimento, ou sistema de aquecimento/refrigeração (no caso de uma rosca de compressão zero, a primeira zona será de alimentação refrigerada com água). A menor máquina convencional terá três zonas, máquinas maiores podem ter doze zonas. Cada uma é controlada por um sensor de temperatura e pelo equipamento associado, por exemplo, um regulador de temperatura com circuito PID. Deve-se observar que a temperatura da massa é a mais importante, e que as temperaturas do canhão servem apenas como guia. Se você não possui experiência em processar um grau particular de material, comece com o ajuste mais baixo recomendado.
Para uma máquina determinada, os ajustes reais do canhão para alcançar esta temperatura da massa podem depender também, por exemplo, da rotação da rosca ou da contrapressão.
Ventilação Na extrusão de alguns materiais e em algumas máquinas existe a necessidade de ventilação do canhão; isto é necessário para o escape de gases. Na maioria dos casos este gás é apenas ar, porém, pode ser também vapor de um composto da resina, por exemplo um monômero. Se este gás não puder escapar ele será comprimido pelo fluxo da massa e levado até o ferramental, onde expandirá formando bolhas no produto. Para permitir o escape do gás, antes que chegue ao ferramental, a massa é descomprimida parcialmente ao longo do canhão; isto é feito pela redução ou pelo aumento do diâmetro do núcleo da rosca. Existe neste ponto do canhão uma abertura de ventilação e os vapores podem escapar através dela. Esta abertura pode ser fechada, quando não for necessária ventilação.
Canhões resistentes ao desgaste O conjunto de rosca e canhão operam num ambiente muito agressivo, que pode causar severos problemas de desgaste. Para melhorar a resistência do canhão ao desgaste este pode ser revestido com uma liga resistente, como por exemplo Xaloy. Esta camada resistente pode ser fundida durante a fabricação do canhão, ou o revestimento pode ser inserido posteriormente (por exemplo, na recuperação de uma máquina com desgaste). Estas unidades montadas são conhecidas como canhões bimetálicos, eles são utilizados, muitas vezes, quando compostos abrasivos estão sendo processados (em casos da extrusão de materiais como vinil cloreto, até materiais de revestimento mais resistentes à corrosão podem ser aplicados). Alguns canhões são temperados pela nitretação da face interna; estes canhões nitretados não possuem a mesma duração que os canhões temperados. Em virtude da dureza do canhão acabado, todas as operações de usinagem, por exemplo, furos para os sensores de temperatura devem ser executados num estágio anterior. Como é mais fácil repor uma rosca do que um canhão, o canhão deve ser mais duro do que a rosca.
Canhões ranhurados e roscas de compressão zero Quando uma rosca convencional está sendo usada para extrudar um material plástico, uma grande quantidade de calor está sendo gerada devido à taxa de compressão da rosca. Para evitar esta geração de calor, hoje em dia, são fabricadas máquinas que possuem roscas de compressão zero, isto é, a profundidade do filete da rosca é a mesma em todo o seu comprimento. Este tipo de rosca não é capaz de produzir uma boa mistura, porém isto pode ser melhorado pela incorporação de uma parte misturadora (por exemplo, com entalhes longitudinais) localizada na parte frontal da rosca. Estas roscas de compressão zero normalmente são usadas em conjunto com canhões, que possuem ranhuras longitudinais na zona de alimentação do canhão. Os conjuntos com canhões ranhurados são considerados essenciais para o processamento de PE e de PP de alto peso molecular com altas taxas de produção, e estes conjuntos fornecem uma produção consistente, mesmo com uma variação de contrapressão no cabeçote, por exemplo, devido à programação do parison. Para máquinas de moldagem por sopro estes canhões são disponíveis em diâmetros de até 90
mm (3,5”), e uma relação de comprimento/diâmetro de 20:1 e até 30:1(veja seção sobre ROSCAS).
Geração de pressão Numa extrusora convencional (equipada com uma rosca de três zonas) a pressão da massa aumenta gradualmente, durante o avanço do fluxo da massa em direção à parte frontal da rosca. Isto não acontece numa rosca de compressão zero e num conjunto de canhão ranhurado. Com este sistema a pressão já chega no ponto máximo(ou quase no máximo), quando o final da zona de alimentação refrigerada por água foi alcançado. Estas pressões podem chegar a até 600 bar dentro de um comprimento de seis vezes o diâmetro da rosca e podem cair depois para 200 bar (2844 psi) no final do canhão. Numa extrusora convencional a pressão chegará a apenas 100 bar (1422 psi) dentro do comprimento de seis diâmetros, e a pressão máxima de aproximadamente 200 bar (2844 psi) é alcançada no comprimento de 13 até 16 vezes o diâmetro, para cair depois para 150 bar (2140 psi) no final do canhão. O valor de pressão para um material específico é determinado pelas dimensões geométricas da zona de alimentação ranhurada e refrigerada e pelo volume do canal da rosca. A resistência total de transporte da rosca e a contrapressão do cabeçote e bocal tem pouca influência na taxa de produção, dentro de limites moderados.
Ranhuras As ranhuras na parede do cilindro ou canhão possibilitam um transporte mais estável, fazendo com que a forma de alimentação e a densidade do material plástico sejam consistentes. As ranhuras (normalmente 8) possuem quase sempre uma seção retangular, porque esta forma é bastante eficaz, e são dispostas no sentido longitudinal dentro do canhão, por aproximadamente 3 a 4 vezes o diâmetro. Elas se encontram abaixo da abertura de alimentação de forma inclinada (inclinação ~15º) e terminam após 3 a 4 diâmetros. Estas ranhuras devem ser polidas e refrigeradas intensamente com água, para evitar a ocorrência de massa plastificada nesta região. Esta seção refrigerada deve ser isolada da primeira zona de aquecimento por uma barreira térmica.
Aumento de pressão Com a finalidade de obter de uma extrusora uma massa de boa qualidade, é importante que o material seja aquecido e plastificado uniformemente, e bem misturado. Uma plastificação e mistura apropriadas necessitam da utilização de uma rosca correta e da presença de uma pressão (ou contrapressão) adequada no canhão. Um pacote de telas, suportado pela placa de fixação, normalmente é utilizado para formar a pressão numa máquina convencional de três zonas. Pelo fato das rebarbas serem recicladas, muitas vezes, imediatamente num sistema fechado, as chances de contaminação são bastante reduzidas, em comparação com um sistema onde as rebarbas são manuseadas manualmente. Por este motivo, muitas máquinas de moldagem por sopro não são equipadas com um conjunto de telas intercambiáveis. Misturadores estáticos também não são utilizados largamente devido à alta viscosidade da massa de materiais para moldagem por sopro, resultando em altas
resistências da massa. É mais comum utilizar seções misturadoras na parte final das roscas (veja seção sobre ROSCAS).
Filtração da massa Com o uso crescente de material recuperado existe um interesse maior na filtração da massa. Isto já é um problema quando rebarbas de coextrusão são reaproveitadas, porque se presume que a decomposição ou degradação das camadas de interligação poderia causar a formação de material miúdo, que bloqueia o ferramental. Nestes casos, deve ser considerada a utilização de um pacote de telas intercambiáveis durante a operação. Um dos maiores problemas é a disponibilidade de espaço na área do cabeçote, que já é congestionada.
A ROSCA Presumimos que o tipo de máquina utilizada seja uma máquina de rosca única, uma vez que este tipo é o mais popular. A rosca e o cilindro de extrusão ou canhão interagem para transportar e plastificar e para gerar pressão dentro do material plástico. Condição essencial é que isto seja feito de uma maneira controlada, já que será necessário obter um material uniformemente plastificado, de composição constante, e numa taxa constante e controlada.
Detalhes da rosca Partimos da suposição que as máquinas foram equipadas com uma rosca de uso geral, caso não especificada diferentemente. Com estas roscas de uso geral, a profundidade do canal muda ao longo do comprimento da rosca; ela é maior na região do funil de alimentação e menor próxima da ponta da rosca. Isto significa que a rosca possui uma taxa de compressão para compensar a redução efetiva de volume, que ocorre na fundição do granulado plástico. A taxa de compressão está relacionada com a profundidade do canal, portanto se a profundidade é 9,48 mm (0,373”) por baixo do funil e 3,18 mm (0,125”) na ponta da rosca, a taxa de compressão será de 3:1. As roscas típicas de uso geral possuem uma taxa de compressão de aproximadamente 2,0 até 2,5 e uma relação de comprimento/diâmetro (L/D) de 20:1 até 24:1. Alguns dos termos utilizados para descrever ou definir uma rosca são indicados na Figura 4.
Figura 4 Termos usados para descrever uma rosca
Zonas da rosca As roscas típicas de uso geral que são instaladas tradicionalmente nas extrusoras de rosca única possuem três zonas distintas: a zona de alimentação, a de compressão (ou plastificação) e a de transporte. A zona de alimentação começa na parte traseira do funil de alimentação e possui uma profundidade constante. Em seguida o diâmetro do núcleo da rosca cresce gradualmente a partir do final da zona de alimentação até o início da zona de transporte, onde o núcleo permanece constante novamente. A zona de alimentação corresponde a aproximadamente 50% do comprimento efetivo da rosca, a zona de compressão (ou transição) a 30%, e a zona de transporte a 20%. Porém, muitas máquinas, particularmente aquelas utilizadas para PE de alto peso molecular, estão equipadas atualmente com uma rosca de compressão zero em conjunto com um canhão ranhurado.
Roscas especiais Como as roscas de uso geral são previstas para processar a maior gama possível de materiais plásticos, pode-se dizer que elas não são a resposta ideal para a extrusão de um material específico, como por exemplo, PA. Uma rosca projetada para este material termoplástico semicristalino deve fornecer uma quantia maior de calor, do que uma rosca projetada para um material termoplástico amorfo. Quando uma máquina é dedicada à produção de um plástico específico por um período de tempo prolongado, vale a pena pensar em comprar uma rosca especial.
Roscas compridas Para máquinas de moldagem por sopro um comprimento “normal” de rosca é 20D, isto é, a rosca possui uma relação de comprimento/diâmetro (L/D) de 20:1. Estas máquinas “normais” são disponíveis tipicamente para PE em diâmetros de até 120 mm (4,724”), e para PVC em diâmetros até 90 mm (3,5”). A geometria da rosca depende do material a ser processado. As roscas para PVC, por exemplo, podem ser equipadas com refrigeração interna da área na ponta da rosca. Conjuntos maiores de rosca/canhão são disponíveis, por exemplo, com uma relação de comprimento/diâmetro de 24:1. Estas unidades de maior
comprimento são utilizadas em casos de necessidade de altos índices de fluxo e excelente homogeneidade da massa, por exemplo, na produção de frascos de UPVC. Um conjunto comprido de rosca e canhão fornece a mesma produção que um conjunto mais curto, porém com menor rotação da rosca. Isto é particularmente importante quando o calor gerado por alta fricção deve ser evitado. A utilização de um conjunto mais comprido de rosca e canhão proporciona flexibilidade de operação como, por exemplo, maior possibilidade de incorporação de elementos de cisalhamento ou mistura.
Roscas de compressão zero Quando uma rosca convencional para a extrusão de um material plástico é utilizada, uma quantia considerável de calor será gerada devido à taxa de compressão da rosca. Para evitar esta geração de calor existem máquinas que possuem roscas de compressão zero, isto é, a profundidade do filete é a mesma em todo o comprimento da rosca. Estas roscas possuem pouca capacidade de mistura, porém isto pode ser melhorado pela incorporação de seções misturadoras (por exemplo, seções de sulcos longitudinais) localizadas no final da rosca. As roscas de compressão zero são utilizadas normalmente em conjunto com canhões, que estão configurados com ranhuras longitudinais na zona de alimentação dos mesmos. Estes conjuntos de canhões ranhurados são considerados essenciais para o processamento de PP e PP de alto peso molecular com altas taxas de produção. Estas unidades fornecem uma produção constante, mesmo com alterações da contrapressão do cabeçote com uma programação do parison. Para máquinas de moldagem por sopro estes canhões são disponíveis em diâmetros até 90 mm (3,5”), e com uma relação de comprimento/diâmetro de 20;1 até 30:1 (veja seção sobre CANHÃO).
Pinos e seções misturadoras Nem uma rosca convencional ou uma rosca de compressão zero possibilitam uma boa mistura, por causa da maneira como o material está fluindo, ou sendo transportado ao longo da rosca. O material no centro do filete pode permanecer facilmente imperturbado, quer dizer, a produção da máquina não será de qualidade uniforme, ou homogênea. Para melhorar a mistura pela quebra do fluxo laminar pode-se incorporar pinos, que se destacam do núcleo da rosca e alcançam o material plástico, e/ou equipar a ponta da rosca com seções ou elementos misturadores como, por exemplo, um misturador tipo Maddock. Típico para uma máquina de moldagem por sopro para o processamento de PE de alto peso molecular é uma rosca comprida para a incorporação de uma seção misturadora de sulcos longitudinais, seguida por uma seção que contém pinos misturadores. A seção misturadora de sulcos longitudinais (também conhecida como misturador Maddock) é uma seção cilíndrica de cisalhamento com um comprimento de aproximadamente 2D a 3D, disposta na ponta da rosca. Esta parte possui sulcos semicirculares de entrada que são fechados, e através dos quais a massa somente pode passar para os sulcos de saída por cima do topo do filete. Isto é, a massa deve passar através de uma fenda estreita antes de poder escapar. Porém, com altas taxas de produção estas seções misturadoras (ou cisalhadoras ) muitas vezes não conseguem homogeneizar as massas de alto peso molecular satisfatoriamente,
portanto se utiliza também uma seção misturadora de pinos após o misturador Maddock. Este arranjo permite que a massa fique homogeneizada térmicamente depois do processo de cisalhamento. Existem, ainda, outros arranjos como, por exemplo, um misturador do tipo Maddock entre duas seções misturadoras.
Roscas de barreira O filete de uma rosca convencional de entrada única muitas vezes fica cheio de uma mistura de plástico sólido e de massa plastificada. Isto é, a parte sólida flutua ou “nada” na massa plastificada e a rosca tem dificuldade em apanhar a resina sólida. Para melhorar a capacidade da extrusora de produzir uma massa mais uniforme, estão sendo utilizadas roscas de barreira de duas entradas. Isto significa que a rosca possui duas entradas de filetes separadas pelo topo do filete; quando a resina entra em estado de plastificação ela é transferida para o outro filete. Deste modo a rosca aplica um princípio de separação de depósitos para a massa e a resina sólida, resultando em melhor produção por rotação e em diminuição da temperatura da massa.
Roscas resistentes ao desgaste O conjunto de rosca e canhão opera num ambiente muita agressivo que pode causar sérios problemas de desgaste. Além de possibilitar condições corretas de operação, a resistência da rosca ao desgaste pode ser melhorada de várias maneiras, por exemplo, pela nitretação profunda, até uma dureza de 67Rockwell C. Isto melhora a resistência ao desgaste, protegendo-a de ataques químicos e evitando também a adesão e a decomposição do plástico na rosca. Não é necessário que a rosca seja de uma única composição, porque as partes de maior solicitação podem ser protegidas separadamente. A rosca poderia ser feita de aço temperado SAE 4140, por exemplo, e os filetes poderiam ser revestidos com uma liga resistente ao desgaste, como Colmonoy 56. Como existe maior facilidade em se repor a rosca do que o canhão, o canhão deve ser mais duro do que a rosca.
Velocidade periférica da rosca Uma parte do calor necessário para plastificar a resina é o resultado da rotação da rosca, uma rotação maior resulta em maior temperatura. O motivo disso é o aumento da velocidade periférica da rosca e, conseqüentemente, um aumento do grau de cisalhamento. Em virtude da importância da velocidade periférica da rosca, em máquinas maiores ela deve girar mais lentamente do que em máquinas menores, diminuindo a taxa de cisalhamento e evitando um sobreaquecimento local. A velocidade de rotação também varia de material para material. O material PVC rígido, por exemplo, é limitado a uma velocidade periférica máxima de 0,25 m/s (15 m/min. ou 50 pés/min.), enquanto para outros materiais mais resistentes ao cisalhamento podem ser aplicadas velocidades maiores.
Calor de cisalhamento O esforço exercido em rodar a rosca e bombear o material para frente se transforma em calor (cisalhamento também ocorre quando o material plástico é forçado do bocal de um
cabeçote acumulador ou num processo de moldagem por injeção). Como o material é submetido a cisalhamento, o calor gerado é denominado calor de cisalhamento. Este calor não é distribuído uniformemente no material, ele é mais alto onde existe a maior taxa de calor, e pode ser tão alto que causará um sobre aquecimento local, por exemplo, nos cantos dos filetes da rosca, em caso de processamento de UPVC. Uma vez que a decomposição deste material é iniciada ela é propagada rapidamente. Para um material determinado, a quantia de calor de cisalhamento depende da rotação e do diâmetro da rosca (veja também a seção REFRIGERAÇÃO). Quando possível, o tamanho da máquina deve ser adaptado à produção prevista. Por exemplo, alcançar uma produção determinada com uma máquina de diâmetro menor a uma alta velocidade, ou com uma máquina de diâmetro maior a uma velocidade baixa. É provável que se chegue à conclusão de que a máquina maior está produzindo a massa sob temperaturas significativamente mais baixas e, portanto, produções maiores podem ser alcançadas. Uma unidade de canhão/rosca mais comprida é outra resposta, porque possibilita a mesma produção com uma unidade mais curta, porém, sob velocidades mais baixas.
Conversões Para converter de rpm (rotações por minuto) para m/s (metros por segundo), multiplique rpm com o diâmetro da rosca em mm e depois por 0,0000524. Por exemplo, para determinar a velocidade real de uma rosca de 30 mm de diâmetro, e para alcançar uma velocidade periférica de 0,25 m/s o procedimento é o seguinte: Velocidade periférica = Diâmetro da rosca x Rotação (rpm) x 0,0000524 0,25 = 30 x Rotação (rpm) x 0,0000524 Portanto, a rotação da rosca (rpm) =
0,25 = 159 rpm 30 x 0,0000524
CABEÇOTES E FERRAMENTAS Na moldagem por extrusão e sopro cabeçotes simples ou múltiplos de extrusão são disponíveis para a produção de parisons simples ou múltiplos. Normalmente, até quatro cabeçotes podem ser colocados numa máquina para materiais térmicamente estáveis (por exemplo, PE), enquanto dois cabeçotes são o máximo para UPVC (em alguns casos é possível uma quantidade maior).
Os critérios de projeto Basicamente o ferramental é um corpo de metal que é configurado como um canal interno de fluxo. Este canal de fluxo pode ser dividido em três partes que são: a seção de adaptação ligada ao canal de saída da extrusora, a seção de distribuição, que divide a massa de forma apropriada, e a parte que mantém a seção transversal necessária no canal de fluxo, antes da massa alcançar a fenda de saída.
Critérios gerais No projeto ou na avaliação de ferramentas existem certos critérios gerais que podem ser aplicados. A exigência principal é produzir a forma correta do extrudado, isto é, a seção transversal. Muitas vezes isso envolve o alcance de uma espessura constante no extrudado (por exemplo, em filmes, chapas, tubos, revestimento de cabos etc.). Na moldagem por sopro o conjunto de extrusora/ferramental pode ser configurado para produzir uma seção transversal não constante. Normalmente, a forma necessária é circular, porém outras seções podem ser produzidas, por exemplo, ovais, se a forma do produto exigir tal configuração. Contudo, o ferramental deve ser projetado presumindo-se que uma espessura constante será necessária.
Espessura constante Para satisfazer a exigência de uma espessura constante o ferramental deve apresentar as seguintes características: a) fornecer um taxa uniforme de fluxo do material na fenda de saída b) fornecer uma massa com a mesma temperatura em toda a área da fenda de saída c) fornecer uma massa que apresente a mesma condição recente de cisalhamento para toda a área da fenda de saída. O não cumprimento de qualquer um dos critérios acima pode resultar em distribuição de espessura defeituosa no extrudado. As partes do extrudado que são mais quentes em relação à massa, em geral sofrerão uma deformação maior e ficarão mais finas do que o restante da massa. A natureza viscoelástica do plástico fundido faz com que o material se lembre da maneira como foi deformado. Esta memória é de curto prazo (alguns segundos na temperatura de processamento), porém as condições de cisalhamento dentro deste período podem alterar, por exemplo, a rigidez da massa e o comportamento de expansão.
Evitar a degradação Uma degradação dentro do ferramental deve ser evitada. Isto implica em canais de fluxo lisos sem mudanças do tamanho do degrau. Degraus no canal de fluxo podem apresentar áreas onde a massa pode ficar parada por um período prolongado e degradar posteriormente; partículas de polímero preto degradadas são levadas então até o fluxo da massa, e portanto ao extrudado. O ferramental deve ser projetado para que exista uma redução contínua da seção transversal, na medida em que a saída se aproxima, de modo que a taxa de cisalhamento também cresça na aproximação da saída (este acréscimo da taxa de cisalhamento não deve cruzar para uma região de fluxo diferente onde ocorre, por exemplo, um escorregamento de parede). Outra fonte de decomposição ou degradação é uma montagem defeituosa ou um mal ajuste do ferramental. Qualquer vazamento no ferramental possibilita entrada de ar e uma rápida degradação da massa. O tempo de permanência da massa dentro do ferramental também determina o grau de contaminação. O tempo médio de permanência dentro do ferramental é a taxa de peso do polímero fundido contido no ferramental, em relação à taxa de expulsão. Por exemplo, se um tubo de 380 mm (15”) contém aproximadamente 91 kg (200 lbs.) de PVC rígido
fundido, e se a taxa de expulsão é 500 kg/h, isto é, 8,3 kg/minuto (ou 1100 lbs./h, respectivamente 18,3 lbs./min.), o tempo médio de permanência será 91:8,3 (ou 200:18,3)=11 minutos. O peso do material dentro do ferramental pode ser determinado por experimentação ou por cálculo. No último caso, o volume do ferramental deve ser calculado e depois multiplicado pela densidade do polímero fundido. No caso de PVC, a densidade em estado fundido é de aproximadamente 1200 kg/m3, em comparação a uma densidade de 1400 kg/m3, à temperatura ambiente. A possibilidade de degradação pode ser reduzida pela diminuição do tamanho dos canais internos. Observe que o cálculo acima somente indica o tempo de permanência média no ferramental. O material no centro do canal de fluxo está sujeito a uma passagem mais rápida, enquanto o material mais próximo das paredes do ferramental leva um tempo muito maior.
Mudanças do grau do polímero Muitas vezes, durante a produção, ocorre uma mudança do grau do polímero e o tempo de troca depende da rapidez com que a composição do extrudado efetua a mudança para o novo material. A configuração do ferramental afeta o tempo de troca, e ferramentais com baixos tempos de permanência, sem áreas onde o polímero pode ficar preso, devem ser preferidos. Devido ao comportamento de fluxo nos canais do ferramental o material novo aparece primeiro no centro do extrudado, e o material mais velho permanece um tempo maior nas camadas externas.
Acabamento de superfície O acabamento de superfície do extrudado é afetado pelo projeto do ferramental. Para um acabamento melhor o comprimento da área localizada após a seção de distribuição deve ser razoavelmente grande e o ângulo da área de transição deve ser baixo. Observe porém que com um ângulo muito baixo, o comprimento do ferramental fica maior, o que não é uma vantagem.
Bloqueio O bloqueio dos canais de fluxo por contaminação ou massa degradada pode ocorrer quando os canais são muito estreitos. Por esta razão, a largura mínima de um canal não deve ser menor do que 0,75 mm ou 0,03”.
Contrapressão A contrapressão causada pela resistência do ferramental ao fluxo é uma consideração muito importante. Quando a pressão necessária para forçar o material através do ferramental na taxa correta de produção é muito alta, existe a tendência de estirar e distorcer os parafusos, causar vazamento nas juntas, aumentar as exigências de potência da extrusora e, possivelmente, aumentar o trabalho e a quantia de calor de cisalhamento gerado na resina, como também o desgaste da rosca e da extrusora. Por outro lado, uma pressão muito baixa pode provocar defeitos na distribuição da espessura de parede, efeitos de soldagem no
extrudado e uma falha de mistura do material na rosca da extrusora. Um cálculo da provável queda de pressão no ferramental é um estágio muito útil durante o projeto, bem como a avaliação do mesmo.
Manutenção do ferramental A manutenção do ferramental é outra consideração importante. Ferramentas ideais possuem baixo peso e tamanho, são fabricadas de poucos componentes, levantadas com facilidade e facilmente desmontadas e remontadas. A simplicidade é uma virtude, como também a possibilidade de montar o ferramental somente de uma maneira.
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO Propriedades Um material de construção para um ferramental necessita das seguintes propriedades: a) Um módulo alto para evitar a deformação dos canais sob pressão ou sob o peso do bocal. b) Tenacidade para resistir às solicitações de uso. c) Resistência ao desgaste para possibilitar uma longa vida útil. d) Facilidade de usinagem para a aplicação de um bom acabamento, especialmente mais próximo da saída do material plástico. A facilidade de usinagem também é importante na fabricação do bocal. e) Alta condutibilidade térmica e baixa densidade para manter a temperatura uniforme. f) Baixo custo de matéria-prima e de fabricação.
Aço carbono Aço carbono de baixo teor de carbono (por exemplo SAE 1020) pode ser usinado facilmente, porém possui pouca resistência para o uso em ferramentas. As características de desgaste são pobres e a ferramenta terá pouca duração.
Latão Este material possui pouca resistência ao desgaste, porém a usinabilidade é muito boa e ele não necessita de tratamento térmico. Por este motivo, o latão é usado às vezes na fabricação de protótipos, para avaliar o desempenho antes de se fabricar o dispendioso ferramental final. As alterações dos canais de fluxo podem ser efetuadas facilmente e o ferramental terá longa duração para a execução dos testes.
Aços cementados Estes aços são submetidos a um tratamento térmico após a fabricação do ferramental. Os componentes do ferramental são aquecidos a uma temperatura de 800-900ºC (1470-1650ºF) e resfriados posteriormente. Altas temperaturas e resfriamento rápido resultam em aços
mais duros. A estrutura da superfície destes aços cementados é diferente da estrutura do núcleo do material, devido ao tratamento térmico aplicado. O núcleo possui maior tenacidade do que a superfície externa temperada. Um recozimento em óleo na temperatura de aproximadamente 200ºC (390ºF) fornece um material mais apropriado. A carburação do aço para aumentar o teor de carbono na superfície providenciará uma dureza maior na superfície. Uma desvantagem de aços cementados é uma leve alteração dimensional no tratamento térmico. Isto é particularmente problemático em ferramentas para chapas largas. Modificações no ferramental envolvem um novo processo de têmpera, que deve ser executado adequadamente para transferir as propriedades previstas para o ferramental.
Aços nitretados Estes materiais possuem ligas de cromo ou molibdênio, que formam nitretos duros quando aquecidos a temperaturas de 600ºC (1100ºF), numa atmosfera de amoníaco. Não é necessária uma refrigeração e por isso distorções são menos prováveis.
Aços resistentes à corrosão Para o processamento de PVC, aços com um teor de cromo de aproximadamente 15 a 20% oferecem resistência à corrosão. Estes aços inoxidáveis também são usados em moldes para UPVC. Aplicação de cromo Uma camada de cromo de aproximadamente 25 micra de espessura é depositada por eletrólise. Os eletrodos devem ser configurados conforme a peça tratada para fornecer uma camada uniforme. O cromo protege contra o ataque corrosivo de PVC. Uma nova aplicação de cromo será necessária após o desgaste da camada.
AQUECIMENTO DO FERRAMENTAL O ferramental não deve ser utilizado para alterar a temperatura da massa, mas para dar aos canais a mesma temperatura da massa. Para o aquecimento, estão sendo usadas resistências elétricas em conjunto com termopares como sensores, e com controladores de temperatura, como, por exemplo, controladores de três pontos do tipo PID. Em geral, o ferramental é dividido em mais de uma zona. Isto permite um controle melhor da temperatura, especialmente durante o aquecimento, a partir do estado frio.
Resistências de cartucho Estes aquecedores tubulares são compostos de um elemento de resistência de niquel-cromo enrolado dentro de uma matriz de óxido de magnésio e encapsulado dentro de um tubo de latão ou aço inoxidável. O elemento de resistência é insulado eletricamente do casco externo, mediante pó ou pasta de óxido de magnésio. A colocação dos elementos de
aquecimento dentro do ferramental fornece proteção e posiciona a fonte de calor perto dos canais. Deve-se tomar cuidado para não posicionar as resistências muito próximas dos canais. Apesar das considerações mecânicas, existe uma distribuição não uniforme de temperatura na vizinhança imediata de cada elemento. A temperatura fica mais uniforme com o aumento da distância de uma série de resistências de cartucho. Na colocação das resistências dentro do ferramental deve existir um ajuste apertado (fenda máxima de 0,25mm ou 0,01”) entre a parte externa do cartucho e o ferramental. Qualquer fenda provoca um ponto mais frio próximo a ela e um ponto mais quente no outro lado do cartucho, reduzindo a vida útil do mesmo.
Resistências de cinta ou placa Estas resistências são fixadas na parte externa do corpo do ferramental e apresentam um sistema de aquecimento menos oneroso do que os aquecedores internos. Devido ao seu posicionamento elas estão sujeitas à danificação e são menos eficientes, em termos de consumo de potência, do que aquecedores internos. Estas resistências devem ser usadas em conjunto com termopares profundos e controladores de temperatura de três pontos. São necessários os devidos cuidados durante a colocação para que haja um bom contato térmico entre a resistência e a superfície do ferramental, em toda a área da resistência. Qualquer contaminação provocará um ponto mais quente na resistência e uma redução da vida útil da mesma. Se uma série de resistências de cinta estiver sendo utilizada será necessário deslocar os pinos de fixação, porque uma linha reta de elementos de fixação provocará uma faixa fria no ferramental.
Aquecedores fundidos Aquecedores fundidos de liga de alumínio com elementos internos de aquecimento podem ser fabricados para possibilitar um ajuste mais apertado na parte externa do ferramental. Mesmo sendo mais caros do que resistências de cinta, a sua expectativa de vida é maior, eles oferecem uma melhor uniformidade de temperatura e a densidade de energia pode ser maior (até 50 Watts por polegada quadrada ou aproximadamente 8 Watts por centímetro quadrado).
Dimensionamento de elementos de aquecimento O dimensionamento da taxa apropriada de potência para elementos de aquecimento é importante para assegurar que o ferramental está aquecendo a uma temperatura prevista num tempo razoável, e para providenciar, ao máximo possível, um aquecimento uniforme das partes diferentes do ferramental e do sistema de extrusão. Isto reduzirá o risco envolvido em aquecer um sistema contendo uma massa de polímero solidificada. O peso do metal a ser aquecido em cada zona de aquecimento controlada separadamente é determinado. O tempo previsto para alcançar a temperatura apropriada é escolhido e a potência da resistência é calculada mediante o conhecimento do calor específico do aço e do aumento da temperatura necessária. Suponhamos que a parte do ferramental a ser aquecida pese 159kg ou 350 libras. Neste exemplo, imaginamos que seja necessário aumentar a temperatura de 21 até 204ºC (70 - 400ºF) em 30 minutos. Para calcular a
potência da resistência multiplique o peso pelo aumento da temperatura e pelo calor específico do aço, e divida pelo tempo em segundos. O calor específico do aço será 119 Joules por libra por ºF, ou 470 Joules por kg por ºK. Portanto, a potência da resistência será igual a: (350 x 330 x 119) = 7.640 Watts, ou 7,6 Quilowatts (30 x 60) Isto será aproximadamente o mesmo que: (159 x 183 x 470) (30 x 60) Este cálculo ignora qualquer perda de calor da superfície do ferramental. Para compensar isso, uma resistência de 10 kW provavelmente será escolhida.
FERRAMENTAIS PARA PARISONS (CABEÇOTES) Para a fabricação de parisons existem duas configurações básicas de ferramental ou de cabeçotes. Estes são os cabeçotes alimentados pela parte lateral e os alimentados pela parte superior. Ocasionalmente, outros tipos podem ser encontrados, por exemplo, o tipo com mandril espiral, porém é raro. Em geral as configurações de cabeçotes mais simples, e portanto mais baratas, são utilizadas para materiais térmicamente mais estáveis, e as outras configurações mais onerosas são utilizadas para os materiais que necessitam deste tipo.
Comentários gerais Todas as configurações procuram produzir uma massa uniforme em volta da circunferência dos lábios de saída (ou bocal) do cabeçote. Esta uniformidade deve incluir a temperatura da massa, comportamento de cisalhamento e a taxa de fluxo. Todos os cabeçotes podem ser equipados com um anel externo ajustável, que apresenta a borda externa da fenda de saída. Este pode ser movimentado em relação ao mandril interno e, portanto pode ser utilizado para a correção de variações da distribuição da espessura na circunferência do parison (isto é, na direção transversal). O movimento do anel externo, porém, altera a fenda do bocal em ambos os lados, e por isso, quando a espessura de um lado é aumentada, ela será reduzida do lado oposto. O anel externo (ou bocal) deve ser parafusado para o corpo do cabeçote, usando o torque correto pela utilização de um torquímetro. Isto é necessário para permitir um movimento quando a fenda está sendo ajustada e para prevenir vazamento.
Cabeçotes com alimentação lateral A configuração mais antiga e mais simples é o tipo com torpedo alimentado lateralmente. O fluxo da massa é direcionado para a parte lateral do mandril (também conhecido como pinola ou torpedo), que começa na parte superior e vai até a parte inferior do cabeçote, e
corre em volta do mesmo (em ambos os lados), antes de se juntar novamente ao lado oposto de alimentação. Devido a este fato existe uma diferença inerente entre os dois lados do cabeçote. Uma configuração cuidadosa da espessura dos canais de fluxo, curvaturas dos canais para baixo, e a providência de restritores ou controladores de fluxo (por exemplo, anéis) do lado de alimentação do cabeçote, fornece um fluxo razoavelmente uniforme. Porém, qualquer alteração nas condições de operação, ou uma mudança do plástico utilizado, invalidará a balança do projeto e, portanto, a mangueira produzida não se tornará uniforme. Um dos maiores problemas em cabeçotes de alimentação lateral está na linha de soldagem produzida quando os dois fluxos da massa se encontram depois de fluir em volta do torpedo. Neste caso, uma faixa fina ou região de espessura e cor diferente é muitas vezes observada; este problema se torna mais grave com o aumento do peso molecular do material. Uma solução definitiva seria a produção por coextrusão. O fluxo da massa é dividido para produzir duas mangueiras, e, em seguida, elas são juntadas novamente dentro de mesmo cabeçote. A linha de soldagem de uma mangueira está situada no lado oposto ao da linha de soldagem da outra mangueira, deste modo existe um balanço entre as duas.
Cabeçotes com alimentação na parte superior Uma configuração mais simétrica no sentido axial pode ser encontrada no cabeçote de alimentação superior (com torpedo de ilhas), no qual a massa é direcionada para o centro, na parte superior do mandril. Obviamente o mandril deve ser apoiado no corpo do cabeçote. Ilhas em forma de jato são utilizadas para esta finalidade. O fluxo e o reajuntamento posterior da massa, devido a passagem pelas ilhas, produz um distúrbio no caminho de fluxo em cada ilha e uma falha potencial na mangueira. Uma linha de soldagem pode ser observada, e o parison ou produto não é perfeitamente redondo. Estas linhas de soldagem reduzem a resistência do produto ao longo da linha. Para eliminar este tipo de problema as ilhas do torpedo podem ser deslocadas ou interrompidas. Elas não correm toda a largura do canal de fluxo, isto é, do topo do cabeçote até o torpedo numa linha reta. Cada ilha começa na parte superior, é conectada a um anel circular (suporte), e este anel é conectado ao torpedo, mediante uma outra ilha, que é deslocada da primeira. Para PE de alto peso molecular, até 12 ilhas podem ser usadas em cabeçotes maiores. Uma outra técnica para melhorar o produto é sobrepor as correntes da massa pela alimentação em níveis diferentes. Uma vantagem da configuração por alimentação superior é o baixo volume total dos canais de fluxo no cabeçote. Isto fornece um período curto de permanência, e por este motivo este tipo de configuração é utilizado extensivamente para PVC (Cabeçotes para PVC também são polidos intensivamente na parte interna). Estes cabeçotes possibilitam uma mudança rápida de cores. O tamanho máximo é de aproximadamente 200 mm (8”).
Cabeçotes com bocas de abertura variável Na moldagem por sopro o uso de um parison de seção transversal constante, muitas vezes, resulta num produto de seção transversal irregular. Isto acontece, por exemplo, porque a
taxa de sopro é diferente ao longo do produto. A abertura do bocal pode ser variada para compensar este defeito.
Variação longitudinal Durante a produção do parison a abertura do bocal pode ser variada para maior ou para menor, de acordo com as exigências do produto. Para possibilitar isto, o pino (ou núcleo) e o bocal que trabalham em conjunto devem possuir inclinações diferentes, de modo que quando um se movimenta em relação ao outro a fenda do bocal se altera. Quando o núcleo possui uma cabeça tipo cogumelo, o conjunto pode ser denominado “cabeçote divergente”, e quando o núcleo possui uma cabeça cônica, o conjunto pode ser denominado “cabeçote convergente” ou “cabeçote cônico”. A utilização de um tipo ou outro pode afetar a expansão do parison. Com o material PA 66, por exemplo, a utilização de um cabeçote divergente pode resultar numa expansão pequena do parison, enquanto o uso de um cabeçote convergente resultará numa expansão notável. Este tipo de expansão significa que a resposta a uma programação do parison não é muito expressiva. A utilização de um cabeçote do tipo cogumelo, porém, resultará num maior diâmetro do parison para um tamanho determinado.
Alteração da concentricidade Quando um parison circular uniforme é transformado num frasco circular, a espessura da parede do produto final não será uniforme; ela será mais grossa na linha de partida. A espessura poderia ser deslocada mediante o uso de um núcleo oval - porém a diferença entre o eixo maior e o eixo menor não deveria passar de 0,4 mm num bocal de 125 mm. Isto é um sistema fixo. A fenda do bocal de uma área transversal determinada pode ser alterada durante a produção do parison para produzir uma mangueira de forma não circular. Isto pode ser feito pela distorção dos lábios do bocal, ou a distorção da forma do núcleo. Esta distorção pode ser efetuada manualmente mediante o ajuste por parafusos, ou mediante um sistema hidráulico, como por exemplo, o sistema PWDS, da Moog. Este sistema somente pode ser utilizado em extrudados de diâmetro grande.
Alteração contínua da espessura de parede Durante a produção de componentes relativamente grandes, existe a possibilidade de se alterar ou controlar a espessura de parede do parison, mediante uma combinação de controle axial e radial da espessura. Isto poder ser feito pelo emprego de uma unidade de controle que regula a abertura do bocal, para adequar a espessura do parison às exigências do produto. Esta regulagem é efetuada por um sistema hidráulico separado do sistema da máquina. Este sistema de controle pode monitorar e controlar também a rotação da rosca da extrusora, os movimentos do cabeçote acumulador e a seqüência do ciclo.
Canhões ranhurados
Mesmo para componentes relativamente pequenos é prática geral alterar a espessura de parede do parison durante a extrusão, para acompanhar a forma do produto. Isto significa que a fenda do bocal e, portanto, a resistência nesta área é alterada durante a produção do parison. Na utilização de uma rosca convencional (uma rosca de três zonas), a produção e a temperatura da massa sofrem uma mudança na alteração da fenda do bocal. Estas alterações indicam que variações de peso significativas terão de ser toleradas no produto. Para minimizar tais variações, as roscas de compressão zero em conjunto com canhões ranhurados estão sendo utilizados largamente, principalmente em poliolefinas, mas também para PVC, em alguns casos.
MOLDES DE SOPRO Os moldes de sopro para a moldagem por extrusão e sopro normalmente são fixados em placas; estas placas fazem parte de um carro situado por baixo do cabeçote de extrusão. As partes de muitos moldes de sopro são guiadas mediante pinos e buchas de guia.
Materiais para a construção de moldes Para a construção de moldes de sopro diferentes tipos de materiais já foram utilizados, e muitos moldes podem ser feitos de mais de um tipo de material. A lista inclui aço usinado, alumínio usinado, cobre-berílio (Be-Cu) usinado, cobre-berílio fundido, alumínio fundido, aço fundido, ligas de zinco fundido (por exemplo, Kirksite), latão fundido e resinas de epóxi com cargas. Os moldes, na maioria, são construídos de metais, configurados por usinagem ou por fundição. Em geral a fundição de metais não-ferrosos (por exemplo, cobre-berílio fundido) possibilita a produção de moldes complexos a custos relativamente baixos, principalmente moldes grandes. Uma das vantagens principais destes materiais é a possibilidade de fundir, ao mesmo tempo, o contorno da cavidade do molde, o sistema de refrigeração e o contorno externo do molde, reduzindo deste modo o tempo de usinagem. A condutividade térmica maior deste material é uma atração especial na moldagem por sopro. Estes materiais, porém, não possuem a mesma dureza e resistência ao desgaste que os aços; para corridas longas de produção o aço, em muitos casos, é o material principal de construção dos moldes.
Seleção de materiais para moldes Cada caso deve ser considerado pelo seus próprios méritos, levando-se em conta os fatores a seguir: a forma e o tamanho do artigo a ser produzido, o acabamento de superfície necessário, as tolerâncias exigidas, o número de componentes envolvidos, a facilidade de conserto, a resistência à corrosão, o material a ser moldado, as considerações de desgaste ao esmagamento, o tempo disponível de fabricação e os custos de construção do molde. Muitos destes fatores são inter-relacionados. Em muitos casos o molde é feito de mais de um material, com a finalidade de tirar vantagens das propriedades de cada um destes materiais. O corpo do molde, por exemplo, pode ser feito de aço, enquanto a área de gargalo pode ser de cobre-berílio, já que esta é a parte mais grossa. A possibilidade de modificar o gargalo independentemente do corpo oferece uma certa liberdade de
configuração. Porém, os moldes de aço e de alumínio (com postiços de aço) são encontrados mais freqüentemente.
Comparação de materiais A comparação a seguir de materiais comuns para a construção de moldes utiliza os seguintes significados: H = alto M = médio L = baixo Al = alumínio St = aço inoxidável BeCu = cobre-berílio
Propriedade
Material usinado Al St BeCu
Material fundido Al St BeCu
Durabilidade Soldagem/Conserto Resistência à corrosão Condutibilidade térmica
M L-M L H
L L L L
H M H M
H H H H
M M M H
L L L L
Dimensões A diferença entre as dimensões do molde e as dimensões de uso final dos produtos moldados depende de um número de fatores, tais como, o encolhimento no molde, o encolhimento após a moldagem e o ambiente de uso final. Para cada material a grandeza de encolhimento depende do grau do material utilizado, dos aditivos usados com este grau, das condições de moldagem, da configuração do molde e da configuração do produto moldado, por exemplo, das espessuras das seções e da distribuição de espessura de parede. Por este motivo, quaisquer valores de encolhimento são cotados somente em caráter orientativo; em geral o valor real depende da experiência ou do trabalho em protótipos. O encolhimento transversal é às vezes menor (10%) do que o encolhimento longitudinal; em seções mais pesadas, por exemplo, no gargalo, o encolhimento pode ser 25% mais alto do que em outras regiões. Em alguns materiais, como termoplásticos semicristalinos, um encolhimento de pósmoldagem significativo pode ocorrer. Isto pode ser o resultado de seções delgadas e moldes bastante frios, provocando uma refrigeração de choque. Após a operação de moldagem ocorre uma cristalização posterior do material termoplástico, resultando em um encolhimento maior, o que pode ser controlado por recozimento. Com alguns materiais, por exemplo, PA 66, quantias significativas de água podem ser absorvidas enquanto parados; isto resulta em outra alteração dimensional, que pode ser acelerada pelo condicionamento em água fervendo após a produção. Em geral as tolerâncias que podem ser obtidas em moldagem por sopro não são da mesma precisão daquelas obtidas por injeção. A moldagem por injeção permite tolerâncias mais estreitas do que a moldagem por extrusão e sopro.
Requisitos de refrigeração Os melhores resultados de refrigeração podem ser obtidos de materiais não-ferrosos (estes materiais possuem maior condutibilidade térmica), com canais de refrigeração rasos (perto da cavidade), menor distanciamento entre os canais e fluxo turbulento de água (veja também a seção sobre refrigeração de moldes). Porém, a exigência mais importante é a uniformidade máxima da espessura de parede do produto.
Ventilação do molde Grandes quantias de ar devem ser deslocadas de um molde de sopro num período muito curto de tempo, com a finalidade de deixar a superfície do produto moldado conforme especificado e para oferecer uma taxa de refrigeração apropriada ao artigo. O tipo mais simples de ventilação são ranhuras ou fendas ao longo da linha divisória do molde; estes são de uma profundidade de aproximadamente 0,01 até 0,03 mm (0,004-0,012”) em moldes pequenos e podem chegar até 0,5 mm (0.02”) em moldes grandes. As aberturas de ventilação devem ter uma largura de aproximadamente 3 até 6mm (0,12-0,24”). Os furos para remover o ar de seções rebaixadas ou de letras não devem ser maior do que 0,2 mm (0,008”) de diâmetro. Pinos e anéis inseridos com ventilação fornecem um auxílio útil para a saída de ar em moldes. Bujões de metal poroso são usados para esta finalidade, as marcas que eles deixam nos artigos podem ser toleradas.
Acabamento de superfície Em muitos artigos grandes o acabamento de superfície requerido pode variar de um acabamento do tipo “casca de laranja” até uma texturização. E nestes casos uma boa ventilação é garantida, ou alcançada pela rugosidade de superfície da cavidade do molde, que pode ser obtida por jateamento do molde com areia ou grãos de óxido de alumínio. O tamanho do grão normalmente utilizado é a partir de 0,05 até 2 mm (0,02-0,08”). Quando um artigo brilhante é necessário, a cavidade do molde também deve ser lisa e polida com alto brilho. As superfícies polidas da cavidade do molde necessitam de uma ventilação extremamente eficaz.
Linha divisória do molde A taxa de inflação e a necessidade de ejetar o artigo do molde em condições de produção determinam o perfil da linha divisória do molde. Seções transversais elípticas são divididas na direção do maior diâmetro e seções transversais retangulares são divididas em paralelo ao lado mais comprido. Uma divisão em diagonal facilita o descarregamento, mas reduz a uniformidade da espessura de parede. Apesar de que alguns configurações e rebaixos excessivos não podem ser moldados dada à impossibilidade de abrir o molde, um certo grau de compensação pode ser obtido, pela variação da linha divisória e pela orientação do componente dentro do molde. Uma orientação correta no molde pode minimizar um afinamento do artigo.
Zona de esmagamento Em moldagem por extrusão e sopro a linha divisória do molde deve incluir uma zona ou área perfilada, que providencia a solda no parison. Em geral esta zona não é maior do que 80% da largura da base do recipiente; caso a linha de solda fique muito comprida, coincide com a parede lateral do artigo. Este tipo de configuração enfraqueceria o artigo, possibilitando uma falha prematura por rachar em condições ambientais ou por empilhamento. Qualquer alteração brusca da seção transversal deve ser evitada. Alguns componentes fabricados de plásticos de engenharia podem necessitar de uma zona de esmagamento em volta de toda a cavidade. Nestes casos o molde deve ser equipado com bolsas para a rebarba e áreas de distribuição. A zona de esmagamento providencia a solda, mas ela também é configurada para possibilitar uma remoção fácil da rebarba. A geometria da zona de esmagamento, a velocidade de fechamento e a quantia de material envolvido determinam a resistência da solda. A largura do canto de esmagamento deve ser a mais estreita possível, porém isso depende do material de construção do molde e do tamanho da cavidade. Os cantos devem possuir um acabamento liso, sem rebaixos, e devem ser chanfrados em direção à cavidade do molde. A largura mínima dos flancos é 0.4 mm ou 0,016”, porém, em geral o valor está em torno de 0,5 a 2,5 mm (0,02-0,1”). Para recipientes menores de PEAD, o valor pode ser 0,75 mm (0,03”), e para recipientes maiores o valor pode chegar até 2-3 mm (0,08-0.12”). O ângulo dos flancos é de aproximadamente 30º. Produtos grandes de moldagem por sopro provavelmente requerem uma barragem atrás da zona de esmagamento para prevenir o afinamento do produto.
Comprimento do parison Quando não existe um alongamento significativo, o comprimento necessário do parison para um peso determinado do frasco pode ser calculado com bastante precisão, utilizando a fórmula a seguir: L=
W C D t S2
L = comprimento do parison inclusive área de esmagamento C = uma constante, por exemplo, 0,45 para unidades métricas (cm), e 0,78 para polegadas (para poliolefinas) = 3,142 D = diâmetro médio da fenda anular em cm ou polegadas t = fenda anular em cm ou polegadas S = taxa de acréscimo de um polímero, dependente do material plástico utilizado, como também da temperatura e da taxa de cisalhamento. Alguns valores sugeridos para a taxa de acréscimo de PEAD e PP a 200°C são os seguintes: PEAD = 1,49 a 10s-1
PP-H = 1.61
PEAD = 1,92 a 100s-1 PEAD = 2,15 a 400s-1 PEAD = 2.35 a 700s-1
PP-H = 1.91 PP-H = 2,05
Requisitos do sistema de fechamento O sistema de fechamento deve apresentar uma série de qualidades, como por exemplo: a) Fechar e apertar o molde - até em moldes grandes a velocidade de fechamento do molde deve ser 250mm/s ou 10”/s, e aproximadamente 10 bar ou 145psi de pressão de fechamento. b) Esmagar e soldar o material na base, e (quase) separar a rebarba - 0,6 até 6 toneladas por metro ou 2 até 20 toneladas por pé de força podem ser necessárias para o esmagamento. c) Movimentar o molde a velocidades diferentes para minimizar choques, reduzir o perigo de rompimento do produto e providenciar soldas mais resistentes - uma velocidade alta no trecho final do curso de fechamento pode melhorar a resistência da solda. d) Moldar e configurar o topo do produto. e) Resistir à força de abertura do molde - isto será aproximadamente 1,25x área projetada x pressão de sopro (aproximadamente 7 bar ou 100psi.). f) Abrir o molde para a ejeção do produto.
Hidráulica proporcional Os moldes de sopro são fixados em placas, e estas placas são movimentadas pelo sistema de fechamento. Placas de fechamento de alumínio são utilizadas, muitas vezes, porque elas são leves e rígidas, e podem ser movimentadas rapidamente pelo sistema de fechamento. Estes sistemas de fechamento podem ser baseados em sistemas de movimentação pneumáticos ou hidráulicos. Independente do sistema utilizado a força de fechamento deve ser aplicada por igual, para obter um esmagamento consistente, seguro e equilibrado, por exemplo, na área da alça de um recipiente. Com a finalidade de obter o controle necessário, muitos fabricantes preferem máquinas com sistemas hidráulicos de fechamento, baseados na hidráulica proporcional.
CORTE E SOPRO DO PARISON Enquanto o processo de ar enclausurado ou o processo de geração de gás não está sendo utilizado, outros métodos de introduzir ar dentro do parison devem ser aplicados. O ar sob uma pressão de aproximadamente 7 bar (100 psi) infla o parison para adquirir a forma da cavidade do molde. Para introduzir o ar dentro do parison, agulhas ou pinos de sopro estão sendo utilizadas. Antes do sopro do parison, porém ele necessita ser separado do material que está sendo expulso do cabeçote.
Dispositivos de corte do parison
Existe uma série de dispositivos para o corte do parison. No processamento de PVC ou PE um dispositivo de corte frio pode ser utilizado na maioria dos casos, por exemplo, uma faca em forma de cunha é usada muitas vezes para PVC e para poliolefinas - especialmente no sopro do parison pelo gargalo. Quando o corte frio do parison não é possível (por exemplo, se um material poliolefínico é instável ou possui uma espessura de parede reduzida), uma lâmina quente, aquecida por energia elétrica está sendo empregada; a energia é fornecida por um transformador de baixa voltagem e alta corrente elétrica. Porém, este tipo de dispositivo necessita de um reajuste e uma limpeza freqüente. O dispositivo de corte e pré-prensagem, que corta o parison mediante duas facas frias e efetua uma soldagem simultânea com réguas de prensagem, sempre é usado em conjunto com ar de apoio controlado. Este dispositivo é particularmente útil na produção de recipientes de PEAD, onde o parison não está alinhado com o gargalo do frasco, como também na produção de frascos com alça.
Sopro no topo do parison Nas assim chamadas “máquinas de sopro pelo topo”, o molde se desloca após a produção do parison, levando-o para uma estação separada de sopro (isto permite a produção de mais parisons, ou uma extrusão contínua). Um pino de sopro é inserido no topo do parison (gargalo do frasco) na estação de sopro e, em seguida, o ar é introduzido mediante o pino de sopro. Isto causa a expansão do parison contra as paredes do molde, o material plástico adquire forma pela refrigeração e após este estágio o produto é ejetado. Em muitos casos o produto necessita de uma operação posterior de acabamento, como por exemplo, rebarbagem, impressão, etiquetagem, enchimento com o conteúdo etc. (veja também INTRODUÇÃO À MOLDAGEM POR SOPRO) Além da introdução do ar de sopro, um pino de sopro de calibração também forma ou calibra o diâmetro interno de uma abertura no topo do artigo. Se o molde fecha em volta do pino, a operação é chamada de “calibração por curso de fechamento”. Caso o pino de sopro entre no molde fechado a operação é chamada de “calibração por curso do pino”.
Outras técnicas de sopro A maioria dos produtos é produzida pela técnica de sopro pelo topo, já que o artigo (na maioria frascos) pode ser obtido com uma precisão razoável, um gargalo calibrado (a ação de introduzir o pino de sopro dentro do material plástico quente e maleável) permite a moldagem da parte interna e da rosca externa do gargalo. O artigo é produzido apoiado na base (na maioria em posição vertical) e esta orientação do produto é útil para operações posteriores, por exemplo, um enchimento do recipiente. Em “máquinas de sopro pelo fundo”, o artigo é produzido apoiado no gargalo. O parison cai em cima de um pino, após a extrusão do comprimento previsto e o molde fecha; este fechamento forma a parte do gargalo e solda a outra extremidade da mangueira, para permitir a inflação do parison quando o ar é introduzido através do pino de sopro. Em alguns artigos o “sopro por agulha” é a forma preferida de produção. Após a extrusão do comprimento correto do parison, o molde fecha, e este fechamento esmaga tanto a parte do topo como a parte do fundo do parison. O ar é introduzido mediante um agulha ou um pino pequeno para inflar o parison.
Pinos de sopro Dependendo do processo de produção utilizado serão necessários diferentes tipos de pinos de sopro. Existem por exemplo, pinos de sopro para o corte dentro do molde e pinos de sopro com buchas de corte para a calibração do gargalo (a última versão ainda pode ser equipada com uma mola para a bucha de corte, permitindo o corte automático da rebarba do gargalo). Estes sistemas podem operar com cilindros acionados por força hidráulica. Quando possível deve-se escolher pinos de sopro que fazem parte de uma gama de pinos normalizados ou modulados, permitindo deste modo a troca rápida dos pinos de sopro e buchas de corte sob condições de produção. O pino de sopro deve ser construído de preferência de um material mais maleável do que o material da área de esmagamento do molde, para reduzir o risco de danos no molde, em caso de desalinhamento do pino. O pino deve possuir uma forma cônica e deve ser refrigerado por água.
O SISTEMA DE CONTROLE Os modernos sistemas de controle são baseados em microprocessadores, e máquinas de moldagem por sopro não são uma exceção. Um sistema deste tipo não apenas é capaz de executar funções de controle, mas permite a avaliação de erros e funções estatísticas. Os controles baseados em microprocessadores não necessariamente produzem melhores produtos, ou possibilitam uma produção mais rápida. Porém, eles podem produzir os produtos mais consistentemente pelos motivos descritos a seguir.
Reprogramação Uma reprogramação de seqüências da máquina para a adaptação a condições especiais é mais fácil do que com a utilização de controles por relês. As seqüências de operação da máquina podem ser alteradas por um aparelho de programação de campo para incorporar movimentos ou seqüências especiais. Operadores podem controlar os programas para adaptar modificações ou até novos processos. Os parâmetros da máquina, do processo e da seqüência do processo podem ser armazenados no controlador mediante, por exemplo, um cartão magnético para facilitar o ajuste e melhorar a sua consistência. Apesar do fato de que a máquina não produzirá componentes idênticos à aqueles produzidos na corrida anterior, por causa da própria natureza e de material diferente, a nova corrida produzirá componentes mais próximos possíveis aos da produção original, mediante alguns ajustes.
Adaptação universal O fabricante da máquina pode equipar todas elas de configurações similares, com o mesmo tipo de controlador; variações podem ser obtidas pela variação do programa. Os processos de fabricação serão simplificados e os custos serão reduzidos. Uma máquina mais versátil pode ser apresentada, mesmo se os custos estão equiparados à aqueles de outros sistemas de controle.
Segurança
A incorporação de maior segurança é uma vantagem muito importante na aplicação de controles por microprocessador. O estado de muitas proteções, intertravamentos etc. podem ser determinados, e a máquina somente permitirá uma operação quando ela é segura. Em caso de alteração da legislação o sistema pode ser atualizado.
Localização de problemas O microprocessador pode localizar problemas próprios e problemas de outros componentes do sistema. O resultado desta investigação pode ser apresentado em língua plena, ou num diagrama da máquina junto com soluções sugeridas.
Controle de periféricos A memória de muitos sistemas de microprocessadores é grande o suficiente para aceitar a colocação de equipamento periférico em seqüência. Robôs, dispositivos de corte e manuseio de materiais, por exemplo, podem ser incorporados no ciclo da máquina, permitindo deste modo a sincronização deste tipo de equipamento com a máquina de moldagem a um custo reduzido. Mesmo o controlador de temperatura, simples agora, se comunica com o sistema de controle da máquina de moldagem e com outros computadores. O computador principal é capaz, por exemplo, de ajustar as temperaturas, alterar as características de controle ou termos do controlador de temperatura, aceitando posteriormente a temperatura real com a finalidade de registrá-la.
Controle de malha aberta e malha fechada Um processo sob controle de malha fechada existe quando um comando é emitido, o sistema de controle monitora o acontecimento e reajusta a intensidade da resposta, caso necessário, para conseguir a finalidade do comando, enquanto num controle de malha aberta o sistema de controle não monitora o acontecimento após a emissão do comando. Na moldagem, o termo de malha fechada é aplicado muitas vezes no sistema hidráulico, isto é, na velocidade de programação do parison. Caso exista uma especificação de controle de malha fechada para a velocidade, será mais fácil e mais barato fazê-lo com uma malha que “fecha” na válvula hidráulica, isto é, a taxa de fluxo de óleo através da válvula deve ser monitorada e controlada.
Estatística Um sistema de controle moderno é capaz de aceitar uma grande quantidade de dados e de rearranjar estes dados, para informar ao operador da máquina o que está acontecendo, ou o que acontecerá. Isto somente poderia ser feito pela aplicação sensata de métodos estatísticos, manualmente, porém até o termino dos cálculos o ciclo de moldagem estaria terminado. Para garantir o sucesso de um teste on-line, uma decisão deve ser tomada sobre as medidas que serão necessárias, quais serão os cálculos exigidos e o que deveria ser feito com a resposta. Pela aceitação dos resultados de varias medições, por exemplo, da
velocidade da rosca e do parison, o microprocessador pode realizar os cálculos estatísticos extremamente rápido e indicar a resposta da mesma maneira.
Controle automático de qualidade O poder de controle do microprocessador e as facilidades de operação têm permitido a incorporação de características numa máquina de moldagem, possibilitando a verificação da qualidade do produto durante um ciclo de moldagem. A verificação da qualidade do produto durante a fabricação pode ser documentada num protocolo estatístico de controle do processo. O valor médio ou pré-ajustado de um comando monitorado pode ser indicado automaticamente na tela de vídeo em conjunto com os limites de controle apropriados, por exemplo, os limites de controle superior e inferior. Durante um ciclo real de moldagem os dados estão sendo coletadas e indicados na tela. Os desvios de produção ou as tendências, portanto podem ser localizadas facilmente e artigos fora de especificação podem ser rejeitados ou separados para inspeção.
Produção em tempo hábil A facilidade de recuperar produtos de moldagem defeituosos, como também a rebarba produzida durante a moldagem de materiais termoplásticos, é, muitas vezes, uma benção duvidosa, porque pode conduzir à postura de que a produção de artigos com defeito não importa. Pode se dizer que não importa porque os artigos podem ser remoídos e utilizados novamente. Eles podem ser recuperados de fato, porém com um monte de tempo e esforço perdido; somente com um custo grande é possível manter uma máquina de moldagem em operação, portanto faz sentido tentar acertar na primeira vez. Quando isto é possível, uma produção em tempo hábil (just in time) pode ser realizada.
Capítulo 5 AQUECIMENTO E INTRODUÇÃO DE CALOR Plásticos comerciais não são bons condutores de calor, possuem pouca estabilidade térmica e alto calor específico. Isso significa que estamos tentando colocar uma grande quantidade de calor dentro de um material que não consegue conduzi-lo, e que entrará em degradação na impossibilidade de fazê-lo.
Temperatura da massa A temperatura da massa pode ser medida no bocal, ou pela ejeção do material ao ar. Quando medida pela extrusão do material ao ar deve-se tomar os devidos cuidados, para assegurar que a purgação do material plástico quente não causará um acidente. São necessários cuidados porque a massa plástica é quente o suficiente para causar queimaduras severas e também aderir à pele; estas queimaduras são ferimentos comuns em áreas de processamento de plásticos. Por este motivo, é recomendável usar luvas e proteções faciais no manuseio de materiais quentes, ou quando existe perigo de espirro de massa plástica, por exemplo, durante o início de operação ou na purgação do material. Para obter maior
precisão na medição do ar, a ponta do instrumento de medição deve ser pré-aquecida até a temperatura esperada de medição. Para uma determinada máquina alcançar a temperatura da massa, os ajustes reais do cilindro (ou canhão) dependem, por exemplo, da rotação da rosca e da pressão dentro do canhão. A temperatura da massa deve ser verificada periodicamente, já que a produção é afetada significativamente por este fator. Um aumento de 30°C na temperatura da massa, por exemplo, facilmente pode prolongar o tempo de refrigeração por 5 segundos.
Temperatura do produto Devido a sua importância tanto a temperatura da massa como a temperatura do produto devem ser medidas e registradas. A temperatura do produto pode variar em pontos diferentes do artigo, por este motivo a temperatura do ponto mais quente deve ser tomada como referência, provavelmente, no fundo do artigo. Um local específico deve ser escolhido após um teste e durante a produção, e a temperatura deste ponto deve ser verificada regularmente, mediante um pirômetro infravermelho ou um instrumento de medição.
Aquecimento por zonas Para facilitar o controle, os cilindros de plastificação ou canhões são divididos em zonas ou regiões. Cada uma dessas zonas é equipada com seu próprio sistema de aquecimento ou sistema de aquecimento e refrigeração, e cada sistema é controlado por um sensor de temperatura e equipamento associado, por exemplo, um controlador de temperatura baseado em operação por microprocessador do tipo PID. Um controlador PID possibilita a introdução de calor suficiente para elevar a temperatura até o ponto de ajuste necessário. Não deve ocorrer excesso de temperatura. Para localizar um defeito da resistência de aquecimento, amperímetros devem ser instalados; em caso de defeito (queima) de uma resistência existe uma demanda de energia no controlador, porém, o amperímetro indicará a falta de fluxo de corrente.
Ajuste de temperatura É necessário observar que a temperatura da massa é a mais importante, e que as temperaturas cotadas do canhão servem apenas como diretriz. Quando você não possui experiência no processamento de um grau de material em particular é necessário começar com o ajuste mais baixo recomendado. Normalmente, a primeira zona de temperatura é ajustada para o valor mais baixo, isso ajuda a prevenir uma plastificação prematura e evita a formação de pontes de material na zona de alimentação. As temperaturas das outras zonas devem ser ajustadas em ordem crescente para maior, até o cabeçote ser alcançado. Devido ao tamanho de muitos cabeçotes, os mesmos também podem ser divididos em zonas, e estas devem ser ajustadas para o mesmo valor, caso não exista uma especificação diferente.
Verificação de temperatura
Sempre será necessário verificar se a máquina está ajustada e se está sendo ope-rada nas temperaturas especificadas nas fichas de processos. Isso é muito importante porque a temperatura afeta tanto o acabamento de superfície do artigo como a produção. O que merece ser destacada é a temperatura da face interna do cabeçote, que deve ser verificada usando, por exemplo, um instrumento de medição. As medições devem ser verificadas durante a operação de extrusão e moldagem, e as temperaturas das resistências devem ser ajustadas com a finalidade de manter as temperaturas internas necessárias. Todos os pontos do cabeçote e bocal, como também do molde, devem ser equipados com sensores de temperatura, e os valores medidos devem ser registrados.
Aquecendo a máquina Veja a seção PROCEDIMENTOS INICIAIS.
Calor gerado pela rotação da rosca Uma vez que uma extrusora ou uma máquina de moldagem por injeção foi colocada em operação, o calor necessário para plastificar o material pode ser gerado tanto pelas resistências de aquecimento do canhão, como pelo esforço em girar a rosca (esta quantia de calor pode ser calculada quando o calor específico do material é conhecido, e quando a diferença entre a temperatura de processamento e a temperatura gerada também é conhecida). O calor gerado pela rotação da rosca pode ser tanto, que em muitas máquinas as resistências de aquecimento não serão ligadas, uma vez que a extrusora opera na velocidade do processo (quando uma máquina foi projetada para operar sem aquecedores externos, é chamada de “extrusora adiabática”). Quando as resistências não estão sendo ligadas, o ponto de ajuste dos controladores foi ultrapassado e o material está saindo do bocal numa temperatura maior do que a especificada. Este calor excessivo deve ser removido. Por este motivo, a refrigeração do canhão muitas vezes é necessária para evitar a decomposição da resina ou taxas de produção excessivamente baixas.
Calor de cisalhamento O esforço consumido para girar a rosca e bombear o material para a frente é convertido em calor. Calor de cisalhamento também é gerado quando o material plástico é forçado do bocal de um cabeçote acumulador ou na moldagem por injeção e sopro. Como existe um cisalhamento do material, este calor é chamado de calor de cisa-lhamento. Ele não é distribuído uniformemente pelo material, mas é maior onde a taxa de cisalhamento for maior, e pode ser tão alto ao ponto de causar sobreaquecimento local, por exemplo, nos cantos dos filetes da rosca, no caso de processamento de UPVC. Uma vez que uma decomposição deste material ocorre, ela pode se estender rapidamente. Para um material determinado a quantia de calor de cisalhamento depende da velocidade e do diâmetro da rosca (veja também a seção REFRIGERAÇÃO). Quando possível, o tamanho da máquina deve ser adaptado à produção prevista. É possível, por exemplo, se conseguir a produção exigida com uma extrusora pequena em alta rotação, ou com uma extrusora de maior diâmetro em rotação mais baixa. Provavelmente, será constatado que a extrusora maior está
produzindo a massa a temperaturas significativamente mais baixas, e portanto uma produção maior será possível.
Tempo de permanência no canhão A taxa de decomposição de um material plástico depende tanto da temperatura como do tempo. Um material plástico pode ser degradado, por exemplo, pela exposição curta a uma temperatura alta, ou pela exposição longa a uma temperatura mais baixa. Portanto, o tempo de exposição de um plástico a temperaturas altas dentro do canhão é um fator importante (o tempo de permanência pode ser determinado experimentalmente pela medição do tempo real para um plástico de cor diferente na passagem por um sistema, por exemplo, um canhão de extrusão. Observe que uma parte do material poderia permanecer dentro do canhão por um tempo maior, pelo fato de que o material pode ficar preso. Em casos onde o tempo de permanência é muito curto, o material não será plastificado uniformemente, no caso oposto, existirá uma degradação do material. O objetivo é manter o tempo de permanência uniforme, assegurando, por exemplo, que o material que alimenta a máquina possua uma composição constante e seja de tamanho e aparência uniforme. Os pacotes de telas devem ser trocados em caso de bloqueios e qualquer sinal de desgaste deve ser relatado ao time de manutenção. Veja também as seções CANHÃO e ROSCA.
CONTEÚDO DE CALOR E EXIGÊNCIAS DE REFRIGERAÇÃO Plásticos comerciais são condutores de calor de pouca eficiência, possuem pouca estabilidade térmica e alto calor específico. Isto significa que estamos tentando impor uma grande quantia de calor dentro de um material que não pode conduzi-lo, e entrará em degradação na impossibilidade de fazê-lo. Além disso, o calor deve ser removido para manter a forma adquirida pelo material termoplástico após a moldagem. Devido à má condutibilidade térmica dos plásticos, este estágio de remoção de calor pode determinar a taxa de produção. Este problema é particularmente severo na moldagem por sopro, pelo fato de o produto somente poder ser refrigerado unilateralmente.
Termoplásticos amorfos e cristalinos Os materiais termoplásticos poder ser divididos em duas categorias principais: os termoplásticos amorfos e os cristalinos. Um material termoplástico amorfo normalmente é um material duro, transparente e rígido, de baixo encolhimento e baixa resistência ao impacto. Um plástico cristalino também contém material amorfo e é conhecido alternativamente como material termoplástico semi-cristalino. Este tipo de plástico normalmente é mais tenaz e mais macio, mas pode apresentar uma temperatura mais alta de distorção ao calor, do que um material termoplástico amorfo; estes plásticos também são translúcidos ou opacos, e possuem um grau mais alto de encolhimento. Os plásticos semicristalinos necessitam de uma aplicação maior de calor para serem processados, pelo fato de que as estruturas cristalinas terão de ser destruídas; este calor deve ser removido para manter a forma do produto.
Introdução de calor Uma vez que a extrusora é colocada nas condições de operação, o calor necessário para plastificar o material pode partir tanto das resistências de aquecimento do ca-nhão, como do esforço de girar a rosca. A máquina deve ser operada de modo para mi-nimizar a quantia de calor friccional e evitar a geração de excesso de temperatura (veja a seção Aquecimento). Isto é muito importante porque algumas máquinas não possuem meios de remover o calor excessivo, isto é, elas não possuem um sistema de refrigeração no canhão. Em caso da geração de calor excessivo normalmente é mais rápido removê-lo durante o processo de produção (extrusão), já que a massa pode ser misturada, facilitando a transferência de calor.
Refrigeração do canhão Os sistemas de refrigeração são operados à base de ar ou água. Estes sistemas são atuados ou comutados normalmente pelos mesmos instrumentos de controle do sistema de aquecimento; usualmente as zonas de refrigeração são como as zonas de aquecimento. Os sistemas mais simples são sopradores de ar ou ventiladores, que são ligados quando a temperatura pré-ajustada for ultrapassada, e após o aquecimento for desligado. O sistema pode ser composto de elementos de aquecimento embutidos num isolamento de cerâmica e montados dentro de uma carcaça de aço inoxidável, e cada zona pode ser equipada com um ventilador centrifugal montado acima do canhão.
Refrigeração do bloco do funil Para assegurar um livre acesso de material na zona de alimentação da rosca, água de refrigeração é passada em volta do bloco do funil de alimentação. A taxa de fluxo e a temperatura da água de refrigeração são importantes, pelo fato de que elas afetam a maneira de plastificação do material dentro do canhão. Quando a água que passa em volta do funil é retirada da rede, ela pode estar sujeita a variações de temperatura pela estação vigente, por exemplo, a temperatura pode ser 3°C ou 38°F no inverno, e 23°C ou 73°F no verão. Este tipo de variação pode afetar a temperatura da massa e causar variações no produto. É melhor utilizar um sistema de recirculação de água de circuito fechado, porque este sistema economiza água e evita a formação de resíduos.
Refrigeração da rosca A refrigeração da rosca normalmente é efetuada pela circulação de água, através de um furo que parte da extremidade traseira da rosca. Esta refrigeração normalmente é feita para sanar um problema de alimentação ou para melhorar a mistura. No primeiro caso apenas será necessário refrigerar a rosca na zona de alimentação, enquanto no segundo será necessário furar a rosca em todo o seu comprimento. Isto seria quase até a ponta da rosca. Neste caso, a água de refrigeração congela uma camada de material na ponta da rosca e, conseqüentemente, aumenta a taxa de compressão da mesma. A eficiência de mistura aumenta, porém, a produção fica mais baixa e o consumo de energia sobe. Uma grande desvantagem, em ambos os casos, é que a temperatura real da rosca normalmente não é conhecida.
No processamento de UPVC a rosca pode ser refrigerada, (o calor de cisalhamento é removido) mediante a passagem de um meio aquecido de transferência de calor ao longo da rosca, que pode ser feita na temperatura de 140°C (284°F). Este fluído é quente para possibilitar um melhor controle. Não é recomendado utilizar óleo comum para esta finalidade.
Conteúdo de calor O calor contido na resina fundida pode ser propagado no ar do ambiente ou removido pelo sistema de refrigeração dentro do molde. A quantia de calor contido na massa pode ser calculada quando a taxa de produção, o calor específico e a temperatura da massa são conhecidos. Veja seção Aquecimento e introdução de calor.
Refrigeração do produto Os sistemas de refrigeração utilizados nos moldes para máquinas de moldagem por sopro normalmente são baseados em água; o fluido passa através do molde na taxa necessária, para remover o calor contido no material plástico. Refrigere o molde a taxas diferentes, caso necessário, para obter uniformidade de refrigeração dentro do produto. A finalidade deve ser a refrigeração mais rápida possível, assegurando que defeitos, como uma superfície irregular, alterações nas propriedades físicas etc, não sejam encontrados. Devido à maior espessura das regiões do gargalo e do fundo, uma zona separada de refrigeração pode ser necessária.
Melhorando a refrigeração do produto Na maioria das máquinas sopradoras o produto é refrigerado apenas em um lado, isto é, o lado em contato com o molde. Vários sistemas ou técnicas são disponíveis para melhorar esta refrigeração, relativamente ineficiente. O recipiente pode ser enchido com um produto líquido frio, por exemplo, moldagem e enchimento simultâneo. Outro método é o sopro por pulsação; quando o recipiente foi soprado, a pressão de ar é reduzida e ar novo e frio está sendo introduzido. Em alguns casos uma refri-geração criogênica é utilizada, por exemplo, refrigeração por nitrogênio líquido; é quando o produto é refrigerado pela injeção de nitrogênio frio, mediante o pino de sopro, a partir de um reservatório de nitrogênio líquido. Ar seco e gelado na temperatura de 80°C negativos também já foi utilizado. Para acelerar a produção do sistema de moldagem por sopro um molde separado de pós-resfriamento pode ser utilizado. Este molde assimila a forma do produto e alivia o molde de sopro na sua função de formar o artigo.
Supervisão de temperatura e refrigeração Sempre verifique se a máquina está ajustada e se opera na temperatura especificada no ficha de processo. Isto é muito importante porque a temperatura afeta tanto o acabamento de superfície como a taxa de produção. Estas medidas devem ser verificadas durante a operação real de moldagem e as temperaturas dos aquecedores e as taxas de fluxo de refrigeração devem ser ajustadas, caso necessário, para manter as condições desejadas.
Todas as partes da máquina sopradora e dos moldes devem ser equipadas com medidores de fluxo para o meio de refrigeração ( por exemplo, rotâme-tros) e com instrumentos de medição para a temperatura. Os valores medidos devem ser registrados no protocolo de ajuste e verificados em intervalos específicos.
Evitar o uso de ar comprimido Em muitas áreas, ar comprimido é utilizado automaticamente para muitos traba-lhos, onde um soprador simples ou ventilador seria suficiente. Quando um ventilador pode ser usado, ao invés de ar comprimido, é muitas vezes menos oneroso.
Efeito da temperatura da massa É muito importante manter a temperatura da massa em baixos valores específicos; com um aumento desta temperatura o tempo de refrigeração também aumentará. Considere o exemplo a seguir: Uma chapa de PE, de 3,5mm de espessura foi refrige-rada num molde de 220 para 60°C (428 - 140°F), num tempo de 38 segundos. Pela redução da temperatura inicial, de 220 para 200°C (428 - 392°F), o tempo de refri-geração foi reduzido para 34 segundos. Uma nova redução de temperatura de 220 para 180°C (428 - 356°F) diminuiu o tempo para 31 segundos. Numa corrida de moldagem, a economia de um segundo no ciclo de refrigeração pode representar uma boa quantia de dinheiro.
Tabela 10A • Conteúdo de calor de alguns materiais para extrusão e moldagem Abreviação Entalpia
Densidade
Tg
Tm
Temp.processo
Temp.Dif.
Calor específi
g/cm3
ºC
ºC
Tp ºC
Tp-T20
88-120
-
240
220
2,050
0,952-0,965 0,917-0,932
- 20
130-137 110-125
215 185
195 165
3 ,375 2,780
0.918-0,935
-
115-128
215
195
3,200
1,12-1,14
50
210-220
250
230
3,060
1,13-1,14
57
265
280
260
3,075
1.17-1,20
90-105
-
220
200
1,900
220
200
2,850
185
165
2,790
kJ/kgK
kJ/kg ABS 450 PEAD PEBD 460 PELBD 0. 620 PA 6 700 PA 66 800 PMMA 380 PP 570 PPVC
1,02-1,06
0,900-0,910 1,16-1,36
5 75-105
165-175 -
UPVC 300 TPS
1,30-1,50
75-105
-
195
175
1,700
1,03-1,06
85-100
-
200
180
1.970
Tabela 10B • Conteúdo de calor de alguns materiais para extrusão e moldagem Abreviação Entalpia
Gravidade
Tg
Tm
Temp.processo
Temp.Dif.
específica
ºF
ºF
Tp ºF
190-250
-
465
395
0,490
0,952-0,965
-
265-280
420
350
0,806
0,917-0,932
-
230-257
365
295
0,664
0.918-0,935
-
40-262
420
350
0,764
1,12-1,14
-
410-430
80
410
0,731
1,13-1,14
-
510
535
565
0,734
-
430
360
0,454
430
360
0,681
Tp-T70
Calor específico Btu/lbºF
Btu/lb ABS 195 PEAD 280 PEBD 195 PELBD 265 PA 6 300 PA 66 340 PMMA 165 PP 245 PPVC 195 UPVC 130 TPS 150
1,02-1,06
1.17-1,20 0,900-0,910
195-220 -
335-347
1,16-1,36
165-220
-
365
295
0,666
1,30-1,50
165-220
-
385
315
0,406
1,03-1,06
185-212
-
390
320
0,470
CÁLCULO DE REFRIGERAÇÃO DO MOLDE Para calcular os requisitos de refrigeração de um molde determinado sugerimos a aplicação do procedimento a seguir: a) Calcule o peso do parison para o artigo b) Calcule o conteúdo de calor para o molde por ciclo c) Calcule a taxa de fluxo do meio de refrigeração através do molde
d) Selecione o diâmetro do canal de refrigeração a ser utilizado e) Verifique se existe turbulência de fluxo f) Calcule o número de canais de refrigeração necessários no molde para acomodar a taxa de fluxo do meio de refrigeração necessária. O calor contido na resina fundida pode ser disperso no ar do ambiente, ou removido pelo sistema de refrigeração dentro do molde. Vamos presumir que o calor será removido pelo sistema de refrigeração dentro do molde. Isto significa que é muito importante assegurar que a quantia correta de fluido (normalmente água), na temperatura correta, está sendo circulada.
Cálculo do peso do parison para o artigo Em casos onde artigos já moldados não são disponíveis, o volume total do parison por ciclo deve ser calculado para determinar o peso total do artigo em cada ciclo. Na disponibilidade deste valor, o volume por ciclo pode ser multiplicado pela densidade do material para determinar o peso total do parison.
Cálculo do calor a ser removido em cada ciclo A Tabela 10 indica o teor de energia do calor que deve ser removido por grama, para uma série de materiais termoplásticos. A quantia de calor (q) a ser removida por ciclo é a seguinte: q = Peso total do parison do artigo (g) x energia de calor a ser removido (J/g) Tempo do ciclo (s) A divisão por 1000 fornecerá q em kJ/s, que é o mesmo que quilowatts. Sugerimos que o artigo seja dividido em duas partes principais: o corpo do produto (1), e a parte do gargalo e fundo (2). Podemos dizer que todo o calor contido em (1) deve ser removido pela água da refrigeração, porém, somente a metade do calor contido em (2) será removida pela água da refrigeração. Isto significa, naturalmente, que dois cálculos devem ser executados. A Tabela 10 mostra que a temperatura de desmoldagem é 20°C, isso é, aproximadamente 70°F. Caso isto não seja possível, diminua a nova temperatura de desmoldagem da tempe-ratura da massa para obter o diferencial de temperatura DT. A multiplicação de DT pelo calor específico indicará o valor do calor a ser removido.
Cálculo da taxa de fluxo do meio de refrigeração Uma regra em geral aceita é que a taxa de fluxo necessária é a quantidade mínima de água exigida para manter a temperatura pré-determinada do molde, dentro da faixa de +/- 2°C. Quando a temperatura ajustada é 30°C, por exemplo, ela pode variar entre 28 - 32°C. A temperatura da água de entrada deve ser de 28°C, e a temperatura da água de saída 32°C. A seguinte fórmula pode ser usada:
Q=
q Cp x ∆T
Neste caso seria: Q = taxa de fluxo em litros /segundo q = quantia de calor a ser removido em cada ciclo Cp = calor específico da água (4,186 kJ/kg) ∆T = diferença de temperatura entre a água de entrada e a água de saída (neste caso 4°C). A resposta seria em litros/segundo, a multiplicação por 3600 indicaria o consumo em litros/hora. A divisão de litros/hora por 1000 daria a reposta em toneladas por hora, ou m3/h.
Seleção do diâmetro do canal de refrigeração O diâmetro do canal de refrigeração recomendado, é de aproximadamente 10 mm (0,4”), e a distância da parede da cavidade também deve ser 10 mm. Com um espaço entre os canais de refrigeração de 30 mm (1/2”), isto seria, aproximadamente, o equivalente a ter uma refrigeração contínua em toda a área, numa profundidade de 15 mm.
Verificação de turbulência A remoção de calor é mais eficiente quando a água esta fluindo de maneira turbulenta. Para obter turbulência a velocidade da água deve ser maior do que 0,45 m/s, com um diâmetro do canal de 10 mm. Quando o diâmetro dos furos é 10 mm, a área será 0,000078 m2. Pela divisão de taxa de fluxo em toneladas por hora (ou m3/h), pela área do furo em metros quadrados pode-se obter a taxa de fluxo em m/s. Caso essa medida seja menor do que 0,45m/s, o diâmetro do furo deve ser reduzido até uma turbulência de fluxo poder ser realizada. Cálculo do número dos canais de refrigeração Utilize a fórmula a seguir para calcular o comprimento total dos canais de refrige-ração: L = 2xsxq Kx xDx T Neste caso seria: L = comprimento em metros. s = distância entre cada canal de refrigeração em metros. q = conteúdo de calor calculado a ser removido do material plástico em J/s. K = valor da condutividade térmica do material do molde D = diâmetro do canal de refrigeração em metros ∆T = diferença de temperatura da massa para o molde, para o material plástico
Calculado o comprimento total do canal de refrigeração, será necessário considerar a configuração real do sistema de refrigeração, por exemplo, de acordo com o tipo de ejeção utilizada para extrair o componente do molde. Caso os canais de refrige-ração foram projetados para correr ao longo do componente, a divisão de L pelo comprimento maior do componente dará o número de canais de refrigeração necessários para cada metade do molde.
Os requisitos mínimos de refrigeração para o molde As fórmulas acima habilitam o projetista a calcular os requisitos mínimos do circuito de refrigeração de qualquer molde. Qualquer circuito adicional de refrigeração pode melhorar o tempo de ciclo. Uma refrigeração adicional incorporada (por exemplo, mediante refrigeração pulsante) pode prevenir qualquer acumulação de calor e permitir que o produto seja ejetado mais rápido e isento de distorções.
PROCEDIMENTOS INICIAIS O início da operação é uns dos períodos mais perigosos durante a moldagem por sopro. A máquina está sendo aquecida e o material pode se decompor e ser expelido do bocal ou orifício de saída; o operador está ocupado para colocar a máquina em condições de operação satisfatórias, e isso envolve uma atuação bem perto da máquina. Portanto, é necessário tomar bastante cuidado no início da operação. Particularmente, não se deve permitir a presença de pessoas perto do bocal de saída de material (alguns canhões em máquinas de injeção podem ser basculados para o lado, com a finalidade de purgar o material), e a tampa do funil de alimentação deve ser posta firmemente no funil para evitar a exposição da rosca. Nenhuma pessoa deve estar na área de moldagem sem autorização.
Preparação para o início de operação Procure conselhos ou verifique as fichas para conhecer os ajustes necessários da máquina. Ligue as chaves principais de alimentação elétrica e escolha ou ajuste às temperaturas especificadas. Verifique se a água de refrigeração foi aberta e se está circulando no bloco do funil de alimentação (caso necessário ligue a refrigeração do canhão e feche a água de refrigeração da rosca). Pré-aqueça o óleo hidráulico até a temperatura de operação, por exemplo,45°C, o que pode ser feito pela recirculação do óleo no tanque, ou pela utilização de um aquecedor instalado para esta finalidade. Quando a máquina alcançar as temperaturas pré-ajustadas (veja a seção Aquecimento) deve se permitir um equilíbrio das condições, antes da introdução de material no canhão. Este tempo de equilíbrio depende do tamanho e do tipo da máquina; pode levar apenas 20 minutos numa máquina pequena, ou até várias horas numa de grande porte com cabeçote acumulador. Portanto, é aconselhável aproveitar o tempo para a preparação da produção. Verifique, por exemplo, se o bocal está limpo e se todas as partes do molde estão limpas e prontas para a operação. Revise a ordem de produção referente à cor e à quantidade, e a disponibilidade de todas as ferramentas e
equipamentos. Verifique se as unidades complementares estão limpas e funcionando. Ligue e revise, por exemplo, o carregador do funil, a esteira de rebarbas e o moinho, a esteira transportadora de frascos, a bomba de vácuo e o testador de estanqueidade dos frascos.
Temperatura da massa A temperatura da massa pode ser medida no bocal ou pela extrusão do material ao ar, ou ainda “atirando” o material ao ar. Independente do método utilizado é necessário tomar muito cuidado durante a medição, para assegurar que, por exemplo, a purgação do plástico quente não cause um acidente. A massa plástica é quente o suficiente para provocar queimaduras severas e também aderir à pele, e pode ser muito difícil de removê-la. Queimaduras são ferimentos comuns em áreas de moldagem. Por este motivo é recomendável utilizar luvas e protetores da face no manuseio de material quente, ou onde exista o perigo de espirros de massa plástica, por exemplo, durante a purgação no início de operação. Com alguns materiais, por exemplo, PA66, é aconse-lhável usar PEAD com material de purgação; o material obtido deste modo pode espumar e espirrar, portanto seja bastante cuidadoso. Para obter uma precisão maior de medição durante o lançamento do material ao ar, a ponta do instrumento de medição deve ser pré-aquecida para a temperatura prevista na medição. Os ajustes reais do cilindro de extrusão para alcançar esta temperatura da massa numa máquina especificada, dependem, por exemplo, da rotação da rosca e da contrapressão.
Aquecimento de uma máquina vazia Os canhões de máquinas para o processamento de termoplásticos normalmente são aquecidos mediante resistências elétricas. O aquecimento deve ser programado para evitar o excesso de temperatura e, também, para que o tempo de aquecimento até a temperatura prevista não seja excessivo. Normalmente, isso é feito mediante controladores de temperatura de três pontos, do tipo PID. Com alguns materiais, por exemplo, UPVC, um excesso de temperatura pode ser muito sério, e pode causar uma degradação antes do início de moldagem. Uma vez que a máquina alcançou as temperaturas desejadas deve-se permitir um equilíbrio de condições, antes da introdução de material no canhão (mantenha este tempo o mais curto possível, não é recomendável queimar a resina pelo aquecimento do material, na presença de ar existente nos filetes da rosca). Verifique se as tempe-raturas corretas da máquina foram alcançadas, mediante um acionamento curto (pulsação) da rosca. Caso não seja possível girar a rosca, ou se a rosca necessita de uma corrente muito alta no motor, permita que a máquina se equilibre mais um pouco. Antes da corrida de moldagem, verifique se as condições ajustadas estão satisfatórias pela purgação de alguns quilos de material do bocal em velocidade baixa. Verifique a temperatura da massa com um instrumento de medição, como também se a aparência em geral é satisfatória; o material deve ser liso, isento de pontos queimados, etc (caso o material não permita uma extrusão normal após o equilíbrio das condições, verifique, por exemplo, se existem resistências queimadas ou pontes de material dentro do funil de alimentação).
Aquecimento de uma máquina cheia Máquina cheia significa que o cilindro ou canhão está cheio de material plástico. Uma máquina cheia e fria às vezes pode acontecer por falta de energia, ou por ter dei-xado material que degrada pelo processo de oxidação, por exemplo poliolefinas, de propósito no canhão. No final de uma corrida de moldagem com material facilmente oxidável, o caso de poliolefinas em altas temperaturas, a máquina pode ser deixada com material no canhão para prevenir oxidação (não deixe um canhão ranhurado cheio de material, porque um novo início de operação será muito difícil). Devemos estar certos de que a máquina esteja aquecida de maneira segura para evitar uma decomposição ou degradação do material, e mesmo que isto aconteça, que não cause um acidente. Uma decomposição pode produzir gases sob pressão, e estes gases pressurizados podem causar acidentes graves, por exemplo, expelindo material quente do bocal ou do orifício de saída de material. Ajuste todas as temperaturas para abaixo da temperatura de plastificação do material utilizado, por exemplo, 135°C (275°F) para PEBD. Permita que a máquina alcance e se equilibre nessas temperaturas. Em seguida aumente a temperatura do bocal para acima da temperatura de plastificação do material, aumente as temperaturas da zona frontal e da zona traseira até a temperatura acima da de plastificação, e faça o mesmo em seguida com as zonas centrais. Permita um equilíbrio das condições nessas temperaturas por um período curto, antes de começar a purgar ou moldar.
Operação inicial e purgação Verifique se a máquina realmente alcançou as temperaturas pré-ajustadas, mediante a medição da temperatura com um termômetro digital. Antes de começar a produzir, reduza todas as velocidades da unidade de plastificação, por exemplo, a velocidade da rosca para um valor baixo (15 rpm), e coloque uma quantia pequena de material no funil de alimentação. Recoloque a tampa do funil e verifique se as condições ajustadas estão satisfatórias, pela extrusão de alguns quilos de material (aproximadamente 4 kg numa máquina pequena) pelo bocal ou saída de material (com alguns materiais e máquinas, por exemplo, uma extrusora de canhão ranhurado, pode ser benéfico utilizar alimentação manual no início). Verifique a temperatura e o aspecto geral da massa e livre-se do material extrudado de maneira segura (por exemplo, colocando-o num balde de água fria). Quando você estiver satisfeito com a alimentação do material e a aparência da massa, e quando a corrente do motor alcançou um valor aceitável, encha o funil até o nível previsto. Verifique se a gaveta do funil está aberta. A rotação da rosca num ca-nhão vazio pode danificar tanto a rosca, quanto o mancal do canhão. Verifique se todo o equipamento de monitoramento está funcionando, e quando o material está saindo do bocal abra a refrigeração da rosca, caso necessário. Preste atenção às pressões e à corrente do motor da extrusora. Quando estes valores são muito altos (por exemplo, devido à falta de plastificação), ou muito baixos (por exemplo, devido a pontes de material dentro do funil), desligue a máquina e verifique o problema.
Começo da moldagem (operação manual)
A moldagem deve ser iniciada somente após a produção de uma massa satisfatória durante a purgação. Em muitos casos isso é feito através de “operação manual”, isto é, o operador começa cada parte do ciclo de moldagem pelo aperto de um botão para alcançar a seqüência correta de operações. Quando o molde for fechado e apertado, por exemplo, a pressão de fechamento pode ser verificada. Um parison é produzido e sua temperatura e aparência geral é verificada. Provas dos artigos são produzidas enquanto as condições são ajustadas gra-dualmente. O comprimento do parison, as pressões e as velocidades são aumentadas (velocidade de injeção e rotação da rosca), até à obtenção de produtos satisfatórios (veja Começo da Moldagem (operação automática). Mudanças rápidas muitas vezes não economizam tempo, devido ao alcance de temperaturas excessivas. Verifique periodicamente se o funil está com a quantia de material adequada (isto é, verifique o nível do material plástico e a alimentação do corante), significa também verificar se o material não está vazando em volta da área do adaptador do bocal. A qualidade do produto é verificada, e quando é satisfatória (isenta de espuma ou partículas não plastificadas), a corrida de moldagem pode ser iniciada. Caso um outro material tenha sido utilizado para a purgação, este deve ser removido antes do começo da moldagem.
Começo da moldagem (operação automática) A moldagem por operação automática somente deve ser iniciada após a produção de uma massa satisfatória durante a operação de purgação. Os ajustes da máquina são aqueles baseados em experiência ou aqueles obtidos durante a operação manual. Comece a moldagem no ciclo automático ou semi-automático, utilizando tempos de ciclo pré-determinados (mesmo que estes possam ser calculados, eles são baseados normalmente em experiência, e obtidos durante a operação manual). Ajuste as condições gradualmente até obter um produto com a qualidade desejada e na taxa de produção prevista. Após cada ajuste, permita que a máquina se equilibre por um tempo razoável (aproximadamente 6 artigos), antes de efetuar outro ajuste. Em máquinas de extrusão intermitente ajuste o tempo de refrigeração até o artigo ser ejetado sem distorção e, somente depois, ajuste a velocidade da rosca para preencher este tempo.
Alteração de condições e verificação dimensional Uma vez em operação, a aparência, a cor, e o peso (ou as dimensões) do produto são verificados e comparados com os valores previstos ou especificados. As velocidades ou ajustes são alterados até o produto estar de acordo com as especificações. É importante levar em conta que qualquer alteração deve ser antecipada com cuidado, e que ela deve ser feita gradualmente, porque qualquer mudança, por exemplo, na velocidade da rosca, não aumentará apenas a taxa de produção, mas também a temperatura. Portanto, as alterações devem ser feitas uma por vez. É necessário permitir um equilíbrio da máquina e anotar o efeito da mudança, caso contrário ninguém saberá o que está acontecendo e grandes quantias de refugo serão produzidas.
Registro das condições de produção
Nunca se deve esquecer que o objetivo da moldagem é produzir artigos com qualidade prédeterminada, a um custo específico. Para alcançar isto é essencial manter registros corretos. Em muitas máquinas, isso é possível mediante o aperto de um botão, porém, em casos onde isto não é praticável, uma ficha de processo apropriada deve ser confeccionada inicialmente, e, em seguida, amostras do produto devem ser coletadas periodicamente durante a corrida, para referência futura.
MONITORAMENTO DO PROCESSO Uma vez que a extrusora ou máquina de sopro é ajustada e está operando, é muito importante assegurar que valores como a temperatura e a pressão da massa, sejam consistentes. Quando a temperatura ou a pressão estão sujeitas a variações, o produto também varia. A velocidade da rosca da extrusora ou de outro equipamento também deve permitir um controle preciso. Estes ajustes ou parâmetros não são os únicos que devem ser mantidos a valores constantes; a ficha de processo da máquina indicará as necessidades de registro e monitoramento. Antes que alguma coisa possa ser controlada ela deve ser capaz de ser medida.
Medições Os valores variáveis de um processo, como a temperatura e a pressão, são medidos através de um sensor ou transdutor (um transdutor de temperatura é chamado de termopar). Os sinais de saída do transdutor são enviados para uma unidade de indicação (display), onde podem ser mencionados do modo analógico ou digital e/ou registrados. A indicação de parâmetros de processo, como temperatura e pressão da massa, pode ser extremamente útil e pode possibilitar um aumento significativo de produtividade. Por este motivo o display deve permitir uma leitura clara e fácil. Para evitar perda de informações o equipamento não deve ser abafado excessivamente (isso é feito para permitir uma leitura mais estável). Muitas vezes os sinais de saída do display somente são registrados se alguma coisa estiver errada, porém uma indicação das condições corretas é muito útil. O display também pode ter alarmes incorporados para valores excessivos ou insuficientes, para exibir alertas quando o processo está sujeito a variações.
Temperatura da massa As temperaturas da resina quente (da massa) são medidas por termopares de temperatura. A temperatura da massa deve ser mantida constante, uma vez que qualquer variação implica na viscosidade ou facilidade de fluxo do material. Quando a tempe-ratura fica muito alta o material plástico queima ou entra em degradação (a degradação também depende do tempo de permanência do material dentro do canhão). As variações de temperatura podem ser equilibradas pelo uso de um misturador estático entre a ponta da rosca e o cabeçote, na moldagem por sopro é mais freqüente porém, se utilizar uma seção misturadora na própria ponta da rosca. No emprego de roscas de compressão zero, em conjunto com um canhão ranhurado e uma seção misturadora, é possível aumentar a produção mediante uma massa de baixa temperatura. Um equilíbrio do diâmetro da rosca com a relação L/D (comprimento/diâmetro) também pode possibilitar uma redução da temperatura da massa.
Porém, para uma máquina determinada, condições de operação sensatas, o uso de um bom sistema para o controle de temperatura (PID) e de um sistema de refrigeração bem configurado, é o caminho mais simples de se produzir uma massa de baixa temperatura.
Medição da temperatura da massa A temperatura da massa pode ser medida por um termopar (ou termoelemento), ou pela técnica de purgação do material ao ar. Quando a temperatura da massa é medida dentro da máquina, a distância da ponta do sensor até a parede do canhão deve ser de aproximadamente 6 mm (0,25”) para mi-nimizar erros. Os termopares que fazem parte do sistema de controle devem ser embutidos no canhão, o mais profundo possível, por exemplo, até 6 mm da face interna. A técnica de purgação do material ao ar, ou a medição de temperatura durante a purgação, é mais comum porque é mais simples de se realizar, porém devidos cuidados são necessários para se evitar acidentes. É recomendado o uso de luvas resistentes ao calor, óculos de segurança ou proteções da face. Deposite o material plástico numa prancha não metálica resistente ao calor, remova-o da área do bocal e insira a ponta do instrumento de medição imediatamente na massa, depois recarregue o canhão ou acumulador. Em seguida, repita esta operação, efetuando uma nova medição, mexendo a ponta do instrumento na massa e anotando a temperatura mais alta. A temperatura mais alta medida é a temperatura da massa.
Tempo de permanência no canhão A taxa de decomposição de plásticos depende tanto da temperatura como do tempo de exposição. Um plástico pode ser degradado, por exemplo, pela exposição curta a uma alta temperatura, ou por uma exposição mais demorada a uma temperatura mais baixa. Por este motivo, o tempo de permanência do plástico no canhão é importante, porque ajuda a determinar a temperatura do material, a distribuição de temperatura e a taxa de degradação.
Pressão da massa A pressão da massa é medida ou sentida por um transdutor de pressão da massa, que é localizado, caso exista, no orifício de saída de material ou bocal. Devido a sua localização, estes itens às vezes são chamados de “transdutores de pressão de bocal”. Estes transdutores são úteis, porque eles podem melhorar a produtividade e a eficiência, porém eles são facilmente danificados, e por este motivo, muitas vezes, não são vistos na produção. Eles podem ser encontrados mais freqüentemente em áreas de coextrusão, onde a pressão gerada no bocal é usada para controlar a espessura da camada. Com o desenvolvimento da moldagem por sopro, a utilização destes transdutores deve aumentar, já que a produtividade e o rendimento podem ser melhorados pela utilização dos mesmos.
Medição de pressão e temperatura da massa Na moldagem por extrusão e sopro estas duas variáveis importantes podem ser medidas com certa facilidade, mediante a colocação de um anel entre a extremidade do canhão e o
cabeçote, isto é, entre os flanges de conexão. Este anel deve ser configurado com furos e roscas apropriados para a fixação dos sensores da massa. Quando uma ponte em forma de jato conecta os dois lados opostos do anel, os termoelementos podem ser alojados nesta ponte. A ponta dos sensores deve ter uma distância de aproximadamente 6 mm (0,25”) das paredes da ponte. Os sinais de saída dos sensores devem ser registrados.
Rotação da rosca A taxa de rotação da rosca determina quanto material plástico está sendo bombeado para a frente e para fora do bocal, ou dentro de um cabeçote acumulador. Esta taxa de bombeamento também controla ou afeta a mistura, a temperatura da massa e as variações da temperatura da massa. A velocidade da rosca, portanto, deve permitir um ajuste preciso, uma leitura clara e uma consistência de rotação (dobrando-se a rotação da rosca, a produção aumentará em aproximadamente o dobro na moldagem por extrusão e sopro). Portanto, a máquina de moldagem deve possuir uma indicação da rotação da rosca, e o motor da extrusora deve ser potente o bastante para manter a velocidade constante. Caso contrário, ocorrerão variações de velocidade quando a temperatura da massa for muito baixa ou quando existir uma mudança na forma de alimentação.
Controle de qualidade Em componentes plásticos produzidos pelo processo de moldagem percebeu-se que existe uma correlação próxima entre a configuração final do componente (como peso, tamanho e acabamento) e as condições de produção, como temperatura da massa e velocidade da rosca. Isto quer dizer que é possível verificar, em muitos casos, se os artigos são satisfatórios, sem efetuar medições nos próprios produtos. Durante cada ciclo, parâmetros selecionados são medidos e comparados com valores ajustados ou memorizados. Caso os valores medidos estejam dentro dos limites pré-selecionados, o artigo é julgado como aceitável pelo sistema de controle. Quando os valores medidos não se encontram dentro da faixa delimitada, o produto é rejeitado, ou posto em separado para que uma pessoa qualificada emita uma opinião a respeito do uso do artigo.
Aquisição de dados de processo Para assegurar o controle de qualidade, o monitoramento de parâmetros de processo tem recebido bastante atenção. Os consumidores finais exigem, cada vez mais, garantias para que um componente determinado esteja apto para a finalidade proposta. Isto é importante, por exemplo, em recipientes para produtos químicos perigosos e tanques de combustível para carros. As considerações de responsabilidade do produto determinam que os registros de produção devem ficar arquivados por um período de tempo razoável. Caso necessário, estes registros podem ser apresentados sob demanda para suportar uma reivindicação. A temperatura e a pressão da massa etc, todos podem necessitar de registro - veja Registro das Condições de Produção. Uma função de alarme pode ser atribuída a cada um dos parâmetros registrados; caso um valor não se encontre dentro dos limites pré-selecionados o produto pode ser rejeitado. Esse sistema
pode ser uma parte do pacote de controle de qua-lidade. Com um sistema de controle baseado em microprocessadores o controle de qualidade pode ser aplicado on-line.
DETECÇÃO DE DEFEITOS Na detecção de defeitos é essencial dispor de um método lógico e sistemático de tratamento. Também é essencial começar com uma série de termos inconfundíveis, isto é, os termos ou palavras usadas devem ser entendidas por todos os envolvidos. Os defeitos devem ser descritos claramente e todas as causas possíveis devem ser exa-minadas. Os efeitos da irregularidade devem ser levados em consideração e, após a identificação da causa, os passos necessários devem ser seguidos para eliminar o defeito e evitar uma nova ocorrência. Um esquema sugerido de sete pontos (sugestão original feita por J. Boun) é o seguinte: 1) Denomine o defeito. Isto parece óbvio, mas alguns defeitos recebem uma va-riedade de termos. Por exemplo, “marcas de espirros” podem ser chamados de “marcas de mica” ou “listrados de prata”. Portanto, tenha certeza que todos os envolvidos sabem exatamente do que se trata. Decida que termo deveria ser usado e mantenha esta decisão. 2) Descreva o defeito. Descreva o defeito nos termos mais simples possíveis sem atribuir qualquer provável causa. Deste modo a mente fica liberada de qualquer preconceito para o próximo estágio do esquema, que é investigar a causa do defeito. 3) Investigue a causa do defeito. Isto pode ser um processo demorado, já que envolve considerações do material, da máquina, do molde e do processo. São recomendadas as seguintes diretrizes: Material - Verifique as referências do grau de material e assegure que o grau e tipo corretos estão sendo utilizados. Cheque a existência de contaminação no material e verifique se a matéria-prima está de acordo com as especificações do fabricante. Quando a falha ocorre com lotes diferentes do material do mesmo fabricante, ou com um material equivalente de um fabricante diferente, isso indica que o defeito não deve estar no material. Cheque o material recuperado, anotando particularmente as mudanças nas características de processamento. Máquina - Verifique o funcionamento da máquina, por exemplo, pressões, tempera-turas, velocidades e tempos. Quando o defeito aparece ocasionalmente ou intermitentemente, isto indica, em geral, um defeito no funcionamento da máquina, por exemplo, devido a um temporizador defeituoso. Molde - Assegure que o molde está montado e ajustado apropriadamente, verifique se todas as partes do molde estão nas temperaturas corretas, e se todas as partes móveis estão lubrificadas e se movimentam com facilidade. Processo - Verifique se as pressões, temperaturas, velocidades e tempos estão ajustados corretamente, de acordo com o protocolo de ajuste e de acordo com as recomendações do fornecedor da matéria-prima. Quando a falha desaparece no deslocamento do molde para uma outra máquina, o defeito será provavelmente devido às condições de processamento utilizadas e/ou à consistência de produção na máquina original. Se a falha desaparece quando a máquina é operada por uma pessoa diferente, o defeito pode ser de um elemento humano envolvido no processo. Verifique a velocidade e a regularidade do ciclo de
moldagem com operadores diferentes, por exemplo, e os componentes do ciclo de moldagem, como os tempos de abertura e fechamento da porta de segurança. 4) Determine os efeitos da falha. Se a falha causa a impossibilidade de uso, ou de venda do produto, ela obviamente terá de ser corrigida. Se a falha tem apenas uma significância menor, pode não ser necessário eliminá-la neste estágio. 5) Estabeleça uma responsabilidade para o defeito. Isto deve ser feito quando defeitos reaparecem para tentar uma solução permanente. 6) Tome precauções para evitar a falha. A falha em tomar precauções apropria-das pode resultar na produção desnecessária de artigos defeituosos e em aumentos no custo dos produtos. Artigos defeituosos muitas vezes podem ser recuperados por gra-nulação, mas um processo operado deste modo é térmicamente e economicamente indesejável. 7) Tome precauções para evitar uma recorrência. Assegure-se de que os devidos registros das condições que eliminaram a falha foram efetuados, como também das condições que causaram a sua aparência. Anote quaisquer reparos ou alterações que foram feitos no molde ou na máquina e qualquer alteração no tipo ou grau e qualidade da matéria-prima. Se material recuperado for utilizado, anote as proporções exatas como também a qualidade. Estes passos de tratamento de defeitos podem parecer desnecessários, porém ne-nhum exercício de detecção de defeitos é completo sem a consideração de todos os sete pontos. A produção de artigos defeituosos e pouco econômicos é um caminho curto para a falência, mesmo que os artigos possam ser recuperados e moídos para a nova utilização do material. A Tabela 11 apresenta uma sugestão básica para um esquema de detecção de defeitos.
Tabela 11 • Esquema de detecção de defeitos Defeito:
Descrição:
Causas possíveis: Recurso sugerido:
Defeito:
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Causas possíveis: Recurso sugerido:
Defeito: Causas possíveis: Recurso sugerido:
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Causas possíveis: Recurso sugerido:
ENCERRAMENTO Um procedimento sensato de encerramento é importante e pode economizar uma boa quantia de tempo e dinheiro. Quando você pára de queimar o material ou resina, por exemplo, é possível diminuir a purgação, e até economizar o custo de um encerramento e de uma limpeza completa da máquina. Certamente isso facilitará o novo início de operação.
Paradas temporárias Durante uma parada temporária efetue uma purgação periódica do canhão, passando o material pela máquina e/ou ejetando o material ao ar. Se o material plástico parece descolorido é necessário aumentar a freqüência de purgação. Durante um reparo menor os aquecedores do cilindro de plastificação devem ser ajustados para valores mais baixos, por exemplo, 150°C (302°F), para minimizar a degradação térmica.
Paradas noturnas Para uma parada noturna, quando um material plástico térmicamente estável esti-ver sendo moldado (por exemplo, PE em temperaturas de moldagem), somente será necessário fechar a gaveta na base do funil de alimentação, desligar o aquecimento do canhão (deixe o aquecimento do bocal ligado) e purgar o canhão limpo pelo bombeamento do material fora da rosca. Quando o material parar de sair do bocal do cabeçote, ligue a refrigeração do canhão ao máximo, e quando a máquina estiver fria desligue todo o equipamento. A máquina estará pronta para um reaquecimento.
Processamento em temperaturas altas Na utilização de altas temperaturas no cilindro de extrusão ou canhão será necessária uma leve modificação do procedimento acima para evitar uma decomposição térmica do material. Desligue o aquecimento do canhão (sem desligar o aquecimento do cabeçote), por exemplo, e ligue a refrigeração do canhão ao máximo, bombeando material periodicamente através da máquina durante a refrigeração. Feche a gaveta na base do funil de alimentação e efetue uma purgação do canhão pelo bombeamento do material fora da rosca, ou pela purgação de material ao ar. Quando o material parar de sair do bocal e a máquina estiver fria, desligue todo o equipamento. A máquina estará pronta para um novo início de operação.
Materiais sensíveis ao calor A decomposição ou a queima de material plástico na máquina sopradora causará alteração de cor, como resultado os produtos serão rejeitados posteriormente. Quando isso acontece, um encerramento e uma limpeza completa podem ser necessários. Para prevenir isto, pode ser preciso purgar um material sensível ao calor com um outro plástico térmicamente mais estável, que resistirá a um reaquecimento posterior. Caso a oxidação do material seja um problema, alguns fabricantes deixam o cilindro cheio de material.
Materiais para purgação Materiais que são utilizados para limpar o cilindro de plastificação são conhecidos como compostos de purgação; eles podem ser adquiridos especificamente ou podem ser resinas como PEBD, ou ainda PEBD misturado com material da própria fábrica. Estes materiais são introduzidos no canhão após a limpeza da rosca; o material mais instável, por exemplo, é PVC. Antes da utilização de compostos especiais de purgação pode ser necessário remover o bocal do cabeçote, já que muitos compostos de purgação não plastificam ou fluem assim como materiais normais, caso contrário, o conjunto do bocal terá de ser limpo extensivamente. Após a passagem do composto de purgação o procedimento de encerramento pode ser iniciado. Quando o material PE está sendo utilizado para a purgação, é recomendável que seja alojado num funil separado ao longo do funil principal. Deste modo, o material pode ser introduzido rapidamente quando necessário, por exemplo, mediante uma válvula ou gaveta operada por energia elétrica. Esta introdução rápida pode ser necessária na queima de PVC. Qualquer parada maior que meia hora no processamento de UPVC deve resultar numa purgação com PE. Após a falta de energia, uma desmontagem, limpeza e purgação deve ser efetuada no início de operação com UPVC. (o uso de um material como PEBD misturado com outro material da própria oficina provavelmente não será adequado para a purgação de uma máquina que estava processando UPVC).
Materiais facilmente oxidáveis
Na moldagem de materiais facilmente oxidáveis (por exemplo, PE em altas tempe-raturas), a máquina pode ser deixada com material no canhão para evitar oxidação no final de uma corrida de moldagem. Isto quer dizer, que o cilindro de plastificação está cheio de material (uma máquina cheia também pode ocorrer se houver falta de energia). Neste caso, será necessário assegurar que a máquina será reaquecida de maneira segura no início de uma nova operação, para evitar a ocorrência de decomposição no material plástico. Uma decomposição pode produzir gases sob pressão, e estes gases podem causar acidentes sérios, como por exemplo, soprando material quente do bocal do cabeçote (veja a seção Aquecimento e Introdução de Calor).
PA 66 Este material é moldado em temperaturas muito altas (por exemplo, ele não entra em estado de plastificação a até 265°C), portanto a oxidação e a remoção do material podem ser problemáticas. Ele pode ser purgado com PEAD “molhado”, isto significa um PEAD com adição de aproximadamente 2% de água. Esta adição deve ser efetuada um pouco antes da utilização do material. A água reduz a viscosidade e causa uma despolimerização do PA. Feche a gaveta na base do funil de alimentação, efetuando uma purgação do material PA da máquina. No processo de moldagem por acumulação, abra a fenda do bocal, mas mantenha a operação da máquina e do canhão em altas temperaturas, por exemplo, a 270°C. Passe parte do material PEAD “molhado” através do sistema e/ou encha o cabeçote acumulador. A massa aparecerá espumada e provavelmente ocorrerão ruídos de estalo e esguichamento. Mantenha o fluxo do material, mas reduza a tempe-ratura para aproximadamente 215°C (429°F) e abra o bocal completamente. Introduza algum PEAD seco e faça uma purgação completa do cilindro, esvaziando a rosca. Quando o material acabar de sair do bocal, desligue o aquecimento e ligue a refrige-ração do canhão ao máximo até o resfriamento da máquina, para desligar todo o equi-pamento em seguida. A máquina estará pronta para um reaquecimento. Uma máquina com cabeçote acumulador de 7 kg (15 lbs) pode necessitar de 90 kg (200 lbs.) de PEAD “molhado” e 45 kg (100 lbs.) de PEAD seco para purgar o material PA para fora.
UPVC e POM Alguns materiais plásticos degradam com facilidade como, por exemplo, POM e UPVC. Caso haja uma parada de emergência durante o processamento destes mate-riais, não continue com a moldagem imediatamente. Ligue o aquecimento do cabeçote, e somente quando o material for plastificado no cabeçote e bocal, ligue o aquecimento do canhão. Ajuste as temperaturas do canhão para aproximadamente 120°C (250°F) e permita um equilíbrio do cilindro nestas temperaturas por uma hora. Encha o funil auxiliar de PE com PEBD para possibilitar uma introdução rápida quando necessário. Em seguida aumente a temperatura até a temperatura de processamento e efetue uma purgação assim que possível. Todo o material purgado deve ser posto num balde de água fria. Introduza o PEBD; este
material de purgação deve ser um grau natural de PEBD (não do tipo anti-chamas). Quando o PEBD aparecer no bocal, dimi-nua a rotação da rosca para o mínimo, mas continue purgando. Ajuste as temperaturas para 120°C e continue purgando para ter certeza de que a máquina estará vazia quando a temperatura alcançar aproximadamente 130°C (265°F). Desligue a aquecimento e o equipamento auxiliar etc, mas mantenha a refri-geração na região de alimentação, até que a máquina esteja fria. Nunca misture POM (acetal) e PVC (vinil), ou coloque um após o outro, sem uma purgação completa com PEBD.
Recomendações de controle Sempre verifique se você seguiu o procedimento correto antes de desligar uma máquina, ou antes de mudar para o processamento de um outro material. Os fabricantes de materiais lançam folhetos que apresentam uma grande quantidade de informações e são facilmente disponíveis. Estes folhetos devem ser estudados para a edição de um “Procedimento oficial de encerramento”, disponível para cada material. Este protocolo deve ser posto ao lado da máquina para fácil alcance do operador.
LIMPEZA DA EXTRUSORA A limpeza da extrusora e do cabeçote é uma operação difícil e de longa duração. Como uma produção durante este período não será possível, evite-a, observando corretamente os procedimentos de operação e encerramento. A literatura do fabricante do material deve ser consultada, já que plásticos diferem largamente quando são aquecidos; alguns plásticos entram em decomposição ao aquecimento ou soltam ácidos corrosivos (como PVC), e outros (como PC) aderem consistentemente ao metal do cabeçote ou da extrusora.
Compostos de purgação A limpeza da extrusora normalmente começa pelo esvaziamento da rosca, isto é, fechando o funil de alimentação e rotacionando a rosca até o material acabar de sair do bocal. Continuando, adicione ao canhão um composto de purgação ou limpeza. Antes da utilização destes compostos de purgação, porém, recomenda-se remover o conjunto de cabeçote e bocal, pelo fato de que muitos destes compostos não fundem ou fluem como materiais normais. Ajuste a rosca a uma velocidade alta, para possibilitar uma esfregação do canhão, e quando o material de purgação estiver limpo esvazie a rosca fechando o funil de alimentação.
Extração da rosca Este termo apresenta a remoção da rosca do cilindro de extrusão ou canhão. Após a retirada do conjunto do cabeçote da extrusora um “empurrador” pode ser inserido, em muitos casos, através do eixo de acionamento da rosca, vazado na parte traseira da máquina. A rosca pode ser empurrada para fora do canhão, pela aplicação de pancadas, ou preferivelmente
pela utilização de um dispositivo que contenha fuso. Pode-se usar até o próprio acionamento da extrusora como força motriz.
Limpeza da rosca Após a retirada parcial da rosca do canhão faz sentido limpar a parte exposta da rosca neste estágio. Retire o máximo possível do plástico residual aderente à rosca e remova o restante com uma escova de arame de latão. Efetue um polimento da rosca com a escova de latão até chegar à parte metálica, deixando-a com brilho. Retire-a para fora mais um pouco e repita o processo. Não arrisque uma retirada da rosca fora do canhão; elas são muito caras e ainda você pode se ferir. Num estágio apropriado pode-se retirar a rosca completamente do canhão e colocá-la cuidadosamente numa prateleira, preparada com antecedência, para terminar a limpeza. Nunca utilize para isso materiais abrasivos ou muito duros, por exemplo, papel de lixa, porque poderá danificar uma superfície galvanizada. Cubra a rosca com um leve filme de óleo antes da armazenagem. Muitos preferem bombear a rosca para fora com um material plástico quebradiço, como PS, que possui boa estabilidade térmica.
Limpeza do canhão Uma vez removida a rosca, o canhão também deve ser limpo até ficar totalmente livre de material plástico e material decomposto. Uma escova redonda é muito útil para esta finalidade, porque permite a colocação de telas metálicas ou panos em volta da cabeça, em estágios diferentes. Utilize primeiro a tela metálica e em seguida o pano para polimento. Seja cuidadoso com o uso de solventes; muitos deles são tóxicos e podem causar dermatite, portanto é melhor evitar. A experiência mostrará se alguns materiais podem ser removidos mais facilmente com um canhão aquecido.
Limpeza do cabeçote Na maioria dos casos o cabeçote pode ser limpo com mais facilidade quando quente, após a retirada das resistências de aquecimento. Retire os termoelementos cuidadosamente, e remova o plástico acessível com uma espátula de latão ou madeira; nunca utilize ferramentas de aço para esta finalidade. Desmonte o cabeçote e limpe cada peça em seqüência; caso o cabeçote necessite de reaquecimento, faça isto de uma maneira segura. O material plástico pode ser queimado usando uma chama de solda (não um maçarico), um forno, ou um banho de sal quente, os pigmentos ou resíduos podem ser retirados com uma escova de metal macio. Trate os lábios do bocal com bastante cuidado, qualquer arranhão pode produzir estrias no produto.
Armazenamento do cabeçote Após a limpeza do cabeçote, o mesmo deve ser consertado antes de uma nova utilização ou de ser armazenado. Os componentes do cabeçote devem ser controlados neste estágio mediante autorização, e o cabeçote consertado deve levar um certificado, como estando apto para o uso. É recomendado também que o cabeçote seja tratado com um agente
anticorrosivo antes do armazenamento; a área de armazenagem deve ser limpa e seca. Deve-se manter registros dos trabalhos executados, da área e do conteúdo armazenado, das ferramentas necessárias para manutenção e das ferramentas necessárias para o uso do cabeçote. Observe que alguns cabeçotes permanecem em propriedade do cliente, porém a empresa de moldagem é responsável pela utilização e manutenção.
DESGASTE Presumimos que o tipo de máquina utilizado seja de rosca única, uma vez que este tipo de máquina é o mais popular. O cilindro de extrusão e a rosca interagem para transportar, plastificar e gerar pressão dentro do material plástico. Este conjunto de canhão e rosca opera num ambiente muito agressivo, que pode causar sérios problemas de desgaste.
Temperatura da massa Um fator da maior importância na moldagem por sopro é a temperatura da massa, já que é ela que determina a produção ou a quantidade de frascos por hora. Esta é uma das razões porque as máquinas de sopro são operadas em temperaturas baixas; as temperaturas não podem ser reduzidas demasiadamente, isso resultará em fraturamento da massa e em baixa qualidade de esmagamento e soldagem. O uso destas baixas temperaturas da massa causa o desgaste da rosca e do canhão e aumenta a folga entre estes componentes.
Efeitos do desgaste O desgaste reduz a produção, no caso de numa velocidade constante da rosca. As temperaturas da massa não aumentam necessariamente como resultado do desgaste, quando a velocidade da rosca é mantida constante. Um aumento da velocidade da rosca para compensar a perda por desgaste aumentará as temperaturas da massa significativamente. O desgaste causará uma instabilidade e inconsistência da produção, com variações no peso dos frascos e no comprimento residual das rebarbas, por exemplo, em máquinas de movimento vaivém. Em máquinas de carrossel o peso dos frascos varia com o tempo. Em máquinas de roscas oscilantes a uniformidade de injeção sofrerá com um desgaste.
Efeitos do aumento da velocidade Como o desgaste diminui a produção numa velocidade constante da rosca, esta é aumentada para compensar o progresso do desgaste. Este aumento de velocidade elevará a temperatura da massa de PEAD em aproximadamente 0,5°C (1°F) por aumento de rotação de 1rpm, numa extrusora com 90 mm de diâmetro.
Materiais resistentes ao desgaste A resistência da rosca ao desgaste pode ser melhorada de várias maneiras (além de se utilizar as condições corretas de operação). Quando a rosca é nitretada profundamente, por exemplo, até 67 Rockwell C, reduz o desgaste e fornece uma proteção contra ataque químico, além de prevenir que o plástico adira e entre em decomposição na rosca. A rosca
não precisa ser da mesma composição em todas as partes, as que estão sujeitas a um desgaste mais severo podem receber uma proteção adicional. A rosca pode ser construída de aço SAE 4140 com tratamento térmico, por exemplo, e os filetes podem ter uma camada de uma liga mais resistente ao desgaste, como Colmonoy 56. Como é mais fácil repor a rosca do que o canhão, este deve possuir uma dureza maior que a rosca. O canhão pode ser revestido de um material muito resistente ao desgaste, como por exemplo, Xaloy 101. Filetes de rosca e canhões revestidos com carbeto de tungstênio são até melhores, porém são bastante caros.
Projeto e construção Projete e construa a rosca para reduzir o desgaste, por exemplo, utilizando filetes largos e uma zona de transição de comprimento correto ( uma zona de transição muito curta pode causar um depósito de material plástico sólido, que empurra a rosca contra o canhão), e para alcançar uma rigidez adequada. A flexibilidade da rosca pode ser diminuída pela redução do seu peso (reduzindo também o efeito de balanço) e mantendo-se a profundidade da zona de alimentação no valor mínimo. A rigidez também pode ser melhorada pelo uso de filetes duplos - particularmente na zona de alimentação.
Taxa de desgaste A taxa de desgaste dependerá de muitos fatores, tais como procedimentos de ope-ração utilizados, material a ser processado, tipo de rosca utilizada, material de cons-trução da rosca e do canhão. A regra geral é que o desgaste será de aproximadamente 0,25 até 0,5 mm (0,1-0,2”) por ano. Quando a taxa de desgaste for de 0,25 mm ao ano, pode-se esperar que a rosca durará 3 anos. Com uma taxa de desgaste de 0,5 mm ao ano, a expectativa de vida da rosca será de aproximadamente 2 anos. Mantenha um registro apurado das velocidades da rosca, quando uma velocidade maior é necessária, isto é, maior que numa máquina nova, verifique as dimensões dos filetes da rosca. Em geral, existe o conceito de que uma reposição ou conserto da rosca é mais freqüente numa extrusora refrigerada a ar, do que numa extrusora refrigerada à água (mesmo com taxas de desgaste similares).
EXPANSÃO DO PARISON Moléculas de polímeros termoplásticos são compostas de longas cadeias que assumem uma configuração espiral ou aleatória sempre que possível. Quando um material plástico é forçado a fluir através de um ferramental, as cadeias longas ficam parcialmente endireitadas, ou orientadas na direção do fluxo, isto é, elas não são mais orientadas de forma aleatória. Quando o material emerge do ferramental, as moléculas estão tentando assumir a forma espiral de novo; isto causa um encolhimento do extrudado (ou parison) no sentido da extrusão (ou fluxo na máquina), e uma expansão no sentido transversal (ou seção transversal). Este fenômeno é conhecido como expansão do parison, ou expansão do ferramental e significa que se os extrudados não forem retirados mais rápidos do que na maneira que são, terão uma seção transversal maior. Se a expansão do parison se tornar
excessiva, ocorrerá uma fratura da massa; a superfície do extrudado se tornará muito áspera e o produto não poderá ser utilizado.
Motivos de expansão As massas plásticas são conhecidas como materiais viscoelásticos, isto quer dizer que uma parte da pressão que deve ser aplicada para conseguir a fluidez é armazenada no fluxo da massa. Quando a massa está saindo do ferramental esta energia armazenada é liberada como expansão do parison. A expansão também é causada pela fricção alta entre as paredes do ferramental e a massa fluindo. Quando a fricção é alta, a massa fluindo próximo ás paredes assume uma velocidade menor do que a massa no centro do ferramental; uma massa nos cantos de um ferramental não circular fluirá mais lentamente do que a massa afastada dos cantos. Isto pode resultar numa alte-ração da forma do extrudado.
Redução da expansão Em um material determinado a expansão pode ser reduzida pela diminuição da taxa de extrusão, pelo aumento da temperatura da massa, alongamento dos trechos paralelos do ferramental, redução do ângulo de entrada do ferramental e pelo aumento da taxa de estiramento. Muitas vezes a adição de lubrificantes poderá reduzir a expansão. Uma resina de baixo peso molecular funciona como lubrificante, portanto alargando a distribuição do peso molecular de um material. Por exemplo, pela adição de peróxidos ao PE a expansão será reduzida.
Alteração de forma O extrudado muitas vezes assume uma forma diferente em relação à forma do ferramental, por exemplo, uma forma triangular é obtida num ferramental ou bocal redondo. A causa disso pode ser a expansão do parison, ou o fato da massa ter maior facilidade em sair de uma parte específica do ferramental, ou ainda porque estava fluindo em volta das ilhas do torpedo. Um aumento de temperatura de uma parte do ferramental (ou cabeçote) pode facilitar o fluxo nesta região. Em muitos casos, porém, isso não renderá os resultados desejados, ou não é praticável, e a configuração do cabeçote terá de ser alterada. No caso de um parison fora de forma, a utilização de um torpedo com ilhas deslocadas pode ser a solução esperada.
Ângulo de entrada do ferramental Quando a massa de fluxo emerge da extremidade do cilindro de extrusão ou canhão, ela possui uma forma redonda, que deve ser alterada para a forma do extrudado, isto é, a forma tubular. Este processo é iniciado no adaptador do cabeçote e completado no bocal. A melhor maneira de conseguir a forma desejada é pela utilização de canais de fluxo com forma aerodinâmica, isto é, pela mudança gradual das direções de fluxo. Com maior viscosidade da massa, transições mais suaves das seções transversais serão necessárias. Procure manter os comprimentos dos canais de fluxo em cada parte do cabeçote no mesmo
comprimento da região aerodinâmica, isto reduzirá alte-rações posteriores da forma do extrudado (veja também a seção Cabeçotes e Ferramentas).
Alteração da forma do parison Quando um parison é produzido por extrusão contínua, ocorrerão dois efeitos competitivos. A expansão causará o encolhimento do parison no comprimento e o crescimento da área transversal. Por outro lado, o peso do parison sob a influência da gravidade provocará uma alteração no sentido longitudinal; o parison ficará mais comprido e mais fino. O efeito predominante depende da resina particular, das condições de processamento e do tempo envolvido. É possível controlar a seção transversal, usando-se um bocal de abertura variável. Em produtos grandes os efeitos do alongamento do parison podem ser minimizados pela produção rápida do mesmo, por exemplo, utilizando um cabeçote acumulador. Uma programação também ajuda a evitar alteração da forma do parison.
Espessura final da parede A espessura de parede de um produto soprado circular, por exemplo, uma garrafa, pode ser calculada pelo conhecimento das dimensões do bocal, da taxa de expansão do material plástico e do diâmetro do molde no ponto particular considerado, pela fórmula a seguir: T = (VS)3 G D BD T = espessura de parede do frasco acabado S = taxa de expansão do material plástico G = fenda do bocal, isto é, (diâmetro do bocal - diâmetro do núcleo) /2 DD = diâmetro médio do bocal, isto é, o diâmetro no ponto central do bocal BD = diâmetro externo do frasco
Averiguando o ângulo de entrada do bocal O ângulo de entrada do bocal para um material particular em extrusão às vezes pode ser determinado, na prática, pela colocação de um bocal em forma de placa, que possui uma abertura apropriada, num suporte sem forma aerodinâmica. Passe o material pelo bocal, mude a cor, e após um tempo adequado remova o bocal e o suporte do mesmo. Permita a refrigeração dos componentes, retire o material plástico frio e examine a seção transversal. As alterações de cor indicarão a forma aerodinâmica necessária. Em materiais sensíveis ao calor (PVC), uma mudança de cor do material não será necessária. Também é possível usar um corante sensível ao calor para os materiais que não indicam as alterações de cor com facilidade.
ACABAMENTO E DECORAÇÃO DE ARTIGOS
Como em qualquer outro processo de produção em massa, a finalidade da moldagem por sopro deve ser a produção de componentes prontos para o uso. Às vezes, porém, esta meta não pode ser alcançada economicamente e, portanto um acabamento é necessário. Isto pode afetar o desempenho do componente e aumentar o custo significativamente.
Acabamento As operações de acabamento poderiam incluir a remoção da rebarba do gargalo e do fundo, alargamento da abertura do gargalo e usinagem da face do selo; uma outra operação poderia ser necessária para remover o cavaco do recipiente. A operação de acabamento poderia afetar, portanto a selagem, a estabilidade do frasco (pode causar um balanço da base do frasco) e a riscada do frasco (riscos no gargalo). Quando um frasco é produzido a partir de um parison que é maior que o gargalo, os riscos no gargalo são difíceis de se evitar. A aparência final dependerá da configuração da área de esmagamento e da operação. Em casos onde riscos no gargalo são inaceitáveis, o recipiente deve ser produzido mediante um parison que não seja maior do que o gargalo. Neste caso um alargamento e faceamento posterior serão necessários.
Rebarbagem do gargalo O acabamento posterior ou a rebarbagem do gargalo pode causar queda de cavaco dentro do recipiente. Para evitar isto, sistemas de pré-acabamento de frascos estão sendo utilizados. Com o sistema de pré-acabamento por golpe ou calibração, a face crítica de selagem no topo do gargalo é mantida plana. Imediatamente após o fechamento do molde o pino de sopro se desloca para a cavidade do molde, até a bucha de corte separar a rebarba do parison. O curso do pino de sopro é ajustado para terminar no momento em que o pino tocar a placa de calibração, possibilitando uma se-paração fácil da rebarba acima do gargalo. Quando é exigido um diâmetro interno de gargalo muito preciso, um sistema de repuxo para cima pode ser utilizado. O pino de sopro possui uma ranhura usinada em volta da circunferência, para a qual o material plástico se desloca quando o pino é empurrado dentro do gargalo; isto segura a rebarba no pino. Quando o pino é deslocado para cima a rebarba é separada num canto vivo de uma placa de extração.
Remoção da rebarba Muitos produtos soprados ainda estão com a rebarba do fundo presa no frasco quando o molde abre. A faixa de material que liga o produto com a rebarba pode ser muito fina (um corte de faca é possível em PEBD), portanto a separação da rebarba deve ser fácil, mesmo em materiais de alto impacto. A zona de esmagamento deve ser configurada cuidadosamente e fabricada com precisão, de um material de alta qualidade. Velocidades de fechamento controladas também auxiliam bastante na separação da rebarba. O corte, ou a estampagem, enquanto o artigo está sendo segurado numa máscara, após a abertura do molde, é uma prática comum, particularmente para reci-pientes com alça. A rebarba cortada é reciclada imediatamente para reduzir conta-minação. Para prevenir a contaminação do
recipiente com cavaco, o corte da rebarba do gargalo pode ser efetuado com o frasco invertido. Os processos de moldagem por extrusão e sopro com remoção totalmente automática da rebarba foram desenvolvidos para a produção em massa de todos os tamanhos e formas de recipientes. Os métodos utilizados para esta finalidade incluem a retirada da rebarba dentro do molde, o corte dentro do molde, esmagamento durante a desmoldagem e a utilização de dispositivos de transferência e corte após a desmoldagem.
Usinagem Em geral a usinagem de artigos moldados de plástico deve ser evitada quando possível. Mesmo que exista a possibilidade de processamento por usinagem, estas ope-rações podem ser problemáticas, com grande consumo de tempo e gasto de material. A usinagem somente terá sucesso quando as propriedades dos materiais plásticos estiverem sendo consideradas. Por exemplo, a baixa temperatura de distorção ao calor e o baixo módulo (maciez e alteração de forma), a recuperação após a exposição a uma carga e alto coeficiente de expansão térmica. Os produtos moldados de plástico devem ser bem apoiados e firmados antes do inicio da operação de usinagem. Todas as ferramentas devem ser limpas e bem afiadas para obter um corte limpo e não uma esfrega durante a usinagem. O cavaco do material plástico deve ser retirado e a área de corte deve ser mantida fria, mediante, por exemplo, a aplicação de um fluido de corte apropriado. O processo de usinagem não deve deixar cantos vivos, devido ao perigo de falha prematura no produto.
Juntar e soldar Muitas vezes é mais simples, e em muitos casos mais barato, produzir um componente pela montagem de vários componentes menores; mediante este procedimento os custos de moldagem e tempos de produção podem ser reduzidos substancialmente. Os conjuntos montados produzidos deste modo podem ser permanentemente juntados (não recuperáveis), ou juntados temporariamente (recuperáveis). A soldagem (por exemplo, com placas quentes), rebitagem e a colagem com adesivos são exemplos de juntas não recuperáveis. A utilização de conjuntos parafusados ou juntas com engates apresentam algumas que podem ser separadas e portanto são chamadas de juntas recuperáveis. A colagem de materiais termoplásticos semicristalinos, como poliolefinas em geral não é recomendada, estes materiais devem ser juntados por soldagem. Com um material termoplástico amorfo, tanto a colagem por adesivos como a soldagem pode ser aplicada com sucesso, possibilitando que os problemas de rachaduras nas tensões ambientais e de alivio de tensões possam ser resolvidos.
Impressão A impressão é o método mais comum de se colocar uma legenda num produto moldado de plástico. De todos os métodos de impressão a serigrafia (silk screen) é o mais importante. Os outros métodos de impressão utilizados para seguir os contornos de um produto moldado são a impressão letterflex e a impressão offset seca. Em virtude da falta de grupos polares ativos na superfície de poliolefinas, as tintas de impressão
têm pouca aderência, ou quase nenhuma na superfície de um material termoplástico semicristalino, como PE ou PP. É possível ativar a superfície por métodos químicos ou físicos. A aplicação de chama é um método popular, já que é barato e efetivo. As chamas devem ser altamente oxidantes e numa temperatura acima de 1000°C (1832°F). A taxa de mistura de gás e ar, a quantia usada e a distância entre o produto e as chamas são fatores que devem ser controlados. Os tempos de contato são muito curtos - menor que 0,1 segundos. Mantenha o tempo entre o tratamento preliminar e a impressão curto, e evite o manuseio dos produtos ao máximo possível; a impressão é efetuada em condições melhores imediatamente após o tratamento preliminar.
Tabela 12 • Temperaturas utilizadas em moldagem por sopro (°C) Abreviação
Zona 1 Zona 2 Zona 3 Cabeçote
Bocal Massa Molde
ABS PEAD PEBD PELBD PC PEEL PP-H PP-K UPVC
185 185 140 160 285 200 190 180 165
200 190 150 170 265 215 220 200 185
195 190 150 170 280 205 200 180 175
205 195 160 180 275 205 205 190 185
205 200 150 170 265 215 210 190 180
210 200 150 170 270 215 210 190 180
75 10 20 20 70 30 30 30 20
Capítulo 6 Materiais específicos para moldagem por sopro ABS TERMO QUÍMICO ABREVIAÇÃO TERMOS ALTERNATIVOS ALGUNS FORNECEDORES BASF Bayer Bayer Borg Warner CdF Chimie/Orkem Dow DSM ENI Chemicals Monsanto
Acrilonitrila butadieno estireno ABS Estireno/misturas de copolímeros; ABS copolímeros NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Terluran Novodur Bayblend TC (ABC/PC) Cycolac Ugikral Magnum Ronfalin Urtal e Ravikral Lustran
Monsanto Montedison Orkem Rhone Poulenc USS Chemicals
Cadon (anidrido maléico modificado) Edister Ugikral Alcoryl Arylon T (ABS polisulfono)
PROPRIEDADES DO MATERIAL. Plásticos de ABS foram fabricados originalmente pela mistura de borracha levemente reticulada (NBR) com copolímero de SAN. Agora, estes materiais normalmente são fabricados pela polimerização de estireno e acrilonitrila com polibutadieno; a fase de polibutadieno resultante (fase de borracha) é fundida com estireno acrilonitrila (SAN) que apresenta a fase plástica. Neste estágio também são adicionados aditivos, como agentes estabilizadores, lubrificantes e corantes. A fase de SAN apresenta mais de 70% de toda a composição. A fase de polibutadieno enxertado, que possui um conteúdo maior de borracha, também pode ser utilizada como modificador de impacto para outros plásticos, como PVC. Pela variação da proporção monomérica, da maneira como eles são combinados, do tamanho (e quantidade) das partículas de borracha, da densidade de reticulação das partículas de borracha e do peso molecular do SAN, é possível produzir uma larga gama de materiais que diferem na resistência ao impacto, facilidade de fluxo, cor etc. Geralmente, quando o peso molecular de SAN é maior, a resistência e a rigidez de ABS aumentam, enquanto um aumento do conteúdo de borracha diminui a resistência, dureza, resistência ao calor e rigidez do ABS. Em geral este material pode ser dividido em tipos ou grades para moldagem por injeção e para extrusão, e cada uma destas divisões principais pode ser dividida em subdivisões, como graus de impacto médio, alto e muito alto; além de outros graus, como alta resistência ao calor, para galvanização e retardante de chamas. Normalmente, porém, o ABS é um material duro e tenaz com boa resistência ao impacto, mesmo em baixas temperaturas. O material permite baixa absorção de água e é um bom isolante elétrico, as propriedades elétricas não são afetadas pela alteração de umidade. Este material é disponível normalmente em cores opacas e os produtos moldados resultantes podem possuir alto brilho e boa estabilidade dimensional. A superfície é resistente a arranhões, porém o material possui pouca resistência quando exposto a intempéries. Outras qualidades são: maior resistência ao calor e ao impacto do que TPS, maior módulo de flexão do que PP, e menor sensibilidade ao entalhes do que PC e PA. Pela mistura de ABS com outros plásticos é possível estender a gama de uso. A utilização de policarbonato (PC), por exemplo, ou de copolímeros de estireno anidrido maleico (SMA) melhora a temperatura de distorção ao calor, e o uso de poli (cloreto de vinila) (PVC) melhora o grau de retardamento a chamas. Porém, todas estas ligas possuem maior viscosidade do que ABS normal. Quando uma parte ou todo o estireno é substituído na polimerização por um monômero, como a-metil estireno, um material com alta resistência ao calor pode ser obtido. As ligas com SMA também fornecem tipos de alta resistência ao calor, com menor viscosidade da massa, a custos similares. Tipos ou grades transparentes de ABS podem ser fabricados pela utilização de metil metacrilato (MMA) como quarto monômero, isto melhora a transparência, porque ajuda a equilibrar o índice refrativo dos outros monômeros. Agora existem tipos que permitem até aproximadamente 80% de transmissão de luz e um nível de obscuridade de 10%, junto com outras propriedades parecidas com os tipos normais de ABS de médio impacto. Pela
incorporação de polietileno clorado (PE) nos copolímeros de estireno acrilonitrila (SAN), materiais do tipo ABS conhecidos como ACS podem ser obtidos. Estes materiais possuem melhor resistência a chamas, ao calor, como também a intempéries, e ao depósito de poeira do que ABS, porém menor estabilidade de processamento. A incorporação de elastômeros de olefinas em SAN resulta em um SAN modificado que apresenta melhores propriedades a intempéries que o ABS.
FACILIDADE DE FLUXO. Os tipos para moldagem por injeção possuem uma viscosidade bem menor do que aqueles para extrusão; esta é obtida pela utilização de SAN de baixo peso molecular e/ou o emprego de agentes de plastificação ou lubrificantes. O ponto de amolecimento Vicat (VST) de ABS é aproximadamente 103°C (218°F); com um aumento da resistência ao impacto, o ponto de amolecimento Vicat diminuirá, e o fluxo se tornará mais rígido. Os tipos ou grades para a moldagem por sopro possuem alta viscosidade - bem mais alta que, por exemplo, PEAD. RESISTÊNCIA. O ABS é mais resistente aos produtos químicos orgânicos (por exemplo, tetracloreto de carbono) do que o poliestireno (PS). Também é resistente a manchas, álcalis, ácidos (não ácidos oxidantes concentrados), sais, óleos e graxas, e a maioria de álcoois e hidrocarbonetos. Ácidos fosfóricos e hidroclóricos terão pouco efeito. A maioria dos produtos possuem uma boa resistência às tensões ambientais. FALTA DE RESISTÊNCIA. O ABS não é resistente a hidrocarbonetos aromáticos e clorados, ésteres, éteres, cetonas, e vários hidrocarbonetos clorados, por exemplo, cloreto de metileno, cloreto de etileno e tricloroetileno. DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. Com uma densidade de 1,07g/cm3, o material (sólido sem carga) afundará em água e flutuará em cloreto de magnésio saturado. Como a cor básica natural é marfim ou branco, é possível obter uma grande variedade de cores, dependendo do tipo de processo de polimerização e dos ingredientes utilizados. A proporção de A:B:C é aproximadamente 20:30:50. O ABS começa a plastificar em torno de 175°C (350°F) e a viscosidade da massa diminui constantemente quando a temperatura sobe. Na temperatura de 290°C (550°F), o material entra em decomposição mediante a despolimerização e reações de oxidação. Quando o material está sendo aquecido por chama, ele queimará com uma chama amarela, acompanhada de fuligem e soltará um odor ácido alcalino, acompanhado de cheiro de borracha. Ele queima com facilidade (seus tipos convencionais) e continua queimando quando a chama é removida, enquanto pingos de partículas em chama estão sendo formados. Uma característica comum de todos os plásticos de estireno é sua resistência a meios aquosos, como soluções salinas, ácidos de concentração média e álcalis. Os hidrocarbonetos alifáticos, heptano e ciclohexano facilmente atacam PS e TPS, porém não afetam SAN e ABS. O tetracloreto de carbono ataca SAN e ABS lentamente, mas ataca PS e poliestireno fortificado (TPS) de forma rápida. Portanto, o material pode ser distinguido de TPS pela melhor resistência ao tetracloreto de carbono, enquanto o TPS possui melhor resistência ao álcool metílico.
COLORAÇÃO. O ABS pode ser colorido por uma série de técnicas, como a coloração seca, mediante masterbatches ou a coloração líquida. A utilização de corantes compostos fornecem resultado melhor e mais consistente. A coloração seca sempre foi considerada como sendo o tipo mais difícil de técnica de coloração para ABS, porém, isto não é verdade. Pode-se dizer que a coloração seca de ABS é um pouco mais difícil do que em outros materiais comuns, porque o material apresenta todas as desvantagens em termos de coloração, isto é, absorção de umidade, variedade da cor básica, opacidade e uma temperatura de processamento bastante alta. Mesmo assim, pode-se obter resultados excelentes pelo equilíbrio da grade do ABS com um corante apropriado e utilizando os procedimentos corretos da secagem do material e da mistura do corante. Os concentrados de cor (masterbatches) utilizados para ABS são do tipo “universal”, ou do tipo baseado em ABS. Uma taxa de concentração típica do tipo “universal” é 1-2%, enquanto uma concentração de 3-7% é usada para um masterbatch baseado em ABS. Antes de utilizar um masterbatch “universal” será importante acertar sua compatibilidade com o ABS. Tonalidades de cor pastel podem ser obtidas com maior facilidade devido à disponibilidade de polímeros de cor básica mais clara. Corantes líquidos são usados para ABS num nível de concentração entre 1 até 1,5%. Concentrações acima deste nível podem acarretar problemas, às vezes, como o deslizamento na rosca e variações no controle do ciclo. MANUSEIO DE MATERIAIS E COMPONENTES. Como muitos outros termoplásticos de engenharia, estes materiais são higroscópicos e absorverão 0,2 até 0,35% de água em 24 horas, à temperatura ambiente. Este conteúdo de água não afetará muito as propriedades mecânicas, porém se estiver acima de 0,03% afetará seriamente o acabamento de superfície dos extrudados ou parisons. A umidade causará distorção, um acabamento áspero da superfície ou redução da resistência da massa. Por este motivo, é aconselhável secar o material antes do uso, num forno de ar quente, por 2-4 horas a 85°C (185°F) ou num dessecador por 1-2 horas a 85°C, mesmo se o material tiver absorvido uma pequena quantidade de umidade. Um controle rigoroso de armazenamento (first in- first out) pode ajudar a evitar operações de secagem extensas. Um preaquecimento do material também deve melhorar as condições de processamento. Não permita a estagnação do material num funil de alimentação sem aquecimento e mantenha o funil bem fechado. O material não deve permanecer na camada do topo do funil por mais de uma hora; caso isso aconteça, utilize um funil a vácuo ou efetue uma purgação do espaço vazio com gás inerte. Um aquecimento do funil também reduzirá a absorção de umidade. O material recuperado tende a absorver umidade mais rápido do que o material virgem, portanto deve ser sempre secado antes do uso. As misturas de PC/ABS devem ser secadas a 100°C (212°F). MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Este material pode ser moldado pelos processos de moldagem por extrusão e sopro, e moldagem por extrusão e sopro com acumulação. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO . Na utilização de roscas de um estágio, os canhões devem possuir, no mínimo, uma relação de L/D de 24:1. Preferivelmente deve-se utilizar roscas de dois estágios em conjunto com um canhão ventilado. É recomendada a ventilação por vácuo no canhão. Este tipo de máquina não é visto muitas vezes em áreas de
moldagem por sopro. A tabela a seguir apresenta valores típicos para uma rosca de dois estágios com a relação de L/D de 30:1. Nesta configuração a taxa de compressão, isto é, a relação da profundidade entre a segunda zona de equilíbrio e a primeira é 1,75. A taxa de compressão indica a capacidade de transporte do segundo estágio em relação ao primeiro. Quando esta relação é abaixo de 1,5 pode ocorrer uma sobrecarga no orifício de ventilação; com uma taxa acima de 2 é possível uma mudança brusca no fornecimento do material.
DETALHES DAS ZONAS
DIÂMETRO DA ROSCA 63,5mm (2,5”) 88,9mm (3,5”)
14,3mm (4,5”)
Profundidade zona de alimentação (6D) 10,9mm (0,43”) 14mm (0,55”) 15,2mm (0,60”) Compressão (6D) Profundidade 1ª zona de equilíbrio (6D) 4,1mm (0,16”) 5,1mm (0,20) 5,8mm (0,23”) Descompressão (1D) Profundidade zona de ventilação (4D) 13,5mm (0,53”) 17,3mm (0,68”) 19,1mm(0,75”) Compressão (2D) Profundidade 2ª zona de equilíbrio (5D) 6,9mm (0,27”) 8,9mm (0,35”) 10mm (0,40”) Obs.: Os números entre parênteses indicam o comprimento de cada zona por diâmetro da rosca. Na utilização de uma rosca de um estágio deve existir uma taxa de compressão entre 2,7 e 3,0. A relação de L/D deve ser aproximadamente 24:1, com 4 a 6 diâmetros como zona de alimentação, 8 a 12 diâmetros como zona de transição e 8 a 10 diâmetros como zona de equilíbrio.
CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. Materiais do tipo ABS possuem tendência à degradação. Por essa razão, os princípios de baixo volume da massa no cabeçote e canais lisos de fluxo, que são aplicados em cabeçotes de PVC, também devem ser utilizados em cabeçotes para ABS. As faces internas em contato com a massa devem ser cromadas. CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. Tal como a maioria dos termoplásticos de engenharia, os materiais do tipo ABS não apresentam a mesma expansão do parison como PEAD. Por isso, o ferramental ou bocal para um tamanho determinado de parison deve ser maior. O equipamento de moldagem por sopro deve ser configurado para considerar este fato. A pressão necessária no cabeçote acumulador terá que ser mais alta que as pressões normalmente utilizadas, para obter uma alta velocidade de expulsão com bocais grandes. Deve existir uma configuração aerodinâmica bastante desenvolvida no cabeçote e adaptador, em conjunto com bons aspectos de confluência do material. Como no trabalho com UPVC, o cabeçote deve ser configurado para evitar a estagnação do material. Os comprimentos dos trechos de transição devem ser mantidos curtos em comparação com PEAD, isto ajuda a manter as pressões em baixos níveis. TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. A estabilidade térmica do ABS não é do mesmo tipo ou grade que a do PS. Nas altas temperaturas da massa podem ocorrer problemas de fumaça. Será necessário assegurar que uma extração adequada da fumaça, ou uma queima catalítica seja disponível por cima da saída do material (e também por cima
dos orifícios de ventilação em caso de um canhão ventilado). Em cores claras uma estagnação pode causar zonas sombreadas em produtos grandes. Em tipos de matérias retardantes à chama, uma parada pode causar problemas de degradação. Em caso de retardos imprevistos, reduza a temperatura do canhão para 120°C (248°F) e efetue uma purgação com ABS normal, antes de recomeçar a moldagem. Variações no tempo de permanência dentro do canhão ou uma inconsistência do ciclo podem causar mudanças de cor, que são observadas somente no armazenamento. Alguns produtos moldados de ABS podem aparecer satisfatórios na ejeção, mas podem desenvolver faixas amarelas ou marrons após o armazenamento; a provável causa disso pode ser um longo tempo de permanência dentro do canhão ou um sobreaquecimento.
CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO/INJEÇÃO. Utilize uma capacidade de aproximadamente 80%. Quando a capacidade de injeção for muito baixa, por exemplo, menos que 30%, poderá ocorrer uma degradação. Reduza o risco de decomposição ou degradação pela utilização de baixas velocidades na rosca e baixas temperaturas no canhão. Tente igualar o equipamento de moldagem com o tamanho do produto para reduzir os tempos de permanência. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDES E FECHAMENTO. O encolhimento do material está entre 0,004 e 0,008 mm/mm (ou polegada/polegada), isto é, entre 0,4 e 0,8%. A adição de 20% de fibras de vidro aumentará a densidade para aproximadamente 1,20 g/cm3, porém o encolhimento será reduzido para 0,2-0,4%. Um encolhimento posterior pode ser desconsiderado. O encolhimento de ABS é bem mais baixo do que aquele de poliolefinas. Velocidades maiores das placas de fechamento e forças maiores de fechamento devem ser empregadas em termoplásticos de engenharia, como o ABS; isto porque, em estado quente, a resistência deste material é relativamente baixa. Forças maiores de fechamento serão necessárias na utilização de pressões mais altas de sopro e áreas maiores de esmagamento. O uso de cobre-berílio na fabricação dos moldes não é recomendado com este material. TEMPO DE CICLO. Devido ao baixo conteúdo de calor e à alta rigidez deste material podem ser obtidos tempos rápidos de ciclo. CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . A temperatura sugerida no molde é 75°C (de 65 até 85°C, ou 149 até 185°F), o que possibilita um bom acabamento de superfície, alta resistência da solda e uma redução das tensões internas congeladas. Normalmente, o encolhimento no molde aumenta com o aumento das temperaturas do molde e/ou da massa. Porém, o encolhimento total, muitas vezes, diminui com o aumento da temperatura do molde e, na prática, podem ser obtidos produtos dimensionalmente mais estáveis. Quando a temperatura do molde é muito alta, o encolhimento de pós-moldagem pode ser desconsiderado, mesmo em materiais termoplásticos semicristalinos. Estas altas temperaturas do molde podem ser uma vantagem onde tolerâncias estreitas são necessárias. Deve-se considerar que, em geral, não é possível produzir componentes pela moldagem por sopro com as mesmas tolerâncias da moldagem por injeção.
Quando a temperatura da massa é 210°C (410°F) e a temperatura do molde 75°C (167°F), a quantia máxima de calor a ser removido, para cada grama da massa, será 277 Joules (J). Na faixa de temperatura indicada o calor específico é de aproximadamente 2050-J/kgK. Observe que a temperatura da massa é o fator mais importante. As temperaturas indicadas na tabela a seguir e na Tabela 12, são apenas ajustes iniciais sugeridos. A temperatura do óleo hidráulico, do bloco do funil e a temperatura do material também não devem variar excessivamente. O controle da temperatura do molde é extremamente importante, por este motivo estas temperaturas devem ser verificadas regularmente.
Zona Localização 1 2 3 4 5 6 7
Temperatura em °C de para Canhão parte traseira 180 190 (final do funil) Canhão centro 185 200 Canhão centro 190 205 Canhão frente 195 210 Adaptador (bocal) 200 215 Acumulador 200 215 Molde 66 85 Massa 190 220
Temperatura em °F de para 356 374 364 374 383 392 392 149 374
392 401 410 419 419 185 428
As temperaturas utilizadas podem ser diferentes de um grade para outro. Os tipos ou grades resistentes a chamas, por exemplo, e também as ligas de ABS/PVC devem ser moldados a temperaturas mais baixas do que os tipos normais. Tipos de alto calor, como também as ligas de ABS/PC e ABS/SMA devem ser moldados a temperaturas mais altas da massa, devido à maior viscosidade da massa. Os tipos previstos para a galvanização também são moldados em temperaturas mais altas.
INÍCIO DE OPERAÇÃO. O início de operação normalmente não deve apresentar problemas especiais. Quando a máquina não foi purgada, mas contém ABS, não a deixe em temperaturas de operação por mais de 20 minutos, antes de começar a extrusão lentamente. Verifique as pressões, a corrente do motor e a temperatura do extrudado. FIM DA OPERAÇÃO. Os tipos ou grades resistentes a chamas devem ser purgados primeiro com um grade normal de ABS. Caso as temperaturas tenham sido reduzidas imediatamente, o material pode ficar retido na extrusora e no cabeçote. Nos casos em que o equipamento tenha sido mantido na temperatura por um tempo indeterminado, uma purgação com GPPS deve ser efetuada. Isto também é recomendado antes de uma limpeza. REPROCESSAMENTO. Quando este material estiver sendo recuperado é recomendável não misturar mais que 30% dele com material virgem. Os devidos cuidados são necessários na adição de material reciclado, porque o ponto de amolecimento Vicat e as propriedades de impacto ficam reduzidas, dependendo da porcentagem adicionada. Serão necessários moinhos de alta potência. A introdução de material incompatível deve ser evitada, porque o resultado seria uma delaminação e fragilidade do componente extrudado. O material recuperado deverá sempre ser secado.
ACABAMENTO E DECORAÇÃO. O material pode ser soldado por ar quente, ferramenta aquecida, fricção e soldagem ultra-sônica. Metil-etil cetona e cloreto de metileno podem ser utilizados para dissolver soldas. Os produtos podem ser decorados por impressão, estampagem e metalização após um tratamento apropriado da superfície, por exemplo, removendo o brilho por eletrogalvanização ou eliminação de estática para a impressão. O ABS pode ser facilmente usinado, ou seja, furado, fresado, torneado e serrado etc., em máquinas convencionais para a usinagem de metais. As ferramentas de corte devem ser similares àquelas usadas para ligas não-metálicas (latão, bronze etc.). Devido à baixa condutibilidade térmica é importante refrigerar os produtos com ar ou líquido durante a usinagem, para alcançar um acabamento de superfície e/ou precisão desejada. Os produtos devem ser manuseados com cuidado e/ou embrulhados para evitar arranhões; o cavaco gerado durante a usinagem pode causar riscos. OUTROS COMENTÁRIOS. Os grades transparentes normalmente são fornecidos com tingimento, pelo fato de que, no estado natural, uma cor leitosa é muito aparente. Tipos reforçados com fibras de vidro são disponíveis. PRODUTOS TÍPICOS. Os produtos de ABS podem ter propriedades úteis em temperaturas de -40°C até 100°C (-40 até 212°F). O material possui, por exemplo, alta resistência ao impacto em entalhes, uma temperatura de distorção ao calor até 100°C, boa rigidez, ótima possibilidade de processamento, aparência de alto brilho, custo moderado e também pode ser galvanizado com sucesso. Produtos de ABS moldados por injeção são utilizados freqüentemente na indústria automotiva, tais como, em carcaças para espelhos, calotas para pneus, dutos de ar e painéis de instrumentos. Uma das maiores vantagens deste material é a possibilidade de configurar as propriedades necessárias para satisfazer as exigências específicas de um cliente (por exemplo, resistência ao calor, resistência ao impacto etc.). Os tipos disponíveis são materiais com cores firmes e resistentes a chamas. Na indústria automotiva (principal mercado para ABS) existe interesse em tipos ou grades de baixo brilho - isto é, materiais com acabamento fosco -, uma vez que estes materiais não necessitam de pintura posterior. Uma área de aplicação crescente são máquinas de escritório e o setor de produtos eletrônicos para o consumidor, onde este material é utilizado em carcaças de computadores, processadores de texto e máquinas copiadoras. Componentes que oferecem uma blindagem eletromagnética podem ser fabricados pela incorporação de materiais condutivos, como fibras de carbono, fibras de grafite ou lâminas de alumínio ao material básico. A aplicação de ABS em mancais de carga cresce devido a sua estabilidade dimensional e à baixa tendência de rastejamento.Misturas de PC/ABS são utilizadas onde a resistência do ABS ao calor não é suficiente, por exemplo, em secadores para cabelos, ferros de passar roupas e cafeteiras elétricas. Tipos transparentes de ABS concorrem diretamente com PC, onde propriedades moderadas de impacto e transparência são necessárias. Existe na indústria automotiva o interesse em utilizar produtos de ABS moldados por sopro, pelo fato de que estes processos oferecem a oportunidade de absorver características do projeto que não podem ser facilmente incorporadas ou baixo custo pela moldagem por injeção. Uma aplicação futura deste material é a utilização na fabricação de itens grandes, como spoilers ou assentos.
PC TERMO QUÍMICO ABREVIAÇÃO TERMOS ALTERNATIVOS ALGUNS FORNECEDORES Atochem (SP & C Ltd) Atochem (SP & C Ltd) Bayer General Electric Mobay Chemicals Dow Calibre Enichem Bayer
Policarbonato PC Bisfenol-A policarbonato NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Durolon Polykemi Makrolon Plastics Lexan Merlin Sinvet Bayblend PC/ABS Bayblend PC/ASA Macroblend PC/PBT
PROPRIEDADES DO MATERIAL. O policarbonato é um tipo de poliéster no qual os grupos de éster carbonatos são ligados por grupos aromáticos. Esta estrutura fornece um material com alta viscosidade da massa e excelente resistência a altas temperaturas. O material é forte, rígido, duro, tenaz, transparente e mantém as propriedades dentro de uma ampla gama de temperaturas. PC é considerado como material que queima lentamente (tipos resistentes à chama são V1 e podem ser V0), possui propriedades razoáveis de isolamento elétrico, porém não é recomendado para ser usado na presença de arcos elétricos. Durante o processamento serão necessários devidos cuidados, porque pequenos vestígios de água podem causar degradação. Componentes feitos deste material podem ter resistência limitada a entalhes, produtos químicos e luz ultravioleta. O material é suspeito a rachaduras, quando sob tensão, e isso desvaloriza a resistência excelente ao rastejamento. A resistência ao impacto é boa, especialmente a baixas temperaturas, e o PC é resistente ao calor até temperaturas de 135°C (275°F). Tipos resistentes às chamas e reforçados com fibras de vidro são disponíveis. O PC possui pesos moleculares de 20.000 a 30.000 para moldagem por injeção e até 60.000 para a extrusão. Os polímeros para moldagem por sopro também apresentam alta viscosidade pela introdução de ramificações nas cadeias; eles possuem um número de viscosidade ISO de aproximadamente 70. Misturas de PC com outros polímeros também são utilizadas em certas circunstâncias. A utilização de PC na indústria automotiva, por exemplo, é impedida por resistência limitada à gasolina, comportamento em baixas temperaturas e resistência à hidrólise. Misturas modificadas de PC e PBT com borracha são constantes a -50°C, possuem alta resistência ao calor, combustíveis e intempéries e também podem ser pintadas e soldadas por ultrasom. A resistência ao fogo é melhorada pela mistura do material com polifosfonato (POP). O PC é utilizado em misturas com ABS, estas misturas podem ser coloridas facilmente, são fortes, possuem boa resistência à luz e altas temperaturas e são mais fáceis de serem moldados por processos, como a moldagem por injeção.
FACILIDADE DE FLUXO. PC é um material de fluxo rígido, processado em altas temperaturas para compensar esta característica. Nestas temperaturas a decomposição ou degradação por hidrólise pode ser severa, portanto assegure-se de que o material esteja bem seco antes de colocá-lo no canhão. Os lubrificantes possíveis para este material incluem estearil estearato, estearato de cálcio e ésteres de montano. Como em todos os lubrificantes, os níveis devem ser mantidos o mais baixo possível, por exemplo, abaixo de 1%. RESISTÊNCIA. PC é resistente a ácidos inorgânicos e à maioria dos ácidos orgânicos diluídos; hidrocarbonetos alifáticos, hidrocarbonetos cíclicos saturados, agentes de oxidação e redução, graxas, óleos, álcoois (exceto metanol) e detergentes, também possui boa resistência à radiação ionizante. FALTA DE RESISTÊNCIA. PC não é resistente a água quente, evite o contato com água em temperaturas acima de 60ºC (140ºF). Também não é resistente a aminas, soluções alcalinas e à amônia. Este material fica inchado por benzeno, clorobenzeno, acetona, tetracloreto de carbono e é solúvel em solventes, como cloreto de metileno, cloreto de etileno, clorofôrmio, tricloretano e metacresol. O PC, em geral, não é resistente a bases fortes, hidrocarbonetos aromáticos e clorados, ésteres e cetonas. Como o PC fica inchado por benzeno, é suspeito a rachaduras sob tensão quando em contato com combustíveis aromáticos; as misturas de PC/PBT resistem a este tipo de combustível, como também a combustíveis à base de metanol. DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. Os policarbonatos baseados em bisfenol-A possuem uma densidade de aproximadamente 1,3 g/cm3, portanto afundam rapidamente em água; eles flutuam numa solução de cloreto de magnésio saturado. Os vapores da pirólise são neutros e o material carboniza e forma bolhas numa chama. São componentes difíceis de acender e se apagam automaticamente quando removidos da chama; um odor fraco de fenol (sabão carbólico) fica aparente. A chama é amarela, brilhante e fuliginosa. O material começa a amolecer a aproximadamente 150°C (300°F), entra em estado de plastificação a 220°C (430°F), e pode ser utilizado até 135°C (275°F). Os materiais do tipo PC possuem um conteúdo muito alto de carbono e dão um espectro muito característico de absorção infravermelha. PC é solúvel em solvente, como cloreto de metileno, cloreto de etileno, clorofôrmio, tricloretano e metacresol. COLORAÇÃO. PC é fornecido em tipos ou grades transparentes, translúcidas e opacas. É disponível em uma variedade de cores normalizadas. PC pode ser colorido na máquina por masterbatches, porém é necessário evitar a contaminação através de poeira e água. É recomendado testar os corantes por compatibilidade e resistência ao calor antes da utilização. A tintura da superfície deste material é muito difícil; resiste a manchas por bebidas. MANUSEIO DO MATERIAL. A secagem de materiais de PC é essencial. Qualquer traço de umidade causará uma perda das qualidades óticas ou a perda da resistência ao impacto. O conteúdo de umidade deve ser reduzido para menos que 0,02% (o aquecimento de um éster na presença de água inverte o processo de polimerização, causando a produção dos
materiais básicos pelo sistema). Em alguns casos a perda de resistência somente fica aparente durante o serviço. Mesmo se o material for embalado seco, ainda é recomendado colocá-lo num funil pré-aquecido para minimizar a absorção da água. A temperatura do funil deve ser de aproximadamente 80°C (194°F); não mantenha o aquecimento por mais de 10 horas. Um procedimento melhor é a secagem do material a 120°C (248°F) num dessecador por aproximadamente 3 horas e colocá-lo, em seguida, num funil aquecido. O teor de umidade no granulado pode ser avaliado mediante teste num indicador de voláteis Thomasatti (TVI). Aqueça aproximadamente 6 grãos de PC por um minuto, numa gaveta de vidro coberta a 290°C (554°F), e aqueça outra gaveta ao lado da primeira. Retire da placa quente e coloque a segunda gaveta aquecida em cima dos grãos e aperte-a até os grãos ficarem chatos, com um diâmetro de aproximadamente 12 mm. Permita a refrigeração do conjunto. Bolhas aparecerão em material úmido, em quantidade relacionada ao conteúdo da água. Quando somente um ou dois dos discos possuírem bolhas, ocorreu, provavelmente, um enclausuramento de ar. Caso todos os discos possuam bolhas, o material está úmido. Algumas bolhas pequenas indicam que o PC provavelmente contém de 0,02 a 0,03% de água. A presença de uma grande quantidade de bolhas mostra que o material possui um conteúdo de umidade de aproximadamente 0,05 até 0,1%. A presença de muitas bolhas grandes indica um conteúdo de umidade acima de 0,1%. As misturas de PC/PBT devem ser aquecidas a 110°C (230°F) até o teste TVI não indicar mais bolhas a 260°C (500°F). Este teste não é apropriado para misturas de PC/ABS. Estas misturas devem ser secas a 110°C por uma hora, no mínimo.
MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Este material pode ser moldado pelos processos de moldagem por extrusão e sopro (EBM), por extrusão e sopro com acumulação (AEBM) e por coextrusão e sopro. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. É recomendada uma rosca com taxa de compressão entre 2:1 e 3:1. Com uma rosca com taxa de 2,2:1 podem ser obtidos resultados razoáveis. A profundidade dos filetes da rosca não deve ser maior que 3 até 4,5 mm (dependendo do diâmetro). Uma relação alta de L/D é recomendada, por exemplo, 24:1 no mínimo, com aproximadamente 8D na zona de alimentação, 10D na zona de transição e 6D na zona de equilíbrio. Roscas fabricadas de Xaloy, ou revestidas de cromo duro, devem ser preferidas a roscas nitretadas; elas possibilitam uma estabilidade melhor da resina. Não utilize uma máquina com canhão ranhurado, uma rosca com pinos misturadores ou uma rosca com zonas de mistura de alta compressão. Estes sistemas podem gerar calor excessivo com PC, e podem dificultar o controle do parison. CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. Todos os canais de fluxo devem ser configurados de forma bastante aerodinâmica; um torpedo de duas ilhas permite um fluxo equilibrado de material. Cantos vivos e rebaixos causam regiões de parada de material. O bocal e a pinola devem possuir uma superfície bastante lisa e altamente polida, e devem ser isentos de qualquer imperfeição, já que este impede a transparência perfeita esperada. O núcleo e o bocal devem terminar no mesmo nível. É recomendado um comprimento do trecho reto de 10 a 15 vezes da abertura do bocal, porém não ultrapasse o comprimento de 25 mm (1”). Raios de aproximadamente 0,5 mm são recomendados para os cantos de abertura do bocal. Com este material é possível uma programação do parison. É recomendado para o corte do parison, um corte quente (faca aquecida até a cor vermelha) ou barras de esmagamento.
CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. O policarbonato normalmente é processado em máquinas sopradoras equipadas para a produção de PVC. Este material possui uma resistência muito alta de fluxo, que é quase totalmente controlado pela temperatura. Portanto, fique atento. Quando o parison fica enrolado, por exemplo, saindo do bocal, as temperaturas do bocal e núcleo estão incorretas. O PC possui a tendência de fluir em direção à superfície próxima mais fria, portanto pode fluir em direção ao bocal ou em direção ao núcleo. A falha deve ser corrigida pelo controle de temperatura e não pelo reajuste (ou centragem) do bocal. O parison pode ser cortado mediante um dispositivo de corte quente (faca vermelha) ou um dispositivo de corte com facas refrigeradas com água. A zona de alimentação da rosca deve ser refrigerada com água para prevenir flutuação e/ou entupimento. Somente parisons relativamente curtos podem ser produzidos por extrusão contínua, por exemplo, aproximadamente 180 mm de comprimento. Para componentes mais compridos o processo AEBM é mais apropriado. Devido à alta resistência de fluxo, forças maiores para a ejeção do parison serão necessárias. Mantenha os canais de fluxo em forma bastante aerodinâmica, caso o fluxo sofra uma interrupção pela mudança das seções transversais, a superfície dos artigos pode parecer defeituosa. Devido à baixa expansão do parison com PC, a fenda do bocal deve ser próxima ao valor real da espessura. Portanto, a fenda do bocal será igual à espessura da parede necessária, multiplicada pela taxa de sopro. Nem sempre a ausência de bolhas no parison indica ausência de umidade no material alimentado; somente no pior caso as bolhas podem aparecer. CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO/ INJEÇÃO. Por causa das altas temperaturas envolvidas no processamento, a máquina não deve ser operada na capacidade máxima. Não exceda mais do que 80% da capacidade. Como PC é um material termoplástico amorfo e pouca mistura será necessária ao sistema, os requisitos de potência não serão excessivamente altos. Provavelmente estarão na faixa utilizada para UPVC e PEAD, aproximadamente 0,25 kW, para cada quilograma de material extrudado. VELOCIDADE DA ROSCA. A rotação da rosca deve ser mantida a valores baixos, por exemplo, 40 a 60 rpm. Não exceda uma velocidade periférica da rosca de 0,5 m/s. É recomendado utilizar um sistema de acionamento que desenvolva um alto torque em baixas velocidades. TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. Um excesso de tempo de permanência causará a decomposição ou degradação, o material soltará dióxido de carbono e também ficará amarelado. Mantenha o material em movimento, através da máquina, para evitar aumento da taxa de calor. Uma degradação nas temperaturas de processamento será indicada por uma cor levemente amarela, isto pode ser evitado pela utilização de fosfitos ou fosfonítos, em quantias mínimas, por exemplo, 0,05 a 0,15%. Um composto de epóxi também pode fazer parte de um pacote de estabilizadores. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. O encolhimento no molde deste material é de 0,006 a 0,008 mm/mm ou 0,6 a 0,8%. As misturas de PC/PBT encolhem aproximadamente de 0,8 a 1,0%. Um molde com uma superfície lisa dará um recipiente de
boa qualidade, possibilitando que o molde seja bem ventilado. Em casos onde um acabamento de alto brilho não seja necessário, este deve ser substituído de preferência por um acabamento com jateamento fino de areia. Como este material é muito rígido devem ser evitados rebaixos. Uma taxa de expansão por sopro de 1:4 pode ser obtida evitando cantos vivos, gravações e cantos fundos. Estes cantos vivos e rebaixos devem ser evitados, porque as possibilidades de formação/deformação de PC são limitadas, mesmo se estas configurações fossem desejadas elas não poderiam ser realizadas. Use raios generosos, por exemplo, de 2 mm, se isso for possível. Para assegurar uma solda de boa qualidade, a área de esmagamento deve incluir um ângulo de 30 a 45°, e a área do topo deve ter uma largura de 0,2 até 1 mm, dependendo do tamanho do componente e dos requisitos.
TEMPOS DE CICLO. O PC adquire forma de maneira rápida, portanto, os tempos de ciclo podem ser curtos. CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . A temperatura recomendada para o molde é 70°C (faixa de 50 a 90°C, ou 172 -194°F). A utilização de altas temperaturas no molde possibilita um bom acabamento de superfície, boa resistência da solda e redução das tensões internas congeladas. Normalmente, o encolhimento no molde aumenta pelo aumento da temperatura do molde, ou da massa, porém o encolhimento total muitas vezes fica menor com o aumento da temperatura do molde, e na prática produtos dimensionalmente mais estáveis podem ser obtidos. Caso a temperatura do molde seja muito alta, o encolhimento de pós-moldagem pode ser desconsiderado, mesmo em materiais termoplásticos semicristalinos. As altas temperaturas do molde podem ser uma vantagem quando há pouca tolerância. Deve-se observar, porém, que não é possível produzir componentes na moldagem por sopro com as mesmas tolerâncias como na moldagem por injeção. Quando uma temperatura da massa de 250°C (482°F) é usada em conjunto com uma temperatura do molde de 70°C (158°F), a quantia máxima de calor que deve ser removida para cada grama injetada é 315 Joules (J). Considerando a faixa de temperatura indicada, o calor específico será aproximadamente 1750 J/kgK. Uma vez em operação, ajuste as temperaturas na zona de alimentação para 285°C, na de transição para 280°C, na de equilíbrio para 275°C, adaptador 275°C e cabeçote para 265°C. Observe que a temperatura da massa é a mais importante e as temperaturas indicadas são apenas ajustes iniciais sugeridos. As temperaturas do óleo hidráulico, do bloco do funil e a temperatura do material não devem variar excessivamente. A temperatura do molde é extremamente importante, por isso, verifique-a regularmente. As temperaturas utilizadas podem ser diferentes de um tipo de material para outro. Por exemplo, as ligas de ABS/PC devem ser moldadas com temperaturas mais altas, devido a maior viscosidade da massa. INÍCIO DE OPERAÇÃO. As temperaturas no início da operação devem ser aproximadamente 20°C mais altas do que as temperaturas normais de operação, para prevenir a geração de pressões excessivas causadas pela alimentação de material frio, e compensar a ausência de geração de calor por fricção. Estas temperaturas podem ser reduzidas até o nível das temperaturas de operação, quando um parison satisfatório foi produzido. Caso uma purgação da máquina com PS ou PMMA tenha sido efetuada, uma
outra purgação com PC deve ser realizada para reduzir a contaminação com outro material plástico.
FIM DA OPERAÇÃO. Esvazie a máquina completamente e abaixe as temperaturas para aproximadamente 150°C (302°F), efetue uma purgação com PS, para assegurar que todo o PC foi removido do sistema. Em seguida, a máquina deve ser desmontada e limpa. Evite o uso de maçaricos de calor intenso para a finalidade de limpeza, estes podem destruir as superfícies nitretadas e causar deformações. Aqueça os componentes num forno até 400°C e efetue a limpeza mediante uma escova de arame. Não é aconselhável purgar com PEBD, ABS ou PA, porque estes materiais contaminarão o PC; a purgação deve ser feita com PS ou PMMA (chapa acrílica moída é um bom material para a purgação, porque é baseado em material de alto peso molecular). Caso a produção seja interrompida, reduza as temperaturas para aproximadamente 170°C (340°F), mas não desligue o aquecimento completamente, caso contrário, pontos de cor marrom escuro ou remendos podem aparecer nos produtos moldados no início de uma nova operação; o material retira todas as impurezas do canhão durante a refrigeração. REPROCESSAMENTO. Material recuperado deve ser submetido a uma boa secagem, por exemplo, a 120°C (248°F) por 6 horas. Misture até 20% de material recuperado, porém, não utilize material poeirento ou degradado e sujo. Em caso de qualquer dúvida sobre a reutilização de um material é melhor rejeitá-lo e guardá-lo para fins de purgação. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. O PC pode se tornar firme com soluções de PC em cloreto de metileno. Resinas de epóxi ou adesivos fundidos à quente baseados em PA podem ser usados para etiquetas. Os produtos podem ser decorados por serigrafia (silk screen), folhagem à quente ou pulverização. A resistência à luz ultravioleta pode ser melhorada pela aplicação de um absorvente de luz UV, porém a melhor resistência é obtida pela utilização de tipos especiais. O material pode ser soldado por alta freqüência ou por solda ultra-sônica. OUTROS COMENTÁRIOS. O PC é muito sensível à hidrólise por água quente em altas temperaturas. Em caso de uso de insertos, os mesmos devem ser aquecidos. A resistência de PC a riscos pode ser melhorada pela utilização de siloxano, contendo vernizes secos. .PRODUTOS TÍPICOS. PC é um material termoplástico de engenharia que combina um alto nível de propriedades mecânicas, óticas e térmicas. Este material possui um ponto de amolecimento Vicat (VST) de 150° (302°F) e uma faixa de utilização em temperaturas de 40 até 135°C. Porém, uma boa resistência ao impacto somente será possível quando o produto for produzido de um material bastante seco O PC foi utilizado como substituto do vidro, ele possui transparência, brilho, facilidade de limpeza e uma resistência adequada a temperaturas para muitas aplicações. Pode ser usado tanto em recipientes de monocamada, como recipientes de multicamada. Estes frascos têm a aparência de vidro, porém possuem alta resistência ao impacto e um peso bem inferior ao do vidro, portanto, reduzem as quebras e os custos de transporte.
Em recipientes de monocamada o PC foi usado para mamadeiras de bebês, frascos especiais, recipientes grandes para leite e recipientes para água mineral (quando usado como recipiente para leite, o PC pode ser tingido de ouro, este dará uma proteção contra radiação ultravioleta, causada, por exemplo, por luz fluorescente, evitando deste modo uma alteração do gosto e dos níveis da vitamina do leite). Devido ao custo deste material, estes recipientes muitas vezes são reutilizados, por exemplo, recipientes de devolução para leite ou outras bebidas. Estes frascos de espessura grossa oferecem resistência ao esmagamento e possibilidade de empilhamento, devido às propriedades mecânicas deste tipo de material. Poucas modificações em relação a linhas de enchimento de vidro serão necessárias. PC já foi usado para a fabricação de luminárias à prova de vapor. O PC é utilizado na camada externa de recipientes coextrudados, como frascos usados para catchup. Uma estrutura de cinco camadas pode ser aplicada, por exemplo, PP/TL/EVOH/TL/PC. Uma combinação desse tipo dá uma melhor estética, possibilidade de enchimento a quente, excelente resistência ao impacto em baixas temperaturas e a possibilidade de esterilização até 132°C (270°F). Quando utilizado em recipientes de multicamada, a propriedade de alta permeação a vapores úmidos é aproveitada para o escape de vapores úmidos presos, após a penetração da camada de barreira (EVOH). O escape restaura a eficiência da camada de barreira e protege o produto. Estes recipientes são utilizados na embalagem de molhos, catchup, picles e alimentos infantis.
PEEL Elastômero poliéter éster TERMO QUÍMICO PEEL; COPE; YBPO; TEEE ABREVIAÇÕES Copolímeros de grupos poliéter éster; Poliéter éster TERMOS ALTERNATIVOS termoplástico; grupo de poliéter éster; Copoliéter éster; Elastômero de copoliéter éster; Elastômero termoplástico de poliéster. ALGUNS FORNECEDORES NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Akzo Arnitel E Du Pont Hytrel
PROPRIEDADES DO MATERIAL. Estes materiais são copolímeros (baseados por exemplo, em tereftalato de butileno e tereftalato de glicol politetrametileno) e são fabricados de (1) dimetil tereftalato, (2) um poliglicol (tereftalato de glicol politetrametileno) e (3) um diol de curta cadeia (como butanodiol). Os materiais apresentam uma classe de borrachas termoplásticas ou elastômeros, que são disponíveis numa variedade de dureza de 38 a 82 Shore D. Cada cadeia molecular destes grupos de polímeros consiste em segmentos, dos quais alguns podem cristalizar em conjunto (baseados em tereftalato de butileno). Estes segmentos “duros” de regiões cristalinas se juntam às cadeias por estruturas de redes reversíveis por energia térmica. Os outros segmentos “macios” se juntam com os segmentos “duros” pela ligação de ésteres, os segmentos macios são responsáveis pelo comportamento elastomérico. A estrutura é composta de uma rede cristalina imposta numa rede amorfa. Como as estruturas cristalinas possuem um alto ponto de fusão, estes materiais resistem a temperaturas relativamente altas, por exemplo, até 150°C (302°F). Os tipos ou grades mais
macios são mais elásticos, mas possuem menor resistência à ruptura que os mais duros; eles também absorvem mais água e tem maior elongação. A resistência ao impacto é excelente em todas os tipos, mesmo a 40°C negativos. Os materiais também possuem uma alta resistência à tração, resistência à ruptura, boas possibilidades de coloração e resistência à abrasão. Pela incorporação de estabilizantes apropriados, é possível a fabricação de materiais com maior resistência ao calor, luz e raios ultravioletas. O material compete tanto na indústria de borracha como na indústria de plásticos. Na indústria de borracha, por exemplo, a sua utilização simplifica as técnicas de processamento e reduz o número de compostos a serem processados; a eliminação de estágios de processo reduz os custos de produção.
FACILIDADE DE FLUXO. O comportamento destes materiais é similar ao dos elastômeros convencionais reticulados em uma ampla faixa de temperatura, porém eles amolecem e fluem como termoplásticos mais convencionais em temperaturas elevadas. A taxa de fluxo depende do tipo ou grade. Os mais usados para a moldagem por sopro, porém, possuem durezas de, por exemplo, 45 ou 53 Shore D, e a taxa de fluxo do material está em torno de 2 até 4 (medido a 230°C). A taxa de fluxo para grades de moldagem por sopro é mais alta do que aqueles usados em moldagem por injeção. RESISTÊNCIA. PEEL é resistente a temperaturas muito baixas (até 55°C negativos) sem ficar quebradiço, como também a maioria dos óleos e solventes. As resinas mais duras são mais resistentes do que as mais macias. O material pode ser aplicado em concentrações de ácidos e bases diluídos ou médios, hidrocarbonetos, álcoois, cetonas, ésteres, solventes baseados em gasolina, óleos e fluidos hidráulicos. É resistente à hidrólise, e esta resistência aumenta com o aumento do módulo da resina básica. Estes materiais são resistentes à exposição contínua a graxas, lubrificantes automotivos, fluidos de freio e sais de estrada; eles resistem a tais produtos químicos dentro de uma ampla faixa de temperatura. FALTA DE RESISTÊNCIA. O PEEL é atacado por ácidos e bases quentes concentrados, solúvel em fenol, glicol, cresol e alguns solventes cloretados, como clorofôrmio. DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. No estado natural estes materiais são sólidos opacos, de cor branco-creme, e os produtos moldados têm um toque macio parecido com borracha. Eles afundarão quando postos em água; a densidade é maior do que um (1,12 a 1.27). Os grades mais duros possuem densidades e temperaturas maiores de plastificação (190°C para 40 Shore D, e 221°C para 74 Shore D). Os produtos não possuem um toque tão “ceroso” como polietileno; as características de fricção são aproximadamente a metade daquelas para PE e para borracha tradicional (em tipos mais macios). Os artigos podem ser cortados com faca e altas elongações são possíveis - 700% para 40 Shore D, e 350% para 74 Shore D. O material possui boa resistência a produtos químicos, porém queimará quando posto numa chama. De cor azul, com cantos amarelos, a chama emite fumaça com um cheiro doce desagradável. COLORAÇÃO. Devem ser utilizados concentrados de cores (masterbatches) baseados em poliéster termoplástico (aromático), já que uma dispersão eficiente é essencial para a boa resistência a intempéries. Outros polímeros usados como base para os pigmentos podem
prejudicar as propriedades. A indústria automotiva utiliza a maioria das aplicações de moldagem por sopro onde os tipos ou grades pretos predominam - normalmente compostos escurecidos possuem melhor resistência às intempéries. Estes materiais já são fornecidos como compostos.
MANUSEIO DE MATERIAIS. Estes materiais são higroscópicos e devem ser armazenados de acordo. Uma estratégia de first in - first out (o que entra primeiro - sai primeiro) deve ser adotada, e as embalagens à prova de umidade somente devem ser abertas quando o material alcançar a temperatura do ambiente da fábrica. Feche as embalagens imediatamente após a retirada do material, e caso tenha sido absorvida umidade submeta o material a uma secagem por 2 a 4 horas num dessecador a 120°C. O conteúdo de umidade deve ser mantido abaixo de, por exemplo, 0.1% para o tipo 53D, e abaixo de 0,03% para o tipo 45 D. Se for possível utilize um funil aquecido após a secagem, mas de qualquer modo use uma tampa de boa selagem e não encha o funil exageradamente. A utilização de material recuperado é comum, mas é necessário bastante cuidado para assegurar que o mesmo seja bem limpo e seco. Não efetue misturas com material ácido (valor pH menor que 7), porque estes causarão uma degradação durante o processamento. Algumas argilas tem um valor pH de 5. A resistência à hidrólise deste tipo de material pode ser melhorada pela mistura com 2% de masterbatch de policarbodiimido. Seja cuidadoso na utilização deste material; ele pode soltar fumaças irritantes quando superaquecido. Trate as fumaças como tolueno diisocianeto (TDI) e providencie bastante ventilação. MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Este material pode ser moldado pelos processos de moldagem por extrusão e sopro (EBM), por extrusão e sopro com acumulação (AEBM), e por injeção e sopro (IBM). Processos combinados, como moldagem por injeção, extrusão e sopro, também são possíveis. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. Um equipamento especial não será necessário - utilize uma rosca (L/D aproximadamente 24:1), com uma zona de transição gradual (similar àquelas usadas para PE). Não utilize uma rosca com uma zona de compressão curta, o calor de fricção resultante pode causar degradação. Quando uma ponta misturadora for usada na rosca, aumente a folga na ponta para cerca de 1,35mm - numa extrusora de 90 mm -, para reduzir aquecimento por cisalhamento. CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. É necessário um controle preciso de temperatura para evitar uma refrigeração e/ou degradação do material. Esta degradação pode causar altas e perigosas pressões de gás. Uma decomposição também pode ocorrer, devido a tempos de permanência excessivos (estagnação), ou devido a uma resistência excessiva do fluxo. Configure o cabeçote do mesmo modo como no processamento de PVC, isto é, com baixos volumes da massa e canais de fluxo aerodinâmicos. CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. Os tipos ou grades utilizados para a moldagem por sopro são de alta viscosidade, para facilitar a produção do parison de um material conhecido como macio e grudento. A expansão será relativamente pequena. Velocidades altas da rosca podem ser usadas, porém geralmente a velocidade deve ser mantida a mais baixa possível, para evitar a falta de homogeneidade de temperatura e/ou
aquecimento excessivo por cisalhamento. Caso exista um problema de aquecimento por fricção, aumente as temperaturas nas zonas centrais levemente.
TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. Os materiais possuem boa estabilidade térmica, porém um sobreaquecimento (por exemplo, para 300°C em grades macios) provoca a produção de tetrahidrofurano (THF). Como esta substância é tóxica e inflamável, é aconselhável não permitir o “cozimento” deste tipo de material no canhão, e as áreas de moldagem devem ser ventiladas adequadamente. Desligue o aquecimento, caso a parada seja maior do que 10 minutos, e efetue uma purgação de limpeza. A temperatura máxima da massa (para um tempo de permanência de 10 minutos) é 230°C, para grades macios na moldagem por sopro. Os sinais de perigo (degradação) são a aparência da espuma, cuspidos, odores fortes, material descolorido e componentes deformados. CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO/INJEÇÃO. Utilize uma capacidade de plastificação de aproximadamente 30% abaixo da capacidade máxima da máquina, se for possível. Isto dará uma plastificação adequada, com tempos de permanência aceitáveis dentro do canhão. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. O encolhimento do produto pode ser minimizado pela utilização de baixas temperaturas no molde (a espessura da parede e a temperatura do molde exercem grande influência sobre o encolhimento). Em geral o encolhimento está na faixa de 0.004 a 0,016mm/mm, isto é 0,4 a 1,6%. Os moldes devem ser ventilados na linha divisória; use fendas de ventilação largas e rasas. Para a produção de sanfonas, é recomendada uma temperatura do molde de 30°C (86°F). De acordo com cada tipo de borracha a remoção do artigo deve ser feita puxando-o e não empurrando-o. TEMPOS DE CICLO. Borrachas de policloroprene (CR) eram os materiais tradicionalmente utilizados para a fabricação de sanfonas ou foles, resistentes ao óleo; porém, para alcançar as propriedades desejadas, este material necessitava de um tempo de vulcanização (cura) bastante prolongado (aproximadamente 15 minutos). Os elastômeros termoplásticos ou TPE’s, como PEEL, não necessitam deste estágio. Eles são formados por refrigeração, portanto as velocidades do ciclo são bem maiores. Em comparação com as borrachas tradicionais, CR, os TPE’s, inicialmente mais caros, podem oferecer uma economia significativa, uma vez que o custo total de produção é mais baixo. CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . A temperatura recomendada para o molde é 30°C. Caso uma temperatura de massa de 220°C seja usada para um tipo de material de 45D ou 53D, a quantia máxima de calor que deve ser removida por grama de material injetado é 342 Joules. Na faixa de temperatura indicada, o calor específico é aproximadamente 1800 J/kgK. Observe que a temperatura mais importante é a da massa; as temperaturas indicadas abaixo e na Tabela 12 são apenas ajustes iniciais sugeridos. As temperaturas do óleo hidráulico, do bloco do funil e a do material também não devem variar excessivamente. O controle da temperatura do molde é extremamente importante, por isso verifique regularmente.
Zona Localização
°C 45 D 53 D
°F 45 D 53 D
1
200
205
392
401
205 205 205 215 215 30 215
210 210 210 220 220 30 220
401 401 401 419 419 86 419
410 410 410 428 428 86 428
2 3 4 5 6 7
Canhão parte trás (final do funil) Canhão centro Canhão centro Canhão parte diant. Adaptador Cabeçote Molde Massa
INÍCIO DE OPERAÇÃO. O início de operação não deve apresentar qualquer problema especial. Verifique se a máquina está adequadamente aquecida, antes de começar a extrudar em velocidade lenta, e verifique também as pressões, a corrente do motor e as temperaturas. FIM DA OPERAÇÃO. Normalmente não é necessário purgar a máquina para paradas noturnas - reduz o calor enquanto está esvaziando o canhão. Uma purgação pode ser efetuada com PEBD (de baixo índice de fluxo, como 0,25) ou com PEAD, em caso de mudança para um outro material. REPROCESSAMENTO. O material recuperado pode ser processado em equipamento para PE. Faça a mistura com o polímero virgem, mas mantenha a proporção do recuperado o mais baixo possível (máximo 10%), se alta qualidade é exigida. Dependendo das exigências do serviço, porém, até 50% de material recuperado pode ser usado. Devido à grande quantidade de rebarbas na moldagem por sopro de componentes na indústria automobilística, é usada regularmente uma proporção de 40% de material recuperado. É importante lembrar, que isto é um material caro que deve ser mantido seco. É essencial manter a casa em ordem. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. A remoção da rebarba é relativamente fácil, uma vez que estes materiais são bastante macios. Uma pintura, folhagem ou estampagem pode ser usada para a decoração, porém não é aplicada normalmente, devido ao tipo de serviço destes componentes. OUTROS COMENTÁRIOS. Na utilização em ambientes externos os materiais devem ser protegidos por um absorvente de raios ultravioletas ou por um material negro-de-fumo. Normalmente estes materiais já são fornecidos em compostos para a moldagem por sopro. Mas, podem ser adicionados pela incorporação de um masterbatch apropriado, ou um masterbatch preto (disponível nos fornecedores do material). Este tipo de masterbatch é baseado num grade macio de um material similar. PRODUTOS TÍPICOS. Assim como na maioria dos elastômeros de alto desempenho (materiais resistentes a calor e óleo), a utilização deste material está relacionada intimamente à indústria automotiva. Quando existe uma mudança neste aspecto, os
elastômeros (ou borrachas) deste ramo também mudam. As temperaturas embaixo do capô aumentam constantemente com a redução dos tamanhos dos carros, e o compartimento do motor fica mais fechado, por exemplo, para reduzir ruídos. Quando os intervalos de serviço aumentam, óleos devem ser alterados, por exemplo, para compensar os períodos maiores, com a adição de agentes contra o envelhecimento. O uso de tais misturas em altas temperaturas pode causar um sério inchamento em muitos compostos de elastômeros. Devido a uma série de propriedades atraentes (estes materiais possuem uma boa flexibilidade em baixas temperaturas, resistência à abrasão, resistência a altas temperaturas e resistência à fadiga sob flexão) estes materiais são empregados para proteger as partes do motor em movimento (como eixos de acionamento), componentes telescópicos, eixos de direção e amortecedores. Um dos componentes mais utilizados é a proteção da articulação de velocidade constante. Esta sanfona deve parar a entrada de sujeira enquanto evita o escape do lubrificante, e este é baseado normalmente em bisulfeto de molibdênio. As condições de utilização de uma sanfona deste tipo são extremamente árduas e exigem bastante do componente e do material de fabricação. A moldagem por sopro possibilita uma maneira econômica de produção destes componentes nas quantidades necessárias. Muitos carros utilizam quatro destas sanfonas, cada uma pesando, por exemplo, 90 gramas. Numa aplicação deste tipo o alto custo da matéria-prima é justificado pela facilidade e velocidade do processamento; sendo um material termoplástico, não é necessária uma vulcanização . As sanfonas devem ser configuradas para não dobrar durante a flexão e evitar uma falha prematura. O esticamento excessivo também deve ser evitado - é melhor deixá-lo abaixo de 20%. O comprimento em estado moldado deve ser o comprimento máximo estendido. As sanfonas devem ser projetadas com paredes laterais planas e pequenos raios nas pontas mais altas. É recomendado diminuir a espessura da parede ao máximo possível, isto reduzirá o tempo de ciclo, o custo e também as tensões à dobra nas camadas externas. Para reduzir a quantia de material recuperado é sensato melhorar o controle da espessura de parede. E para permitir a produção econômica de sanfonas cônicas estão sendo utilizados processos combinados. Um deles é a moldagem por injeção, extrusão e sopro (IEBM). O gargalo do artigo é moldado por injeção mediante um acumulador, em seguida, o parison é formado pela extrusão num sentido ascendente. Enquanto o parison está sendo produzido, ele é estirado. A taxa de estiramento e a velocidade de extrusão podem ser controladas, independentemente, para adaptação à espessura de parede necessária em cada ponto. Após o sopro o componente é transferido para uma estação de fresagem de topo para o corte da base do artigo.
PEBD OU LDPE Polietileno de baixa densidade TERMO QUÍMICO PEBD/LDPE ABREVIAÇÕES Politeno; Polietileno de baixa densidade; Polieteno; TERMOS ALTERNATIVOS Poli(metileno); Polietileno de alta pressão. ALGUNS FORNECEDORES NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Anic Riblene Anic Eraclene
Atochem Bayer BASF BP CdF Chimie/Orkem Chemie Linz Dow Du Pont DSM Eastman Chemicals ENI Chemicals Exxon Montedison Neste Politeno Shell Statoil USI
Lacqtene Baylon Lupolen Novex LD Lotrene Duplen PEBD Dowlex PEBD Alathon Stamylan LD Tenite polyethylene Eraclene Escorene Fertene Neste LD Politeno Carlona PE Statoil polyethylene PEBD Petrothene
PROPRIEDADES DO MATERIAL. Quando o etileno é aquecido em altas pressões (até 3000 bar) e temperaturas de 100 a 300°C (212 até 572°F) na presença de um elemento radical, é produzido o plástico conhecido como polietileno de baixa densidade. Este material é um termoplástico semicristalino e como tal não é disponível como produto moldado transparente. A sua cor natural é um branco leitoso e o material possui um toque macio, parecido com cera. Devido à ramificação das cadeias, o grau de cristalinidade é baixo e o material possui uma densidade relativamente baixa, por exemplo, 0,92g/cm3. Pela variação das condições de polimerização é possível produzir materiais comerciais com densidades de 0,915 até 0,94g/cm3. São presentes tanto ramificações de cadeias longas como de cadeias curtas, e como moléculas ramificadas de cadeia longa são compactas, o material flui relativamente fácil. Este material é tenaz, porém tem uma resistência à ruptura moderada e é sujeito ao rastejamento; para fins de projeto somente 5% de deformação podem ser utilizados como limite de operação. A resistência ao impacto, resistência a produtos químicos e às propriedades de isolamento elétrico são excelentes. Como em todos os tipos de PE, a permeabilidade de vapor de água neste tipo de PE também é baixa. O PE é permeável a gases e vapores (permite a passagem), porém PELBD e PEAD são menos permeáveis a gases e vapores do que PEBD. A permeabilidade a vapores orgânicos é menor para álcoois e aumenta na ordem indicada a seguir: de ácidos para aldeídos e cetonas, ésteres, éteres, hidrocarbonetos e hidrocarbonetos halogenados (a permeabilidade diminui com a densidade). Com uma densidade de 0,910 até 0,925g/cm3, o material é conhecido às vezes como Tipo 1; na densidade de 0,926 até 0,940g/cm3, como Tipo 2; e PEAD, com uma densidade de 0,940 até 0,965g/cm3, como Tipo 3. Pela copolimerização com olefinas do tipo alpha é possível produzir uma série de materiais de densidade muito baixa (VPEBD), de 0,88 até 0,91g/cm3. Estes podem ser utilizados como alternativa a elastômeros termoplásticos e para modificações de materiais, por
exemplo, para melhorar a resistência ao impacto de PP. Materiais de maior densidade também são usados na moldagem por injeção. Pela copolimerização de etileno com monóxido de carbono é possível produzir um material que é biodegradável; com o aumento do nível de monóxido de carbono a fragilidade cresce. Este material pode ser feito mais biodegradável do que papelão. FACILIDADE DE FLUXO. PEBD é um material que flui com facilidade. A facilidade de fluxo é indicada pelo índice de fluxo (MFI) ou pela taxa de fluxo (MFR); como o peso molecular é mais alto, um número menor indica uma maior rigidez do fluxo. Na temperatura de 200°C (392°F), um plástico com um MFR de 20 teria aproximadamente o dobro do comprimento de fluxo espiral de um plástico com um MFR de 2. Materiais com baixo MFR possuem melhor resistência a tensões ambientais (ESCR), melhor resistência a solventes e maior resistência ao impacto. Polímeros de densidades diferentes, porém com o mesmo índice de fluxo, não possuem o mesmo peso molecular. PEBD é mais pseudoplástico que PELBD; isto é, porque possui uma distribuição mais ampla do peso molecular. Quando um PEBD de uma determinada taxa de fluxo for comparado com um PELBD com a mesma taxa de fluxo, o resultado será um polímero linear com uma viscosidade maior na taxa de cisalhamento de processo. Tipos de baixo MFR são utilizados para a moldagem por sopro, por exemplo, 0,2 até 2,0 com uma densidade de 0,918 até 0,922. As taxas de expansão destes materiais estão na faixa de 35 até 65%. RESISTÊNCIA. PEBD é resistente à maioria de solventes em temperatura ambiente, porém hidrocarbonetos aromáticos e clorados causarão um inchamento. O material é pouco afetado por solventes polares, como álcoois, fenóis, ésteres e cetonas, como também por óleos vegeteis, água, álcalis, a maioria dos ácidos concentrados em temperatura ambiente e ozônio (na ausência de raios ultravioletas). A absorção de água é muito baixa, mesmo após tempos prolongados de imersão, por exemplo, após um ano a 20ºC (68°F) o acréscimo de peso pode ser menor que 0,2%. A adição de negro-de-fumo para melhorar a resistência às intempéries aumentará a absorção de água. A absorção de outros líquidos, como acetona e benzeno será maior em PEBD do que em PEAD. A melhor resistência a produtos químicos é encontrada no PEAD e PE reticulado.
FALTA DE RESISTÊNCIA. O material não é resistente a ácidos nítricos e ácidos sulfúricos fumegantes, e é atacado lentamente por halogênios e agentes de cloretação, como ácido clorosulfônico e fosgênio (flúor, um halogênio usado para reduzir a permeabilidade de recipientes moldados por sopro). O PEBD está associado com rachaduras sob tensões ambientais, isto ocorre quando um material é submetido a tensões ou tensões internas na presença de líquidos polares ou a vapores destes líquidos. Estas rachaduras também ocorrem com detergentes ou fluídos de silicone, porém muitos outros agentes deste tipo existem, por exemplo, clorofórmio, xileno e parafina. Numa densidade determinada, um índice de fluxo menor melhora a resistência a rachaduras sob tensões ambientais. Para obter os melhores resultados de produção, deve ser escolhido um material plástico com melhor resistência, compatível com a aplicação. A resistência à luz, ou a raios ultravioletas é relativamente baixa, a maneira mais barata de melhorar isso é através da incorporação de negro-de-fumo. PEBD possui resistência limitada a oxigênio em elevadas temperaturas;
agentes antioxidantes são usados para proteção, caso contrário as propriedades elétricas serão diminuídas.
DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. Com a densidade de aproximadamente 0,92g/cm3, o material (material sólido sem carga) flutuará tanto em água como em cloreto de magnésio saturado. Este material não é solúvel na temperatura ambiente, porém em temperaturas mais altas (aproximadamente 55°C) é solúvel em hidrocarbonetos e hidrocarbonetos clorados, por exemplo, xileno e tricloroetileno. Abaixo de 60°C o PE é insolúvel em todos os solventes orgânicos, porém sofrerá um inchamento em hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e clorados; uma densidade menor resulta em maior inchamento. A cor natural do material é branco leitoso, portanto é possível uma série de cores. Quando o material é aquecido numa chama, ele acende com facilidade e queima com uma chama azul, com ponta amarela, soltando pouca fumaça. Pingos acesos são formados, e quando a chama é extinta é percebido um cheiro, como graxa de cera. As temperaturas de plastificação para PEBD são 110-125°C (230-257°F), para PELBD são 115-128°C (239262°F), para PEAD são 130-135°C (266-275°F) e para PP são 165-175°C (329-347°F). Quando aquecido na ausência de uma chama, o material amolecerá e fundirá para ceder lugar a um líquido transparente, devido à destruição das estruturas cristalinas. O material é estável na ausência de ar até 300°C (572°F); a decomposição resulta em hidrocarbonetos de baixo peso molecular (PE reticulado não fundirá, mas ficará com a consistência de borracha a 115°C). O material pode ser cortado com faca e riscado com a faca ou com as unhas. COLORAÇÃO. Como a cor natural deste material é próxima ao branco, é possível uma quantidade considerável de cores, exceto cores transparentes. A matéria-prima é vendida tanto em cores já compostas como em estado natural, para a coloração na máquina de moldagem por técnicas como, coloração a seco, aplicação de masterbatch e coloração líquida. A coloração na própria área é uma técnica utilizada freqüentemente. Corantes orgânicos não devem ser utilizados na coloração de PEBD para evitar o problema de sangria ou absorção de cores. Para a maioria dos processos de coloração é preferível o uso de pigmentos orgânicos e inorgânicos. Na coloração seca de PEBD são usados normalmente níveis de corantes até 1%. Agentes umedecedores são usados em conjunto com corantes secos, mais para manter a limpeza da área de moldagem, que para a dispersão do corante. Masterbatches do tipo universal também são utilizados com PEBD a níveis de concentração de 1%, porém para obter uma cor mais uniforme no produto moldado o nível pode ser aumentado para 3-5%. Quando a uniformidade de cor é muito importante, masterbatches na base de PEBD são preferidos. Se uma opacidade da cor é necessária, existe a tendência de se usar pigmentos inorgânicos. Na realidade não existem limitações para o uso de corantes líquidos para PEBD. Os níveis de adição do corante devem ser mantidos os mais baixos (máximo 3%), caso contrário pode ocorrer um deslizamento da rosca. A maciez e a facilidade de fluxo deste material devem ser consideradas na coloração de PEBD. Para melhorar a dispersão dos pigmentos dentro da massa é necessário criar um mecanismo de mistura e moagem no canhão da máquina. Para conseguir isto, muitas vezes
é necessário reduzir as temperaturas para valores mais baixos, que ainda permitem uma produção dos componentes na qualidade desejada.
MANUSEIO DO MATERIAL. O material absorverá menos que 0,02% de água, em 24 horas, na temperatura ambiente. Isto significa que uma secagem normalmente não será necessária. Caso necessário, efetue uma secagem num forno de ar quente, por 3 horas, a 65°C (149°F), ou num dessecador, por 1-1 1/2 horas, a 80°C (176°F). PEBD normalmente é fornecido em grãos e esta é a forma mais fácil de alimentação para a extrusão. Neste caso, o tipo de funil mais simples é satisfatório. Raras vezes o PEBD é disponível em forma de pó. Em caso de alimentação de rebarbas regranuladas, em conjunto com material virgem em concentrações bastante altas, pode ser necessário empregar uma unidade de agitação no funil da extrusora. MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Este material em geral é moldado por extrusão contínua e sopro e pela moldagem por extrusão e sopro (EBM), em produtos relativamente pequenos. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. PEBD é extrudado com roscas de uma relação L/D de 20:1 ou de 24:1. A configuração típica de uma rosca de 24:1 é a seguinte: Comprimento útil 24 D Comprimento da zona de alimentação 6D Comprimento da zona de compressão 10 D Comprimento da zona de equilíbrio 8D Profundidade do canal, zona de alimentação 0,1 - 0,15 D Taxa de compressão 3-4 Largura dos filetes 0,1 D Passo dos filetes 1 D (ângulo de inclinação dos filetes 17,7°)
As roscas configuradas de acordo com as especificações acima são apresentadas na tabela a seguir, o comprimento de cada zona é indicado entre parênteses.
ZONA Alimentação (6D) Compressão (10D) Equilíbrio (8D)
DIÂMETRO DA ROSCA 63,5mm (2 1/2”) 88,9mm (3 1/2”) 8,9mm (0,35”) 12,7mm (0,50”) 2,23mm(0,09”)
114,3mm (4 1/2”)
14,2mm (0,56”)
3,3mm (0,13”) 3,8mm (0,15”)
É bastante comum haver, em roscas para polietileno, uma zona de mistura após a zona de equilíbrio. Esta zona tem um comprimento de aproximadamente 2D e consiste em uma série de pinos arranjados de forma apropriada em volta do núcleo da rosca. Na passagem da massa pela cabeça misturadora ela é recortada e cisalhada pelo pinos em rotação. Isto provoca a mistura, e portanto a uniformidade da massa de maneira bastante eficiente. Observe que a potência do motor necessita de um acréscimo quando uma zona de mistura é utilizada.
Roscas de barreira já foram utilizadas com sucesso com PEBD, porque possibilitam uma temperatura mais equilibrada da massa. Para maiores produções, no caso de um diâmetro de canhão determinado, os canhões podem ser fornecidos com zonas de alimentação ranhuradas. As ranhuras correm paralelamente ao eixo longitudinal da extrusora e forçam os grãos sólidos ao longo da rosca. A produção com a utilização de canhões ranhurados depende da temperatura na zona ranhurada. Para melhorar a produção, esta zona é refrigerada evitando a fundição dos grãos neste estágio. Com uma zona de alimentação ranhurada também é necessário utilizar uma cabeça misturadora. As extrusoras de canhão ranhurado possibilitam uma produção maior, porém os requisitos de potência também serão maiores do que numa extrusora de configuração convencional do mesmo tamanho. Um desgaste maior do canhão pode ser outro problema com um sistema de ranhuras.
CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. Um defeito nos lábios do bocal do cabeçote pode causar marcas de linhas no produto, que são especialmente visíveis em produtos de paredes finas. Espátulas de metais macias devem ser usadas para remover qualquer bloqueio de material dos lábios do bocal. Estas espátulas devem ser de cobre ou latão, mas não de aço. Uma espátula de configuração especial que caiba dentro da fenda do bocal é útil para possibilitar lábios limpos no início da operação. Em um bocal simples, isto é, sem a possibilidade de ajuste da espessura da parede, o bocal não deve terminar abaixo da altura da ponta do núcleo. Caso isto aconteça, a massa adere de preferência no bocal e fica enrolada do lado externo, adquirindo a forma de rosquinha. O comprimento do trecho reto no bocal deve estar na proporção de aproximadamente 10:1 em comparação com a largura da fenda. PEBD não é um material que se danifica com facilidade, caso a configuração do cabeçote e bocal estejam corretas. E quando não existe vazamento é possível manter a produção por várias semanas sem a necessidade de desmontagem e limpeza do equipamento. PEBD fundido deve ser removido quando o bocal está quente. CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. A formação do parison com PEBD é relativamente fácil, por ser este material estável em temperaturas de processamento. Cabeçotes de alimentação lateral podem ser utilizados. TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. Como em todas as poliolefinas o tempo de permanência deve ser mantido o mais curto possível. O problema da estabilidade em PEBD é maior, porque não é possível utilizar grandes quantias de estabilizantes. Para evitar a eflorescência no produto a quantia de estabilizantes deve ser mantida abaixo de 0,1%. Longos tempos de permanência em temperaturas de processamento podem provocar reticulação e a formação de gel. CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO/INJEÇÃO. As capacidades típicas de produção de uma série de extrusoras são apresentadas abaixo, para mostrar as maiores produções possíveis de um canhão ranhurado, em comparação com um canhão liso (a rosca é equipada com uma zona misturadora). PRODUÇÃO (Lbs/h)
Tamanho da Extrusolra
Canhão Liso
Canhão Ranhurado
1 1/2 Polegadas 2 1/2 Polegadas 3 1/2 Polegadas 4 1/2 Polegadas
100 370 680 1140
180 550 920 1340
Tamanho da Extrusolra
PRODUÇÃO (Kg h) Canhão Liso Canhão Ranhurado
45 mm 60 mm 75 mm 90 mm 120 mm
70 140 240 320 450
130 230 330 440 550
CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. O encolhimento deste material está em torno de 0,02 a 0,05 mm/mm, ou polegada/polegada, isto é, 2 até 5% quando a densidade é 0,910 a 0,925g/cm3. Com uma densidade do material de 0,926 a 0,940g/cm3, o encolhimento está em torno de 0,015 a 0,04 mm/mm, ou polegada/polegada, 1,5 a 4%. Devido a ampla faixa de encolhimento de PEBD é muito difícil prever o valor necessário para se obter as dimensões desejadas de um produto particular. Por este motivo, são particularmente valiosas as informações sobre as condições de produção em artigos similares (por exemplo, temperaturas, espessuras, pressões e tempos de ciclo). Os valores de encolhimento obtidos a partir desses componentes ou de amostras de cavidades podem ser utilizados no dimensionamento da cavidade para o produto. Na moldagem de PEBD, deve ser dada atenção especial ao projeto dos circuitos de refrigeração dentro do molde. Para prevenir grandes variações de encolhimento e/ou deformações de produtos com largas superfícies ou variações da espessura de parede, deve ser verificada a necessidade de circuitos separados de refrigeração na mesma metade do molde. Cada circuito deve possuir um controle independente, a uma temperatura específica. Pela utilização de temperaturas diferentes na superfície do molde, a taxa de refrigeração geral do produto pode ser mais uniforme, para dar melhor estabilidade dimensional. A posição do canal de fluxo de água em relação à superfície da cavidade do molde é muito importante no projeto para o processamento de PEBD. Devido às grandes quantias de calor a serem removidas do molde, para conseguir tempos de ciclo econômicos, os diâmetros dos canais de refrigeração para a água não devem ser menores que 8 mm, e a distância da face interna do molde até o canto do canal de refrigeração deve ser 1,5 vezes o diâmetro do canal. Na área de esmagamento deve existir uma face plana de aproximadamente 0,63 mm ou 0,25”; uma inclinação entre 13 e 30° também é recomendada. As áreas de ventilação devem ter uma profundidade inicial de 0,05 até 0,1 mm (0,002-0,004”) e uma largura até 12,5 mm (0,5”), depois de 12,5 mm (0,05”) estas áreas rasas podem ser aumentadas para 2 mm (0,08”).
TEMPO DE CICLO. PEBD é um material muito macio e facilmente deformável com grande conteúdo de calor. Para obter tempos curtos de ciclo, é recomendado o uso de fluidos de refrigeração bastante frios, porém devidos cuidados serão necessários para não causar condensação ou instabilidade do produto. É melhor circular as quantidades corretas de água numa velocidade apropriada. A rigidez de produtos de PEBD está relacionada à densidade, isto é, maior rigidez é obtida com maior densidade. Utilizando-se um material plástico de maior densidade, pode-se produzir um artigo com maior economia de peso e de tempo do ciclo. CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . Uma temperatura sugerida para o molde é 20°C. Na utilização de uma temperatura da massa de 150°C, a quantia máxima de calor que deve ser removida é de 413 Joules (J), para cada grama de material injetado. Dentro da faixa de temperatura indicada, o calor específico é aproximadamente 3180 J/kgK. As temperaturas do canhão e do cabeçote interagem com a configuração e velocidade da rosca e a reologia do material para determinar a temperatura da massa. Observe que a temperatura mais importante é a temperatura da massa; as temperaturas indicadas na Tabela 12 são apenas ajustes iniciais sugeridos. Cada zona de temperatura poderia estar em 20°C mais alta ou mais baixa, dependendo do grade do material. Um tipo com alta taxa de fluxo poderia ser processado em temperaturas mais baixas, e outro com baixa taxa de fluxo poderia ser processado em temperaturas mais altas. As temperaturas do óleo hidráulico, do bloco do funil e do material também não devem variar excessivamente. O controle da temperatura do molde é extremamente importante, por este motivo estas temperaturas devem ser verificadas regularmente. INÍCIO DE OPERAÇÃO. Um período de tempo adequado deve ser dedicado ao aquecimento da extrusora e do cabeçote, e posteriormente para a fundição do polietileno residual nos canais de fluxo. Isso normalmente leva uma hora. Durante este tempo o bloco do funil de alimentação deve ser refrigerado com água; é recomendado limitar o ajuste de temperatura da zona de alimentação da extrusora, para evitar a aderência da massa na zona de alimentação da rosca e, portanto, um bloqueio de fluxo. No início de operação pode-se aumentar a temperatura da zona de alimentação para o valor nominal começar a extrusão em baixa velocidade. FIM DA OPERAÇÃO. PEBD é um material relativamente estável, por este motivo não há necessidade de se efetuar uma purgação do equipamento. O material degrada sob a influência do ar e este processo é acelerado em altas temperaturas. Portanto, qualquer procedimento para terminar a operação deve ter a finalidade de eliminar o ar do material e de reduzir o tempo de exposição do mesmo a altas temperaturas. Isto pode ser feito pela redução da rotação da rosca para um valor muito baixo, mantendo o material em movimento sem gastar muito, e pela redução das temperaturas da extrusora para cerca de 150°C (300°F). Continue com este procedimento por um curto período de tempo e em seguida desligue a máquina e reduza as temperaturas o mais rápido possível. Deixe o PEBD dentro da extrusora. As temperaturas somente não podem ser reduzidas no final de uma operação de limpeza, porque o material deverá estar em estado fundido quando o cabeçote estiver sendo desmontado e a rosca retirada do canhão. Neste caso todos os restos do
polímero deverão ser removidos das superfícies metálicas, antes da nova montagem do equipamento.
REPROCESSAMENTO. Quando este material estiver sendo recuperado recomenda-se que somente até 25% sejam misturados com o material virgem. Em certos casos até 100% de material recuperado podem ser usados, porém depende do produto e das exigências de uso final. Um dos maiores problemas na utilização de material recuperado é a dificuldade em manter uma alimentação constante de material para unidade do canhão. Polietileno regranulado é leve e fofo por natureza, por isso tende à formação de pontes dentro do funil de alimentação, causando problemas de fluxo. Material virgem é acrescentado ao recuperado para adicionar peso (corpo) à mistura do material recuperado e virgem e vencer o problema de formação de pontes. Quando material recuperado é misturado com outro virgem, é essencial que o recuperado utilizado seja da mesma densidade e/ou taxa de fluxo do polímero virgem; caso contrário ocorrerá uma deterioração das propriedades físicas do material resultante. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. Este material não pode ser juntado com outro do mesmo tipo pela utilização de solventes, porque não é solúvel à temperatura ambiente. Por causa de sua superfície inerte também não pode ser colado com bons resultados pelo uso de adesivos; o sucesso com adesivos de contato ou de fundição a quente é limitado. Quando a superfície é polarizada, por exemplo, mediante uma chama ou descarga elétrica, este material pode ser colado com metais pela utilização de epóxis ou adesivos nitrilo-fenólicos; estes tratamentos também melhoram a possibilidade de impressão. O material pode ser soldado normalmente por técnicas, como placa ou sapata quente. A usinagem deste plástico é difícil devido a sua natureza macia e elástica. Não aplique muita pressão na usinagem, pode ocorrer distorção. A rebarbagem é fácil devido à maciez e à flexibilidade do plástico. OUTROS COMENTÁRIOS. PEBD pode ser reticulado por radiação de alta energia ou pela incorporação de peróxidos. A adição de negro-de-fumo possibilita um reforço do material, como também maior resistência à luz. PRODUTOS TÍPICOS. A moldagem por sopro em grande escala se estabeleceu, em primeiro lugar, pela utilização de PEBD. Os motivos eram a facilidade de moldagem, o baixo custo e a disponibilidade deste material. Na maioria das aplicações, as propriedades excelentes de isolamento elétrico e a resistência deste material à água não foram aproveitadas, e somente a flexibilidade foi utilizada para produzir, por exemplo, frascos para detergentes que poderiam ser apertados. Hoje em dia, este material não é mais utilizado em grande escala; somente perto de 5% do material utilizado no mercado de sopro é PEBD ou PELBD. Ambos são utilizados na maioria dos casos em filmes. O PEAD substituiu o PEBD em muitas das aplicações de moldagem por sopro, uma vez que este material pode ser produzido em seções mais finas e mais rápido, pela maior rigidez do PEAD. As aplicações de PEBD são aquelas que ainda tiram vantagem de sua maciez e flexibilidade, por exemplo, em embalagens flexíveis para medicamentos de animais. Alguns dos tipos mais flexíveis são copolímeros de etileno com pequenas proporções (<5%) de EVA; estes materiais são flexíveis em temperaturas muito baixas, e são usados
para a fabricação de dutos em carros, cones de trânsito e recipientes para cubos de gelo. PEBD, em certos casos, é utilizado em conjunto com PEAD para obter a rigidez ou flexibilidade desejada. Para minimizar o acúmulo de poeira, causado por estática, utilize aditivos antiestáticos e mantenha o material e os artigos sempre cobertos. PEBD é mais permeável a gases e vapores do que PELBD ou PEAD. Esta propriedade foi aproveitada na embalagem de adesivos que não podem endurecer dentro do recipiente pela influência de oxigênio no ar; este difundiu e evitou um endurecimento prematuro. O PEBD pode ser utilizado para fabricar tampas ou selos para outros recipientes moldados por sopro; também para fechos de frascos e fechos para rasgar. Estes itens são feitos pela moldagem por injeção. Em geral tolerâncias estreitas são difíceis na moldagem deste material, e difíceis de manter em serviço devido ao alto coeficiente de expansão térmica e à tendência de rastejamento. Porém a maciez do material facilita o uso em alguns aplicações; esta maciez também pode permitir o ataque por insetos ou animais. Já são disponíveis aditivos para tornar este material biodegradável por fotodesintegração, por exemplo, Ecolyte, que não contém metais pesados ou aditivos de goma. Uma adição de 5% desta substância pode provocar um período de deterioração de 9 semanas.
PELBD OU LLDPE TERMO QUÍMICO ABREVIAÇÕES TERMOS ALTERNATIVOS ALGUNS FORNECEDORES Atochem BP Dow Chemicals DSM Exxon Neste Neste Politeno Orkem USI
Polietileno linear de baixa densidade PELBD; LLDPE; PEBDL Linear baixo; Polietileno linear de baixa densidade NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Lacqtene HX Innovex Dowlex Stamylex Escorene LPLD Politeno; Lintech Lotrex Petrothene
PROPRIEDADES DO MATERIAL. Este material foi desenvolvido por volta de 1950, porém somente nos últimos anos adquiriu relevância. Este plástico, na realidade, é um copolímero feito pela polimerização de etileno com uma pequena porcentagem de uma olefina mais alta, por exemplo, octeno ou buteno. Materiais do tipo buteno podem ser fabricados por qualquer dos processos atualmente disponíveis e são mais baratos, enquanto os materiais do tipo octeno possuem propriedades mecânicas levemente melhores. Quando estes materiais foram introduzidos, o preço mais favorável forçou a sua utilização; o produto normal baseado em buteno na realidade foi usado como carga para PEBD. Com catalisadores apropriados (complexos metálicos isentos de halogênio), apenas baixas pressões e temperaturas são necessárias para a fabricação, e a eficiência de polimerização é alta. É possível produzir PE dentro de uma série de densidade de 0,89 até 0,955g/cm3. Também é possível produzir materiais que possuem um peso molecular particular; estes
materiais têm uma distribuição estreita do peso molecular (uma desvantagem do ponto de vista da moldagem por sopro). O comonômero introduz ramificações de cadeias curtas na estrutura molecular (mais que PEAD), deste modo é possível produzir um material que é similar, em alguns aspectos, ao PEBD, porém sem a necessidade de altas pressões de polimerização. Estas ramificações de cadeias curtas interferem na concentração das cadeias, e por este motivo a cristalização não é tão evidenciada como no PEAD, e os materiais possuem menor densidade do que o PEAD (o termo “linear” significa que existe uma ausência de ramificações longas). Materiais comerciais possuem uma densidade na faixa de 0,89 a 0,955g/cm3, e possuem uma distribuição do peso molecular mais estreita do que PEBD. Contém uma quantia menor de material de baixo peso molecular e mais moléculas de peso molecular médio; o comprimento médio da cadeia molecular é maior. Para um determinado peso molecular, o PELBD terá melhores propriedades mecânicas em temperaturas baixas, como 40°C negativos, e em temperaturas altas, melhor resistência sob tensões ambientais e maior viscosidade da massa do que PEBD. O material pode ser mais forte e mais tenaz que PEBD. A distribuição estreita do peso molecular possibilita a produção de artigos isentos de distorção. Um aumento do conteúdo do comonômero também aumentará a flexibilidade, a resistência ao impacto e à ruptura, a resistência a tensões ambientais e a facilidade de selagem e impressão. Porém, a rigidez, a resistência ao escoamento, a dureza, o ponto de amolecimento Vicat e o ponto de fundição diminuem proporcionalmente. Menor densidade ou cristalinidade também aumentarão a flexibilidade, a resistência ao impacto e à ruptura, a resistência a tensões ambientais e a facilidade de selagem e impressão, enquanto a rigidez, a resistência ao escoamento, a dureza, ponto de amolecimento Vicat e ponto de fundição sofrerão uma diminuição proporcional. Espécies maiores de olefinas do tipo alpha (HAO) do PE são copolímeros ou terpolímeros, que contém até 10% de octeno, 4-tetrametilpenteno-1, ou propileno. O termo VPEBD, também conhecido como UPEBD, significa densidade muito baixa, ou ultra baixa, estes materiais podem ter densidades de 0,88 até 0,91g/cm3. São levíssimos, quase não apresentam cristalinidade e são materiais do tipo borracha. Eles podem receber altas cargas e ser usados como outros materiais termoplásticos, ou podem ser utilizados para destacar certas propriedades em outras poliolefinas (por exemplo, resistência a rachaduras).
FACILIDADE DE FLUXO. Este material é menos pseudoplástico do que PEBD; quando um PEBD de uma determinada taxa de fluxo é comparado com um PELBD de mesma taxa, fica evidente que o polímero linear tem maior viscosidade na taxa de cisalhamento de processo. Substitua um tipo de PEBD, com um MFR (taxa de fluxo) de 7 a 10, por um tipo de PELBD, com um MFR de 20 a 50 (polímeros de densidades diferentes, porém com a mesma taxa de fluxo não têm o mesmo peso molecular). As taxas de MFR podem chegar até 100. Em PEBD podem chegar até 250. Estes materiais com tanta facilidade de fluxo não são usados para a moldagem por sopro, a qual exige um material plástico de alto peso molecular (baixo MFR) e uma larga distribuição do mesmo. Materiais de alguns fabricantes são mais apropriados neste aspecto que os de outros.
RESISTÊNCIA. PE está associado a fraturamento sob tensões ambientais, que ocorre quando um material é submetido a tensões, ou tensões internas, na presença de líquidos polares ou dos vapores destes líquidos. O fraturamento sob tensões ambientais também está associado a detergentes ou fluidos de silicone, apesar de existirem muitos outros agentes deste tipo, como clorofórmio, xileno e parafina. O material possui uma resistência melhor ao fraturamento que PEBD. Os tipos de alto peso molecular são mais resistentes ao fraturamento. Todos os tipos de PE apresentam uma baixa permeabilidade a vapor de água. Em geral é permeável a gases e vapores, porém o PELBD e o PEAD são menos permeáveis a gases e vapores que o PEBD. A permeabilidade a vapores orgânicos é menor para álcoois e aumenta na seqüência indicada a seguir: de ácidos para aldeídos e cetonas, ésteres, éteres, hidrocarbonetos e hidrocarbonetos halogenados (a permeabilidade diminui com a densidade). Alguns tipo de PELBD são aceitos como materiais para recipientes de óleo e gasolina e já foram usados para tanques de combustível. Em alguns casos os recipientes moldados não necessitam de alterações químicas para alcançar uma alta permeabilidade do material aos combustíveis. FALTA DE RESISTÊNCIA. A resistência à luz e a raios ultravioletas é baixa e similar àquela do PEBD. A maneira mais barata para melhorar este aspecto é pela incorporação de negro-de-fumo. Por exemplo, 2% dessa substância pode melhorar a resistência a intempéries em doze vezes. O material possui resistência limitada a oxigênio em temperaturas elevadas; antioxidantes são usados para proteção, evitando que as propriedades elétricas também sofram. DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. Com uma densidade na faixa de 0,90 a 0,94g/cm3, o material (sólido sem carga) flutuará tanto em água, quanto em cloreto de magnésio saturado. Não é solúvel na temperatura ambiente. Em temperaturas mais altas, por exemplo, 55°C (131°F), pode ser dissolvido em hidrocarbonetos e hidrocarbonetos clorados, como xileno e tricloroetileno. Abaixo de 60°C (140°F), este PE não é solúvel em solventes orgânicos, porém sofre um inchamento em hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e clorados. O inchamento fica maior com menor densidade do material. A cor natural deste material é um branco translúcido. Quando aquecido numa chama, o material acende facilmente e queima com uma chama azul de cantos amarelos, soltando pouca fumaça. Pingos acesos são formados e quando a chama é apagada pode ser percebido um odor, como graxa de cera. Este material pode ser distinguido de outras poliolefinas pela densidade e ponto de fundição. PEBD possui um ponto de fundição de 110-125°C (230257°); PELBD um ponto de 115-128°C (239-262°F); PEAD um ponto de 130-135°C (266275°F) e PP um ponto de fundição de 165-175°C (329-347°F). Quando aquecido na ausência de uma chama, o material amolecerá e fundirá para formar um líquido transparente, devido à destruição das estruturas cristalinas. O plástico é estável até uma temperatura de 300°C (572°F) na ausência de ar, e na decomposição é transformado em hidrocarbonetos de baixo peso molecular (PE reticulado não fundirá, mas se transformará numa substância parecida com borracha a aproximadamente 115°C). O material pode ser cortado facilmente com uma faca e também riscado com a faca e as unhas.
COLORAÇÃO. Como a cor natural deste material é um tipo de branco, uma série de cores pode ser incorporada, exceto cores transparentes. Este material é comercializado tanto em cores já compostas, como na cor natural, para a coloração na máquina de moldagem, por técnicas como a coloração a seco, incorporação de masterbatch e coloração líquida. A maioria dos plásticos é colorida na própria área de trabalho. Na coloração a seco será necessário controlar precisamente os tempos de mistura. Um tempo muito curto resultará numa dispersão e adesão inadequada, enquanto um período muito longo de mistura pode causar a compactação dos pigmentos. A escolha do pigmento apropriado é importante; alguns tipos de pigmentos aumentam a sensibilidade à fratura sob tensão e/ou deformação. Na coloração de PELBD, o uso de corantes orgânicos em geral não é aconselhável, devido ao problema de absorção ou sangria de cores. Na maioria dos processos de coloração é preferida a utilização de pigmentos orgânicos e inorgânicos. Geralmente são utilizados níveis de corantes até 1%. Em conjunto com corantes secos, agentes de adesão (umedecedores) estão sendo usados, principalmente, para manter a limpeza na área, e menos para auxiliar na dispersão do corante. Muitas vezes masterbatches do tipo universal, ou baseados em PEBD, são usados na coloração de PELBD, em níveis de concentração de 1%, porém para obter melhor uniformidade no produto moldado, o nível terá que ser, às vezes, aumentado para 3-5%. Masterbatches baseados em PELBD são escolhidos, em muitos casos, quando a necessidade de cor e o desempenho de uso final são particularmente importantes. Para se obter uma cor opaca, a tendência é a utilização de pigmentos inorgânicos. Na realidade, não existem limitações para o uso de corantes líquidos em PELBD, porém os níveis de adição devem ser mínimos (isto é , no máximo 3%), caso contrário pode ocorrer um deslizamento da rosca. A maior viscosidade da massa do PELBD, em comparação com PEBD, possibilita uma melhor dispersão do corante, mesmo em tipos mais antigos de máquinas de moldagem. Para aumentar a eficiência de dispersão, porém, será necessário criar um mecanismo de mistura e moagem dentro do canhão da máquina. Isto pode ser alcançado pela redução das temperaturas da máquina para o valor mais baixo possível, que ainda permita uma produção dos artigos na qualidade requerida. Na utilização de negro-de-fumo como corante seco deve ser evitada a absorção de umidade durante o armazenamento; caso contrário o polímero colorido terá que ser secado antes do uso. MANUSEIO DE MATERIAIS E COMPONENTES. PELBD absorverá menos que 0,02% de água, em 24 horas, na temperatura ambiente. Isto significa que uma secagem normalmente não será necessária. Caso contrário, efetue a secagem num forno de ar quente por 3 horas, a 65°C (149°F), ou num dessecador por 1-1 1/2 horas a 85°C (185°F). Quando a alimentação é efetuada em forma de grãos não existirá problema, porém a alimentação de PELBD em forma de pó poderá acarretar dificuldades. Neste caso pode ser necessário usar um funil vibratório, ou uma segunda rosca de alimentação no funil. MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Em termos de moldagem por sopro, este material pode ser moldado pelo processo de extrusão e sopro (EBM) e por moldagem por extrusão e sopro com acumulação (AEBM).
CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. Quando PELBD for processado num equipamento destinado ao processamento de PEBD, a potência necessária para PELBD com a mesma rotação da rosca seria consideravelmente maior. Os motivos são a maior viscosidade do PELBD e as maiores taxas de cisalhamento na extrusora. Em conseqüência, será necessária uma potência maior do motor. A aplicação de mais energia terá como resultado temperaturas mais altas da massa e uma maior dependência da temperatura da massa em relação à velocidade da rosca. Para providenciar um melhor controle de temperatura, uma série de configurações de roscas, diferentes das roscas para PEBD, foram testadas e comprovadas com sucesso. A configuração básica da rosca de uso geral (descrita no capítulo sobre PEBD) é alterada, com profundidade maior nas zonas de alimentação e equilíbrio. Os aumentos de potência e temperatura da massa exigidos podem ser reduzidos pelo aumento da fenda entre o topo dos filetes da rosca e o canhão na zona de equilíbrio. As configurações melhoradas incluem uma ponta de cisalhamento tipo Maddock na zona de equilíbrio e o aumento da profundidade na zona de equilíbrio, em direção ao final da rosca. Uma rosca com um diâmetro de 63,5 mm (2 1/2”) baseada nesta configuração teria as seguintes características: Profundidade Comprimento Zona de alimentação Zona de compressão 1ª zona de equilíbrio Zona de cisalhamento 2ª zona de equilíbrio
8,9mm (0.35”) 7 D variável 5,8mm (0,23”) 6 D
6D 2D
8,9mm (0,35”) 8 D
Uma rosca deste tipo, na rotação de 150 rpm, possibilitaria uma produção de aproximadamente 99 kg/h, ou 220 lbs./h. A Union Carbide (Estados Unidos) desenvolveu roscas de “passo decrescente” para a utilização com PELBD, nos diâmetros de 1/4” (19 mm) até 8” (203 mm). A compressão é alcançada pela redução do passo da rosca ao invés da alteração da profundidade do canal. Esta configuração está possibilitando uma alta produção em baixo torque e menor desgaste que o normal. Uma rosca deste tipo com um diâmetro de 63,5 mm (2 1/2”), e uma relação L/D de 18:1 possibilita uma produção de 179 kg/h (395 lbs./h) na rotação de 100 rpm. Por outro lado, roscas com passo crescente também já foram usadas com sucesso. Estas configurações também aumentam a fenda entre o topo dos filetes da rosca e a parede do canhão e reduzem a largura dos filetes, abaixo da largura normal de 0,1D. Canhões com zonas de alimentação ranhuradas podem ser utilizados com PELBD. Estes oferecem maior produção sem acréscimo na temperatura da massa, porém necessitam mais potência do motor e estão submetidos a um desgaste maior. A eficiência pode ser melhorada pela intensa refrigeração da zona de alimentação com água.
CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. Experiências recentes na produção de filmes indicam que o ferramental deve ser projetado para permitir a geração de uma contrapressão relativamente baixa (menos que 210 bar, ou 3000 psi). A reologia da massa de PELBD
permite uma boa distribuição de espessura de parede, mesmo em baixas pressões, e a utilização destas pressões causará menos problemas na extrusora. Para reduzir a fratura da massa, é utilizada uma fenda maior do bocal, que a fenda usada com PEBD.
CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. O PELBD é mais pseudoplástico do que o PEBD. Outro aspecto de fluxo do PELBD, que é diferente do fluxo de PEBD, é a extensão do fluxo da massa. Este fluxo ocorre quando uma amostra fundida é estirada sob tensão e fica mais fina durante o estiramento (este tipo de fluxo acontece depois da saída da massa do ferramental, quando adquire a forma). Quando isto acontece fica evidente que é mais fácil estirar o PELBD, do que o PEBD (o primeiro é mais macio). O PELBD também pode ser estirado bem mais do que o PEBD, antes de quebrar. A diferença de extensão do fluxo da massa significa que um parison de PELBD tem a tendência de ser mais instável, do que um parison de PEBD, porém é possível obter seções mais finas com PELBD, do que com PEBD. A ocorrência de fratura da massa em altas taxas de produção é normal em massas plásticas. O efeito será uma superfície áspera do extrudado. Isto acontece quando a tensão de cisalhamento no polímero fundido excede um valor crítico (observe que a tensão de cisalhamento é relacionada com o gradiente de pressão na saída do bocal). No caso de PELBD, a tensão crítica de cisalhamento está em torno de 1,4 bar (20 psi), e, devido a sua alta viscosidade nas condições de processamento, a fratura da massa na extrusão de PELBD pode ocorrer facilmente. Isto pode ser reduzido pela modificação das dimensões do bocal ou pela modificação da sua superfície. Na extrusão de filmes, por exemplo, foi utilizado um metal diferente para a face do bocal (latão do tipo alpha aplicado com sucesso). As faces de bocais de aço também já foram modificadas mediante a aplicação de um material de fluorcarbono. Estes materiais podem ser depositados nas faces metálicas do bocal pela incorporação dos mesmos no PELBD como aditivo. Eles são conhecidos como materiais auxiliares para o processamento de polímeros (PPA), e a sua utilização melhorou a produção em aproximadamente 15%. O material auxiliar deve ser misturado com PELBD, numa proporção que mantenha a camada correta da superfície do bocal, para eliminar a fratura da massa. Alternativamente, este material poderia ser usado de vez em quando em concentrações mais altas para produzir um revestimento que, gradualmente, terá um desgaste na superfície metálica. Quando isso acontece, um novo lote de aditivo concentrado terá que ser utilizado para revestir as superfícies novamente. TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. Como em qualquer outra poliolefina o tempo de permanência deve ser mantido o mais curto possível. No uso de PELBD o problema é mais grave, porque não é possível usar grandes quantias de estabilizantes. Para evitar a eflorescência no produto, essa quantia deve ser mantida abaixo de 0,1%. Os estabilizantes utilizados são similares àqueles usados para PP e PEBD, isto é, combinações de um fosfito com um estabilizante térmico de longo prazo. CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO/INJEÇÃO. A capacidade de plastificação será levemente menor do que com PEBD. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. O encolhimento deste material está em torno de 0,015 a 0,030 mm/mm, ou polegada/polegada, isto seria, 1,5 até
3%. Mediante a melhoria das condições de moldagem para PELBD é possível obter menores taxas de encolhimento do que com PEBD e PEAD. Com isso, o problema de distorção dos componentes pode ser reduzido consideravelmente em comparação com PEAD e PEBD. Como conseqüência, a configuração do circuito de refrigeração do molde para PELBD não é tão crítica como com PEBD e PEAD. A maior rigidez de PELBD também permite a ejeção do produto do molde em temperaturas mais elevadas, sem o risco de distorção. Na produção de artigos com grandes áreas de superfície, ou espessuras grossas de parede, pode ser necessário o emprego de circuitos de refrigeração separados para cada metade do molde. Cada circuito deve ser controlado, separadamente, numa temperatura específica. O emprego de temperaturas diferentes na superfície do molde possibilita um efeito geral mais uniforme de refrigeração do artigo, reduzindo deste modo a distorção e melhorando a estabilidade dimensional. O diâmetro dos canais de refrigeração por água não deve ser menor do que 8 mm, e a distância da face interna do molde até o canto do canal de refrigeração não deve ser maior do que 1,5 vezes o diâmetro do canal de refrigeração (1,5 D). Em artigos que possuem tanto seções finas, como mais grossas, a distância do canal de refrigeração para as seções mais grossas deve ser menor (por exemplo, 1,0-1,1D), do que para as mais finas. Para obter um melhor efeito de refrigeração, particularmente em artigos de parede grossa, certas áreas do molde devem ser feitas do cobre-berílio, possibilitando uma dissipação mais rápida de calor.
TEMPO DE CICLO. Devido à rigidez deste material em comparação com PEBD, os artigos podem ser feitos com menor espessura de parede; a temperatura mais alta de cristalização possibilita uma aquisição mais rápida da forma. Ambas as considerações resultam em tempos de ciclo significativamente mais rápidos. CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . Uma temperatura sugerida para o molde é 20°C (86°F). Se a temperatura da massa for 170°C (338°F), a quantia máxima de calor que deverá ser removida será 481 Joules (J) para cada grama de material injetado. Na faixa de temperatura indicada, o calor específico será aproximadamente 3206 J/kgK. As temperaturas indicadas na Tabela 12 são apenas ajustes iniciais sugeridos. A temperatura do óleo hidráulico, do bloco do funil e do material também não deve variar excessivamente. O controle da temperatura do molde é extremamente importante, portanto, deve ser verificado regularmente. De acordo com o grau do material, as temperaturas utilizadas podem variar de um tipo para outro. INÍCIO DE OPERAÇÃO. O início de operação não deve ser problemático. Caso PEBD seja utilizado para purgar a extrusora, as temperaturas no início de operação devem ser ajustadas para 120°C (250°F), enquanto a extrusora estiver aquecendo. Em seguida, podese começar a purgar com PELBD em baixa velocidade da rosca, aumentando as temperaturas até as temperaturas de operação simultaneamente. Ao alcançar as condições de operação será possível aumentar lentamente a rotação da rosca até o valor desejado. FIM DA OPERAÇÃO. Existe evidência de que este material possui maior tendência à degradação por oxidação do que PEBD. No fim da operação o PELBD deve ser purgado
com PEBD, e em seguida as temperaturas da extrusora e do cabeçote devem ser abaixadas, enquanto a extrusora está operando em velocidade baixa. Quando as temperaturas atingirem abaixo de 130°C (265°F), o motor da extrusora deve ser desligado e a energia das resistências interrompida.
REPROCESSAMENTO. Quando este material é recuperado, sugere-se que até 25% dele sejam misturados com material virgem. Em alguns casos até 100% de material recuperado podem ser utilizados, porém isto depende exclusivamente do produto e dos requisitos de uso final. Um dos problemas principais na utilização de material recuperado é a dificuldade em manter uma alimentação constante de material para o conjunto do canhão. Polietileno regranulado é leve e fofo por natureza, e devido a esta característica tem a tendência de formar pontes no funil, criando problemas de alimentação. Em muitos casos material virgem é acrescentado ao recuperado para providenciar peso (corpo) para a mistura de recuperado/virgem e vencer os problemas de formação de pontes. Quando o material recuperado é acrescentado ao material virgem, não é tão crítico que o recuperado seja da mesma densidade, ou do mesmo índice de fluxo como o material virgem, como no caso de PEBD. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. A superfície deste material pode ser preparada para receber tintas ou adesivos através de um pré tratamento, utilizando um tratamento corona ou descarga de ozônio. A rebarba deste material é retirada relativamente fácil devido a sua natureza flexível. Uma solda é feita normalmente por técnicas como placa ou sapata quente; neste caso é comum revestir as placas ou sapatas com PTFE para evitar a adesão do material fundido às faces metálicas quentes. A usinagem deste plástico pode ser realizada por métodos convencionais, porém altas velocidades de corte e baixos avanços devem ser usados para se obter faces usinadas exatas. Utilize bastante fluido de corte para refrigerar as faces usinadas e evitar a acumulação de calor. Uma retífica da superfície de PELBD é extremamente difícil e somente pode ser realizada por processos especialmente desenvolvidos. OUTROS COMENTÁRIOS. Uma reticulagem do material é possível por radiação de alta energia ou por incorporação de peróxidos; o uso de negro-de-fumo possibilita um reforço do material e também melhora a resistência à luz. PRODUTOS TÍPICOS. A fabricação de filmes é o principal mercado para este material. Dada a sua rigidez e maior elongação à quebra, como também resistência à perfuração em comparação com PEBD, os filmes extrudados podem ser feitos com menor espessura, isto é, podem ser produzidos em bitolas mais finas. Considerações similares podem ser aplicadas à moldagem por sopro. As temperaturas mais altas de cristalização significam tempos mais curtos de formação e ciclos mais rápidos. Alguns tipos de PELBD são apropriados para recipientes de óleo e gasolina. Eles já foram usados, por exemplo, para tanques de combustível. Em alguns casos, os recipientes produzidos não necessitam de modificações químicas; isto é feito para tornar o material quase impermeável a combustíveis. O material também pode ser moldado por sopro para artigos como flutuadores para a pescaria.
Produtos de moldagem por injeção possuem alto brilho, boa resistência ao impacto e fraturamento sob tensões ambientais. Por essas qualidades, além da estabilidade dimensional e a capacidade de retenção de torque, tampas com rosca e selos são fabricados de PELBD, particularmente na indústria farmacêutica. Misturas de PELBD com outros polietilenos são utilizadas muitas vezes em outros ramos da indústria plástica, por exemplo, em produtos para filmes. Misturas de PEAD e PELBD estão sendo consideradas como recipientes para tintas industriais. A adição de PELBD ao APM-PEMD (polietileno de alto peso molecular e média densidade), melhora a resistência a fraturamento sob tensão, devido a uma leve interrupção da estrutura cristalina deste material termoplástico semicristalino. Numa determinada taxa de fluxo e densidade, o PELBD possui um ponto de amolecimento Vicat mais alto (10-15°C, ou 50-59°F) e menores tensões internas do que o PEBD. Isto significa que pode ser utilizado para componentes submetidos a temperaturas elevadas. Como o material também possui boas propriedades em baixas temperaturas, ele pode ser usado para recipientes de armazenamento a frio e brinquedos. A adição de PE de baixíssima densidade (VPEBD) dará maior elasticidade, melhorando também a resistência ao impacto em baixas temperaturas. O material está sendo usado de maneira crescente na fabricação de tampas para caixas redondas ou retangulares, devido à planicidade necessária (para a decoração da tampa) e devido ao baixo custo do produto, sendo possível a formação de seções mais delgadas.
PEAD OU HDPE Polietileno de alta densidade TERMO QUÍMICO PEAD; HDPE ABREVIAÇÕES Polietileno de alta densidade; poli(metileno) de alta TERMOS ALTERNATIVOS densidade; polietileno de baixa pressão; polietileno linear de alta densidade. ALGUNS FORNECEDORES NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Allied Paxon Amoco Amoco High Density Polyethylene Atochem Lacqtene HD BASF Lupolen HD BP Rigidex PEAD Dow Dow PEAD DSM Stamylan HD Hoechst Hostalen Huls Vestolen A Montedison Moplen RO Neste Neste Politeno Politeno Phillips Marlex Statoil Statoil PEAD Union Carbide PEAD USI (Quantum) Petrothene
PROPRIEDADES DO MATERIAL. Sob condições de temperaturas e pressões relativamente baixas, o etileno pode ser polimerizado para produzir um material (PEAD), que é substancialmente isento de ramificações. Isto pode ser realizado pela utilização de catalisadores estereoespecíficos, por exemplo, do tipo Ziegler-Natta, que direcionam o monômero em formação e possibilitam um crescimento da cadeia do polímero, de maneira ordenada. Devido a esta regularidade e à ausência de ramificações este material possui um maior nível de cristalinidade do que o PEBD. Esta característica resulta em tipos que possuem maior densidade, rigidez, resistência à tração, dureza, temperatura de distorção ao calor, resistência química, viscosidade e impermeabilidade, porém a resistência ao impacto é mais baixa. Este material tem boa resistência à fadiga dinâmica, porém não chega no nível de PP. Como em todas as poliolefinas a resistência a intempéries é satisfatória, mas pode ser melhorada, por exemplo, com a adição de negro-de-fumo. Em comparação ao homopolímero de PP, o PEAD possui melhor resistência ao impacto em baixas temperaturas e à oxidação. PP possui um ponto maior de amolecimento Vicat, melhor resistência a flexões, maior dureza e resistência à tração e maior elongação; o brilho em produtos moldados pode ser bem melhor com alguns tipos de PP. A permeabilidade a vapor de água deste tipo de PE é baixa, como em todos os tipos de PE. O PE é permeável a gases e vapores (permite a passagem), porém o PELBD e o PEAD são menos permeáveis a gases e vapores do que o PEBD. A permeabilidade a vapores orgânicos é menor para álcoois e aumenta na seqüência a seguir: de ácidos para aldeídos e cetonas, ésteres, éteres, hidrocarbonetos e hidrocarbonetos halogenados (a permeabilidade diminui com a densidade). Alguns tipos de PEAD, aqueles com alto peso molecular (APM), são aceitos como sendo apropriados para recipientes de óleo e gasolina; eles já foram usados para tanques de combustível. Em alguns casos, os recipientes foram alterados quimicamente por fluoração ou sulfonação, para torná-los quase impermeáveis a combustíveis. PEAD resiste à deformação por água fervendo. As propriedades de PEAD são controladas significativamente por seu peso molecular, densidade e taxas de distribuição do peso molecular. Tipos de PEAD para moldagem por injeção são fabricados com distribuição estreita do peso molecular em comparação com os tipos utilizados na moldagem por sopro. Quando a densidade está em torno de 0,910-0,925g/cm3, um material do tipo PE é conhecido às vezes como sendo do Tipo 1; na densidade de 0,926-0,940g/cm3 é referido como sendo do Tipo 2, e o PEAD com uma densidade de 0,940-0.965g/cm3 é conhecido como Tipo 3. Tipos que possuem uma densidade abaixo de 0,96g/cm3 são produzidos, utilizando-se um segundo monômero em baixas proporções (<0,1%). No sentido exato, estes na realidade são copolímeros de PE com outra poliolefina do tipo alpha, por exemplo, buteno-1 ou hexeno-1. A utilização de um segundo monômero reduz a densidade, pela introdução de uma ramificação lateral curta. Estes materiais são conhecidos como PEMD (polietileno de média densidade). A utilização de PEAD/PEMD representa aproximadamente 55% de todo o plástico utilizado na moldagem por sopro. FACILIDADE DE FLUXO. Devido ao fato de que a resistência ao impacto do PEAD pode ser baixa na utilização de grades de baixo peso molecular, a maioria dos grades normalmente usada possui peso molecular alto, isto é, baixo valor de índice de fluxo (o peso molecular de um grade de APM para a moldagem por sopro, medido pela viscosidade de solução pode ser 150.000 e aquele para um grade para moldagem por injeção, ou para
produtos pequenos de moldagem por sopro pode ser 75.000). Na medição da taxa de fluxo pelo método de peso de 2,16kg a 190°C, grades de PEAD para a moldagem por sopro de alto peso molecular (APM) possuem valores baixos, por exemplo, abaixo de 0,3 (os de médio peso molecular muitas vezes ficam abaixo de 0.6). Para facilitar a distinção entre eles, o teste da taxa de fluxo em APM é realizado com um peso maior, por exemplo, 21,6kg. Um grade para a moldagem por sopro pode apresentar um valor de 2 até 10 nesta escala. No caso a mesma temperatura de 190°C (374°F) é usada, isto é, a taxa de fluxo (MFR 190°C/21,6kg) pode estar na faixa de 2 até 10. A resistência ao impacto decresce com o aumento da taxa de fluxo (o fluxo se torna mais fácil), e o plástico fica mais sensível a entalhes. Tipos ou grades de APM em forma de grãos ou pó são usados para recipientes soprados grandes (>20l), e os de médio peso molecular em forma de grãos são usados para recipientes menores.
RESISTÊNCIA. PEAD não é solúvel em solventes conhecidos na temperatura ambiente, somente em hidrocarbonetos e hidrocarbonetos aromáticos, em temperaturas acima de 60°C. Estes materiais também podem sofrer um inchamento na temperatura ambiente, já que o plástico é permeável a estas substâncias. O PEAD também fica inchado com álcool branco e tetracloreto de carbono, neste aspecto o PEAD é melhor do que o PP. Este tipo de inchamento pode causar uma alteração das dimensões e uma possí-vel deformação das paredes de um recipiente, diminuindo também a resistência ao rastejamento. O efeito depende do tempo e da temperatura de exposição. Teoricamente este material é menos resistente à oxidação do que PEBD, porém na prática eles se comportam de maneira similar, provavelmente pela existência de resíduos do catalisador. FALTA DE RESISTÊNCIA. PE está associado com fraturamento sob tensões ao ambiente, isto ocorre quando um material é submetido a tensões ou a uma tensão interna na presença de líquidos polares ou a vapores destes líquidos. Este fraturamento sob tensões ao ambiente também está associado com detergentes, ou fluidos de silicone, apesar de existirem muitos outros agentes deste tipo, por exemplo, clorofórmio, xileno e parafina. O efeito deste fraturamento pode minimizado pela redução das tensões residuais no produto, pela configuração cuidadosa do componente e pela utilização do índice de fluxo mais baixo possível num nível particular de densidade. A resistência à luz ou a raios ultravioletas pode ser satisfatória, a maneira mais econômica de melhorá-la é através da incorporação de negro-de-fumo. Compostos de PEAD com carga de negro-de-fumo estão sendo utilizados para aplicações onde é necessária a resistência a intempéries a longo prazo. O material possui pouca resistência ao oxigênio em temperaturas elevadas; agentes antioxidantes estão sendo aplicados para proteção. Se este não for o caso, as propriedades elétricas também sofrerão. A resistência a hidrocarbonetos aromáticos e clorados é maior do que em PEBD. DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. Com a densidade de 0,94 a 0,965g/cm3, o mate-rial (sólido sem carga) flutuará tanto em água como em cloreto de magnésio saturado. Não é solúvel na temperatura ambiente, mas sim em temperaturas mais altas (aproximadamente 55°C) em hidrocarbonetos e hidrocarbonetos clorados, como xileno e tricloroetileno. Abaixo de 60°C (140°F), o PE não é solúvel em solventes
orgânicos, mas fica inchado em hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e clorados; quanto menor a densidade, maior o inchamento. A cor natural deste material é um branco leitoso, portanto é possível uma série de cores. Produtos transparentes não podem ser fabricados. Quando o material é aquecido numa chama ele acenderá com facilidade e queimará com uma chama azul de bordas amarelas, soltando pouca fumaça. Pingos acesos serão formados e quando a chama é apagada, ficará evidente um odor como graxa de cera. O PEBD possui um ponto de fundição de 110-125°C (230-257°F); o PELBD fundirá a 115-128°C (221-262°); o PEAD a 130-135°C (266275°F), e o PP a 165-175°C (329-347°F). Quando aquecido sem a utilização de uma chama, o material amolece e entra em estado de fundição na temperatura em torno de 135°C (275°F), transformando-se num líquido transparente, devido à destruição das estruturas cristalinas. Este material é estável na ausência de ar, a até aproximadamente 300°C (572°F); na decomposição será transformado em hidrocarbonetos de baixo peso molecular. PE reticulado não entra em estado de fundição, mas adquire a consistência de borracha numa temperatura de 115°C (239°F). Pode ser facilmente cortado com uma faca, ou riscado com a faca ou as unhas.
COLORAÇÃO. Como a cor natural deste material é um tipo de branco, ele pode ser colorido numa série de cores, exceto cores transparentes. O material é comercializado tanto em cores já compostas como na cor natural para a coloração posterior na máquina de moldagem, por técnicas como a utilização de masterbatch, coloração seca e coloração líquida. No processo da coloração à seco, os tempos de mistura devem ser controlados precisamente, pelo fato de que um tempo muito curto de mistura resultará numa dispersão e adesão inadequada dos pigmentos, e um tempo de mistura prolongado pode causar a compactação dos pigmentos. Não exceda uma concentração de pigmentos de aproximadamente 0,4%; concentrações mais altas podem ser obtidas a partir de compostos coloridos. A esco-lha do pigmento adequado é importante, porque alguns deles aumentam a sensibilidade ao fraturamento sob tensão e/ou possibilitam a deformação dos produtos (alguns pigmentos orgânicos agem como agentes de nucleação para PEAD). Consulte um especialista em co-loração sobre o tipo de pigmento recomendado para PEAD. Na utilização de negro-de-fumo como corante seco será necessário prevenir a absorção de umidade durante o armazenamento, caso contrário o polímero colorido terá que ser secado antes da moldagem. MANUSEIO DE MATERIAL. Este material absorverá menos que 0,01% de água em 24 horas na temperatura ambiente. Isto significa que uma secagem normalmente não será necessária. Caso seja, pode ser seco num forno de ar quente por 3 horas a 65°C (150°F). O material é disponível tanto em forma de grãos como em forma de pó. A forma de pó é mais barata, porém pode acarretar problemas de manuseio e alimentação de material, por exemplo, a formação de pontes no funil de alimentação. Neste caso é recomendado utilizar um funil para pó, isto é, um funil estreito e alto com ângulos de inclinação acentuados; mantenha o nível de material constante, isto afetará a produção na utilização de pó em máquinas grandes. A forma de alimentação por grãos é muito mais fácil para manusear, porque fluirá pelo peso próprio. Às vezes, podem ocorrer problemas na mistura do material com masterbatch, devido à possibilidade de separação do masterbatch no funil da máquina.
MÉTODOS DE PRODUÇÃO. O PEAD é moldado principalmente pela moldagem por extrusão contínua e sopro, por extrusão e sopro (EBM), como também pela moldagem por extrusão e sopro com acumulação. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. Devido a alta viscosidade deste material em condições de processamento por extrusão podem ocorrer problemas em altas velocidades da rosca, com um aumento inaceitável de temperaturas, causado por calor de cisalhamento. As roscas estão configuradas para confrontar este problema. A profundidade do canal na zona de equilíbrio é relativamente grande e a velocidade da rosca não deve ser aumentada excessivamente. No projeto de roscas convencionais deve existir uma zona de compressão relativamente curta de aproximadamente 0,5D, e uma taxa de compressão de 3:1. A relação de comprimento/diâmetro (L/D) é 20:1, ou 24:1, é utilizado um passo constante de 1D. Algumas dimensões de roscas (mm) são indicadas na tabela a seguir: DIÂMETRO DA ROSCA EQUILÍBRIO
45 60 90 120
LARGURA DO FILETE PROFUNDIDADE ZONA DE ALIMENTAÇÃO
6 8 10 12
6 10 13.5 15.75
PROFUNDIDADE ZONA DE
2 3.3 4.5 5.25
Roscas do tipo barreira também já foram usadas com sucesso, com PEAD. Uma rosca típica de barreira com um diâmetro de 114 mm (4 1/2”) terá uma relação L/D de 24:1, e pode ser operada até 100 rpm. Canhões com zonas de alimentação ranhuradas, em conjunto com roscas de compressão zero, são utilizados largamente com este material, tanto na forma de pó como na forma de grãos. Quando buchas de inserto com ranhuras estão sendo utilizadas na zona de alimentação do canhão, elas devem ser refrigeradas intensamente pela circulação de bastante água, por exemplo, com um volume de 1m/s (uma extrusora com 120 mm de diâmetro pode necessitar 2000 l/hora de água na zona de alimentação). Não permita um aumento de temperatura acima de 100°C (212°F), mantenha a temperatura a mais fria possível; isto melhorará a eficiência de alimentação. Uma extrusora de 60 mm (aproximadamente 2,4”) poderia ter 6 ranhuras de uma profundidade inicial de 4 mm (0,16”), e uma largura de 8 mm (0,32”). Uma extrusora de 120 mm (cerca de 4,8”) pode ter 12 ranhuras de uma profundidade inicial de 4 mm e uma largura de 10 mm (0,4”). As buchas de inserto com ranhuras se estendem até 3 1/2D, além da abertura de alimentação. A compactação de pó pode ser melhorada, quando o canhão é alargado na região do funil em até 4 mm (0,16”) e o passo da rosca é 0,8D. O ângulo de transição entre esta bolsa e o diâmetro normal do canhão não deve ser menor que 7°. Para uma zona de alimentação ranhurada, são recomendadas roscas de maior comprimento, incorporando zonas de cisalhamento e mistura. As dimensões das ranhuras devem ser adaptadas ao tamanho dos grãos do material processado. Este material necessita de unidades de acionamento de alta potência (motores e mancais axiais), o valor de potência requerido - por quilograma de produção - é aproximadamente o dobro daquele para um material termoplástico amorfo.
CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. Cabeçotes com alimentação central do fluxo são utilizados principalmente para produtos moldados pequenos, e cabeçotes do tipo pinola para produtos maiores. Os cabeçotes devem ser configurados para possibilitar um fluxo uniforme de calor para o material, como também uma taxa de cisalhamento e temperatura uniforme da massa. Para alcançar estes objetivos, o cabeçote pode incorporar várias características de projeto, por exemplo, distribuidores de fluxo ou canais. O material que entra primeiro no cabeçote deve ser o primeiro a sair, para evitar problemas de decomposição ou degradação. Normalmente são usados controladores de espessura de parede no processo de moldagem por extrusão e sopro com acumulação. CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. A instabilidade da massa deve ser evitada ou mi-nimizada. Isto pode ser alcançado mediante a escolha de condições de processamento (por exemplo, operando em temperaturas corretas) e mediante a configuração apropriada dos canais de fluxo no cabeçote. Em cabeçotes com possibilidade de variação da abertura do bocal, utilizados muitas vezes na moldagem por extrusão e sopro com acumulação, os li-mites entre uma região de fluxo e outra, não devem ser ultrapassados. Devido aos múltiplos movimentos envolvidos e às altas taxas de produção do parison, isto pode acontecer facilmente, se não forem tomados os devidos cuidados no estágio de projeto do cabeçote. Em cabeçotes maiores podem ser empregados tanto o controle axial, como o controle radial da espessura de parede. Estes controles podem ser associados a um sistema chamado de “controle parcial de espessura de parede”, ou PWDS. Um “calçamento” ou aumento parcial de espessura também é usado. Em altas taxas de produção, as temperaturas da massa podem ficar consideravelmente mais altas do que as temperaturas ajustadas; por este motivo deve ser verificada regularmente, devido ao seu efeito no tempo de ciclo e aos problemas de corte do parison. Caso a temperatura seja muito alta, um corte limpo não pode ser obtido. A faca de corte deve se movimentar com velocidade mínima de 0,7 m/s. Também pode existir a necessidade de se utilizar ar de apoio controlado para a inflação de parisons grandes. Este tipo de ar de présopro é usado também para dar uma forma preliminar ao parison. TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. Quando processado em baixas temperaturas, o tempo de permanência normalmente não apresenta problemas. Este material é mais estável do que PP em temperaturas de processamento. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. Este é um material termoplástico semicristali-no, por este motivo o encolhimento no molde é alto; está na faixa de 0.015 a 0,04 mm/mm, ou polegada/polegada, isto é, 1,5 a 4%; o encolhimento pode aumentar para 5% em produtos de seção grossa. Devido à grande possibilidade de encolhimento do PEAD, é difícil determinar exatamente o valor necessário de encolhimento, com a finalidade de conseguir as dimensões desejadas de um componente particular. Este valor depende do grau de orientação e cristalinidade que ocorre no componente moldado. Outro fator que deve ser levado em consideração é o grau de pós-encolhimento que ocorre com PEAD. Isto significa, que as amostras moldadas devem ser deixadas sob condicionamento por vários dias, antes de serem medidas. As
temperaturas do molde utilizadas com este material podem ser baixas, por exemplo, de 6 a 18°C (42-64°F). O emprego destas baixas temperaturas pode significar que o ponto de orvalho do ar pode estar passado, podendo ocorrer uma condensação da superfície do molde, resultando em produtos rejeitados. A temperatura do molde também tem grande efeito no encolhimento, portanto deve ser controlada precisamente. No projeto do circuito de refrigeração, a quantidade de calor que deve ser removida, por grama de material injetado, deve ser levada em consideração. O valor de 692 Joules/g (veja a seguir) significa que o molde necessita o dobro da capacidade de refrigeração para remover o seu calor para PEAD, do que seria necessário na moldagem de PVC. Moldes com pouca capacidade de refrigeração necessitam de tempos de ciclo prolongados para evitar a deformação dos artigos na ejeção (o molde está sendo usado como dispositivo de refri-geração, ao invés de trocador eficiente de calor). Para prevenir grandes variações de encolhimento e/ou a ocorrência de deformações nos artigos de superfícies grandes, ou naqueles com espessuras diferentes de parede, pode ser necessária a incorporação de circuitos de refrigeração separados para cada metade do molde. Cada circuito deve ser controlado separadamente numa temperatura específica. Pela utilização de temperaturas diferentes na superfície do molde, a taxa geral de refri-geração do artigo fica bem mais uniforme, possibilitando uma melhor estabilidade dimensional. Para obter um efeito melhor de refrigeração, particularmente na moldagem de componentes de seções grossas, certas áreas do molde devem ser fabricadas de cobre-berílio, com a finalidade de dissipar o calor mais rápido. Para obter um bom contato no molde, e portanto uma boa refrigeração, a superfície da cavidade do molde não deve ser altamente polida, ela pode ser trabalhada com lixa fina, ou jateada com areia para acabamentos menos exigentes. Muitas vezes os moldes são fabricados de alumínio duro (empregado na aviação), por serem mais leves que moldes de aço e possuírem melhor condutividade térmica. Um peso menor é muito importante quando moldes grandes devem ser acelerados e desacelerados rapidamente. Porém, eles são mais frágeis e mais difíceis de consertar. A posição do canal de refrigeração em relação à superfície interna do molde é muito importante no projeto de moldes para PEAD. Alguns moldes utilizam a refrigeração por fluxo direto, o molde é esculpido para fazer com que o fluxo de água siga o contorno do mesmo. Para garantir o sucesso deste sistema, o fluxo de água nos canais deve ser controlado cuidadosamente para se obter um fluxo turbulento. Na utilização de canais circulares de refrigeração (furados ou tubos fundidos), o diâmetro dos canais não deve ser menor que 8 mm, e a distância da face interna do molde, até o canto do canal de refrigeração, não deve ser maior do que 1,3 vezes o diâmetro do canal (1,3D), para se obter tempos econômicos de ciclo. Em artigos que possuem tanto seções mais finas como seções mais grossas, a distância do canal de refrigeração deve ser menor nas áreas das seções mais grossas (por exemplo, 0,9 a 1,0D), do que nas áreas das seções mais finas. Os moldes devem ser ventilados adequadamente para acompanhar as taxas de inflação; dimensões típicas são uma profundidade de 0,1 a 0,3 mm (0,004-0,012”) e uma largura de 6 até 10 mm (0,236-0,395”) quando possível.
TEMPOS DE CICLO. Apesar do alto conteúdo de calor de PEAD é possível obter tempos rápidos de ciclo com alguns produtos quando, por exemplo, a espessura da parede pode ser reduzida. Isto é possível devido à alta rigidez deste material. A rigidez do frasco para uma espessura de parede determinada é proporcional à raiz cúbica do módulo de rigidez deste
material. Nesta base, um frasco produzido de um material de 0,96g/cm3 de densidade, pode ter 50% da espessura de parede de um frasco feito a partir de um material com uma densidade de 0,92g/cm3.
CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . Uma temperatura sugerida para este material é 10°C (50°F). Caso uma temperatura da massa de 200°C (392°F) seja usada para um tipo de alto peso molecular, o conteúdo máximo de calor que deve ser removido para cada grama de material injetado é 692 Joules (J). Na faixa de temperatura indicada, o calor específico é aproximadamente 3640J/kgK. Para PEMD uma tempe-ratura de 170°C, ou 338°F, pode ser usada; neste caso, a quantia máxima de calor que deve ser removida é 582 J para cada grama de material injetado. É bastante comum se utilizar um perfil de temperatura de pouca inclinação para se obter uma plastificação rápida e para evitar a danificação do material por cisalhamento. O objetivo deve ser produzir a uma temperatura final da massa mais baixa possível dentro da faixa indicada. Para PEAD de alto peso molecular, a faixa de temperatura da massa pode ser de 180 até 220°C (356-428°F). Para PEMD a temperatura da massa pode ser de 170 a 180°C (338-356°F), porém nunca maior do que 220°C. Quando as temperaturas da massa são muito altas, o parison pode ser extremamente brilhante, possuir uma superfície aderente, soltar fumaça e alongar excessivamente. Quando as temperaturas da massa são muito baixas, o parison pode ficar desfigurado e/ou possuir um acabamento áspero da superfície. Por isso é importante observar que a temperatura da massa é a mais significativa; aquelas indicadas na Tabela 12 são apenas ajustes iniciais sugeridos. As temperaturas do óleo hidráulico, do bloco do funil e do material também não devem variar excessivamente. O controle da temperatura do molde é muito importante, e por este motivo estas temperaturas devem ser verificadas regularmente. INÍCIO DE OPERAÇÃO. Não existem problemas especiais no início de operação com PEAD. Siga os procedimentos indicados para PEBD, tomando cuidados para que o material não entre em estado de plastificação na zona de alimentação, antes do início da extrusão, e mantendo as temperaturas em baixos valores até a região do início da rosca. FIM DE OPERAÇÃO. O fim de operação também não deve apresentar problemas especiais, porém para a limpeza da extrusora e do cabeçote é útil efetuar uma purgação com PEBD. Para evitar oxidação deixe o polímero no equipamento de extrusão e reduza as temperaturas o mais rápido possível, quando existir a intenção de iniciar a operação novamente, mais tarde, sem limpar o equipamento no período de descanso. REPROCESSAMENTO. Na utilização de material recuperado, é recomendado que até 25% do mesmo sejam misturados com o material virgem. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. Este material não pode ser jacoplado a outro do mesmo tipo pela utilização de solventes. Devido a sua superfície inerte e inaderente, também não pode ser colado com muito sucesso por adesivos, a não ser com adesivos de contato, ou de fusão a quente. Quando a superfície é polarizada, por exemplo, utilizando uma chama ou uma descarga elétrica, o material pode ser juntado com metais, usando epóxis ou adesivos nitrilo-fenólicos; este tratamento também melhorará a possibilidade de
impressão. A aplicação de chama é bastante popular; para assegurar uma adesão satisfatória, a tensão da superfície após o tratamento deve ser menor que 44 MN/m; isto é possível pela utilização de uma chama oxidante em temperaturas acima de 1000°C; os tempos de contato são muito curtos, aproximadamente alguns centésimos de segundo. O material pode ser soldado normalmente por técnicas como placa ou sapata quente. A usinagem deste plástico é difícil devido a sua natureza macia e elástica. Não aplique muita pressão na usinagem para evitar a distorção do material.
OUTROS COMENTÁRIOS. Os efeitos das alterações no peso molecular, densidade e distribuição de peso molecular (MWD) são os seguintes: Propriedade:
Um aumento do seguinte causará: MFR Densidade MWD Pseudoplasticidade Aumenta Limite de escoamento Aumenta Resistência à ruptura Diminui Aumenta Elongação na ruptura Diminui Diminui Resistência ao impacto Diminui Diminui levemente Diminui Módulo Aumenta Transparência Diminui Resistência à carga a longo prazo Aumenta Resistência ao fraturamento (ESCR) Diminui Diminui Temperatura de amolecimento Aumenta Resistência da massa Diminui Aumenta Elasticidade da massa Diminui Aumenta Tendência de fraturamento da massa Diminui Diminui Brilho Diminui O PEAD pode ser reticulado por radiação de alta energia ou pela incorporação de peróxidos. A incorporação de negro-de-fumo possibilita um reforço destes materiais e aumenta a resistência à luz.
PRODUTOS TÍPICOS. Recipientes grandes ou tambores (por exemplo, com volume de 180 litros), brinquedos e componentes para automóveis (tanques de combustível e spoilers) são aplicações típicas, produzidas pela moldagem por extrusão e sopro com acumulação. O PEAD é utilizado nestas aplicações devido a sua alta resistência ao impacto e devido ao fato de que pode manter as propriedades em baixas temperaturas, por exemplo, a 18°C negativos. Uma falha da resistência ao impacto pode ocorrer quando existe uma área fraca localizada ou uma concentração de tensões, que podem ser causadas por mudanças abruptas de seção, linhas de soldas, linhas do cabeçote, linhas do molde ou falta de homogeneidade. Para se obter as propriedades desejadas no produto acabado (por exemplo, resistência ao impacto e rastejamento), muitas vezes é necessário usar um material de alto peso molecular, conhecido como APM PEAD ou PEAD APM. A maioria dos PEAD’s comerciais possuem pesos moleculares na faixa de 50.000 até 250.000. O peso molecular de APM é mais alto; em torno de 250.000 até 1 milhão. Os materiais de ultra alto peso molecular (conhecidos como UAPM-PEAD ou PEAD-UAPM), possuem pesos moleculares acima de 1
milhão. Estes materiais possuem excelentes propriedades, porém são muito difíceis de moldar. Existe uma aplicação grande para materiais do tipo APM na fabricação de recipientes para o transporte de produtos perigosos, pelo processo de AEBM. Certas especificações são estabelecidas para estes recipientes, por exemplo, o recipiente deve ter um desempenho satisfatório (não deve vazar) em testes de queda, estanqueidade, pressão e empi-lhamento. Estes testes são muito exigentes e envolvem testes de queda em baixas tempe-raturas, por exemplo, a -18°C. Tipos de menor peso molecular que os de APM podem ser conhecidos como PEAD de médio peso molecular (MPM PEAD), e estes copolímeros tendem a ser utilizados para recipientes menores, abaixo de 20 litros, onde as resistências ao impacto em baixas temperaturas não são necessárias e onde a facilidade de processamento é requerida. PEAD de médio peso molecular é utilizado para produzir uma grande série de recipientes e frascos. Exemplos: (a) recipientes para cosméticos, como, talco e após barba, (b) detergentes e frascos para amaciantes de roupa, (c) recipientes para óleo e fluidos anti-congelantes, (d) recipientes para produtos químicos domésticos, por exemplo, desinfetantes, (d) recipientes para produtos ou produtos químicos de jardinagem, como, frascos para pulverização. O material é utilizado porque tem aparência atraente, possui boa resistência à quebra sob tensões ambientais (ESCR) e estabilidade dimensional. Materiais plásticos podem ser produzidos de tipos biodegradáveis, por exemplo, pela utilização de aditivos ou pela fabricação de polímeros especiais. Mediante a copolimerização de etileno com monóxido de carbono é possível produzir um material biodegradável; o aumento do conteúdo de monóxido de carbono resulta em maior fragilidade. Este material pode ser feito mais biodegradável do que papelão.
PP TERMO QUÍMICO ABREVIAÇÕES TERMOS ALTERNATIVOS Polimetiletileno. ALGUNS FORNECEDORES Amoco Apryl Atochem Bamberger Polymers BASF BP Huls Chemie Linz DSM Eastman El Paso Himont
Polipropileno PP; PPR; PPN; PP-H; PP-K; PP-C; PP-HO; PP-CO (também usado sem hifenização) Polipro; Polipropileno; Poli(propileno);
NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Amoco PP Apryl Lacqtene P Bergaprop Novolen Napryl Vestolen P Daplen PP Stamylan P Tenite Rexene Moplen
Himont Hoechst ICI Laporte Industries Neste Petrofina Phillips Petroleum Ltd. Schulman Shell Soltex Solvay Statoil
Valtec Hostalen PP Propathene Eltex P Neste PP Finaprop Marlex Polyflan Shell PP Fortilene Eltex P Statoil PP
PROPRIEDADES DO MATERIAL. Pela utilização de catalisadores do tipo Ziegler Natta, o PP (principalmente PP isotáctico) pode ser produzido do monômero propileno, isto é, um homopolímero formado de cadeia longa (PP-H ou PPH), possui grupos laterais ordenados de forma estereotípica (todos os grupos de metil estão dispostos de um lado da cadeia). O PP-H, como o PE, é um plástico linear de hidrocarbonetos, porém é mais rígido, duro e possui um ponto mais alto de plastificação (PP isotáctico puro não é fabricado comercialmente como material de moldagem; este material tem um ponto de plastificação maior que 170°C, e uma densidade de aproximadamente 0,91). PP-H possui alta resistência e rigidez, porém baixa resistência ao impacto a entalhes. O material fica muito quebradiço em aproximadamente 0°C e por este motivo copolímeros de bloco com etileno, muitas vezes, são preferidos (são fabricados tanto copolímeros aleatórios, com 1 a 4% de etileno, como copolímeros de bloco, que contém proporções mais altas de etileno). Os copolímeros do bloco etileno-propileno estão sendo usados tradicionalmente no lugar de homopolímeros. Estes materiais de copolímeros de bloco podem ser conhecidos como polialómeros, ou copolímeros de propileno e estão sendo referidos como PP, ou PP-K, ou PP-C, ou ainda como PP-B. O “K” simplesmente significa copolímero e é usado invés de “C”, devido ao fato, que em alguns círculos “C” pode significar cloração. PP-B significa copolímero de bloco. Por este motivo o termo PP pode apresentar tanto um homopolímero, como um copolímero (PP-H e/ou PP-K e/ou PP-B). Os copolímeros possuem uma temperatura mais baixa de distorção ao calor (HDT), menor transparência, menor brilho e menos rigidez, porém maior resistência ao impacto. Um aumento da proporção de etileno possibilitará maior maciez e rigidez. PP (isto é, PP-H e PP-K) pode ter uma dureza de aproximadamente 90 na escala RockwellR, uma densidade de 0,90 g/cm3, um ponto de amolecimento Vicat de apro-ximadamente 150°C e uma temperatura de distorção ao calor de aproximadamente 100°C (copolímeros aleatórios possuem valores mais baixos). Os produtos moldados podem resistir às água fervendo e esterilização por vapor, e não estão sujeitos a problemas de quebra sob tensões ambientais (ESCR); a temperatura máxima de serviço está acima de 100°C, por exemplo, 110°C. As propriedades de isolamento elétrico são boas e é possível uma superfície de alto brilho, resistente a riscos. PP pode ser modificado extensamente pela adição de fibras de vidro, cargas minerais, borrachas termoplásticas ou uma combinação destes materiais. A rigidez, dureza e a temperatura de distorção ao calor de PP podem ser melhoradas significativamente, por
exemplo, pela agregação de talco. A incorporação de borracha melhora a resistência ao impacto em baixas temperaturas (tanto em PP-H como em PP-K) com alguma redução de rigidez. O desenvolvimento de PP e a criação de novos mercados é um processo contínuo devido à versatilidade deste material. Uma nova tecnologia de polimerização permite a produção de tipos macios, polimerizados diretamente, que competem com o PP modificado com elastômeros (RRPP). Valtec é um material do tipo PP que não é sujeito ao comportamento térmico tradicional de massas compostos de PP. As partículas esféricas (1 até 4 mm) são revestidas na superfície após a produção e elas entram em estado de fundição mais rápido, porque não são cristalinas (em estado fornecido). Copolímeros aleatórios estão sendo utilizados para aplicações de moldagem por sopro, por serem materiais transparentes com alto brilho e ter um ponto de amolecimento Vicat (VST) de aproximadamente 128°C (uns 20°C mais baixo do que PP-H). A resistência ao teste de queda é mais alta, porém a resistência ao empilhamento é mais baixa, porém estes materiais são um pouco mais caros que os tradicionais.
FACILIDADE DE FLUXO. Materiais para a moldagem por extrusão e sopro podem possuir uma taxa de fluxo (MFR 230°C/21,6 N ou 2.16 kg) entre 0,4 e 4. Os valores mais baixos se re-ferem a materiais com alta resistência ao impacto, e os valores mais altos a materiais com características de facilidade de fluxo. Um aumento do peso molecular de PP (diminuição do MFR) reduz a resistência à ruptura e à rigidez, porém aumenta a resistência ao impacto, pelo fato, de que um material de alto peso molecular é mais difícil para cristalizar. Este material é mais sensível à temperatura e ao cisalhamento do que PE. O PPK é mais tenaz do que o PP-H com a mesma taxa nominal de fluxo. Estes materiais oferecem vantagens para aplicações em baixas temperaturas. Eles são mais utilizados na moldagem por sopro, apesar dos copolímeros aleatórios transparentes terem futuro promissor; a taxa de fluxo de tais materiais está em torno de 0,7 a 1,4. RESISTÊNCIA. PP é resistente a uma grande variedade de solventes e líquidos orgânicos comuns. A resistência a água quente e a produtos químicos é excelente. Os materiais de moldagem somente são dissolvidos em temperaturas elevadas, por exemplo, por hidrocarbonetos aromáticos como o xileno, e são pouco afetados por soluções aquosas, inclusive ácidos e álcalis relativamente fortes. Devido ao inchamento em temperatura ambiente não é recomendado ser utilizado com hidrocarbonetos aromáticos (benzeno) e hidrocarbonetos clorados (tetracloreto de carbono, clorobenzeno, clorofórmio e tricloroetileno). Também fica inchado com ésteres (DBP ou DOP), éteres (éter dietílico), asfalto, óleo de cânfora e vários agentes oxidantes aquosos (por exemplo, ácido nítrico diluído e permanganato de potássio). FALTA DE RESISTÊNCIA. PP não é resistente a ambientes externos, exceto quando protegido mediante, por exemplo, negro-de-fumo ou estabilizadores para luz ultravioleta. O mate-rial é dissolvido por hidrocarbonetos aromáticos e clorados em temperaturas elevadas, em torno de 85°C, e degradado por agentes oxidantes fortes, como óleum e ácido nítrico fumegante (especialmente quando quente). Altas temperaturas e contato com cobre ou ligas cuprosas causarão uma decomposição rápida, porém existem certos tipos de estabilizantes
que contém térmicos para reduzir efetivamente este problema de degradação. Este material não é tão resistente à oxidação como PE.
DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. Materiais tradicionais para moldagem são materiais termoplásticos semicristalinos translúcidos com uma densidade de 0,9 g/cm3. O material (sólido sem carga) flutuará tanto em água como numa solução de cloreto de magnésio saturado. Também flutuará em isoforeno, mas afundará numa mistura de 80:20 (por volume) de álcool e água. A cor natural deste material é um branco marfim translúcido. Os componentes normalmente têm um toque duro e seco; alguns podem ter um acabamento de alto brilho (melhor do que PEAD neste aspecto). Faces moldadas não podem ser riscadas ou arranhadas com facilidade e os produtos são praticamente inquebráveis, caso não sejam cortados. Copolímeros aleatórios são materiais transparentes mais macios e com ponto de amolecimento mais baixo. Quando este material é aquecido numa chama, ele amolece e funde em aproximadamente 170°C (tipos PP-K ou PP-H), queimando facilmente com uma chama azul pouco luminosa, de pontas amarelas. Existirão poucos resíduos e cintilação; pingos acesos serão formados em conjunto com um odor parecido com cera. Quando aquecido na ausência de uma chama, o material fundirá em aproximadamente 170°C e a decomposição começará em torno de 300°C, com a evolução de hidrocarbonetos de baixo peso molecular. Eles podem ser acesos por chama ou uma fonte de calor, e uma vez aceso o material continuará queimando (mesmo se a fonte de calor for removida); a queima é acompanhada por pingos derretidos acesos. Este material pode ser distinto de outras poliolefinas por sua dureza, densidade e alto ponto de fusão. O PEBD possui um ponto de fusão de 110 a 125°C; PELBD de 115 a 128°C; PEAD de 130 a 135°C e PP um ponto de fusão de 165 a 175°C. O PP isotáctico puro, mesmo não sendo produzido comercialmente como material de moldagem, possui um ponto de fusão maior que 170°C e uma densidade de aproximadamente 0,91. PP isotáctico é insolúvel em heptano ou outros hidrocarbonetos (como xileno), enquanto PP atáctico é solúvel. A porcentagem de material insolúvel em heptano é conhecida como índice isotáctico e é utilizado para qualificar os graus de PP, junto com a taxa de fluxo. COLORAÇÃO. Como a cor natural deste material é um branco-marfim translúcido, é possível a coloração numa série de cores. Sendo um material termoplástico semicristalino, a produção de artigos transparentes normalmente não é possível, a partir de PP tradicional (PP aleatório é muito mais transparente). Os melhores resultados pode ser obtidos com materiais completamente compostos. A utilização de corantes secos e masterbatches pode apresentar muitas vezes a aparência de faixas listradas, por problemas de dispersão. Quando vários sistemas de coloração estão sendo empregados, é recomendado tentar igualar o tamanho das partículas ou forma granular do polímero, com o do sistema de coloração. Deve-se utilizar, por exemplo, corantes concentrados de pó ou corantes secos, em conjunto com PP em forma de pó, e masterbatches com tamanho de partículas similares aos granulados do plástico, em caso de uma forma de alimentação por grãos. Mas, nem sempre é o caso. O uso de PP em forma de pó em conjunto com um corante seco pode necessitar de um tempo de mistura bastante prolongado (até 1 1/2 horas), para dispersar o corante adequadamente.
Certos tipos de pigmentos azuis e verdes (por exemplo, tipos ftalocianinas) podem aumentar o grau de cristalinidade num produto moldado de PP. Este efeito aumenta as propriedades de rigidez do PP, porém reduz a resistência ao impacto e pode causar uma deformação do produto durante a refrigeração. Quando PP é utilizado em aplicações de ambiente externo, ele necessita de alguma forma de estabilização contra raios ultravioletas. Um negro-de-fumo bem disperso na concentração de 2,5% é particularmente indicado para ambas as funções, isto é, coloração e proteção a intempéries. Em geral as cores opacas também podem oferecer alguma proteção para o PP contra os efeitos de intempéries, porém elas não oferecem a mesma proteção que o negro-de-fumo. Estabilizantes contra raios UV baseados em níquel não devem ser usados em conjunto com pigmentos que contém traços sulfúricos na formulação, de-vido à possibilidade de descoloração do corante. O grupo mais comum de pigmentos que reagem desta maneira são os tipos de amarelo, laranja e vermelho baseados em cádmio. A utilização do estabilizante de luz da classe de aminas (HALS) evita a ocorrência desses problemas de descoloração. Vários tipos de masterbatches sólidos são utilizados com PP, como aqueles baseados em PE, em PP e o tipo universal. Altos níveis de adição (3% ou mais) de masterbatches baseados em PE podem resultar na fraqueza da solda e separação de camadas, devido à falta de dispersão ou homogeneidade do PE no PP. Níveis típicos de concentração, como 1 até 2% são mais apropriados. Uma concentração do nível de masterbatch do tipo universal de 1 até 2% também é recomendada, caso contrário, podem ocorrer problemas similares àqueles encontrados com masterbatches baseados em PE. Na utilização de um de PP com alta taxa de fluxo pode ser necessário PP masterbatches especiais para assegurar que seja obtida a densidade correta da cor; estes normalmente são produzidos à base de um polímero de PP com a mesma taxa de fluxo do material de moldagem.
MANUSEIO DE MATERIAL. Este material é disponível tanto em forma de pó, como em forma de grãos e, normalmente, é estabilizado para proteger o material contra decomposição ou degradação durante o processamento; PP possui maior tendência à oxidação do que PEAD. Este plástico absorverá aproximadamente 0,02% de água em 24 horas na temperatura ambiente. Isto significa, que uma secagem normalmente não será necessária. Caso o material absorva uma pequena quantidade de umidade devido a um armazenamento prolongado, é recomendado secá-lo num forno de ar quente por 2 horas, a 80°C (176°F). Este tempo pode ser reduzido na utilização de temperaturas mais altas, por exemplo, 1 a 2 horas com 105°C (203°F), ou pela secagem num dessecador por 1 a 1 1/2 horas, na temperatura de 90°C (194°F). Quando o material contém negro-de-fumo ou um retardante de chamas, a absorção de uma certa quantia de água é provável, se o material foi exposto a mudanças abruptas de temperaturas ou foi armazenado por um longo tempo. Adote uma estratégia rigorosa de controle de circulação (o que entra primeiro, sai primeiro), e caso contrário, efetue uma secagem. Quando aparecer apenas um pouco de água condensada na superfície do granulado, o uso de um funil aquecido pode ser suficiente. Funis de alimentação por gravidade são adequados para grãos, porém material em pó pode formar pontes. Isto pode ser resolvido pelo uso de funis de alimentação forçada, por vibração ou agitação do material.
MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Este material pode ser moldado por sopro, utilizando-se as seguintes técnicas: moldagem por extrusão e sopro (EBM), por extrusão e sopro com acumulação (AEBM), por injeção e sopro (IBM), por extrusão e sopro com estiramento e pelo processo de moldagem por injeção e sopro com estiramento. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. O comprimento dos canhões no processamento de PP deve ser entre 20 e 33 vezes o seu diâmetro, de preferência pelo menos 24D. As roscas são projetadas com uma taxa de compressão de 3:1, como indicado na tabela a seguir. DIMENSÕES TÍPICAS DE ROSCAS Zona Comprimento
Profundidade
Alimentação Compressão Equilíbrio Mistura
0,13D transição 0.04D 0.04D
10D 5D 6D 3D
A largura do filete da rosca normalmente é 0,1D e o passo é 1D; isto resulta num ângulo de inclinação do filete de 17,7°. A rosca e o canhão devem ser fabricados de um aço nitretado; às vezes um revestimento de aço resistente ao desgaste é utilizado. PP possui menor condutividade térmica do que o PEAD, é importante que o calor seja introduzido de forma bastante uniforme. Por este motivo, algumas roscas utilizadas para PP possuem elementos de mistura/cisalhamento num estágio anterior. Com roscas relativamente curtas de pequeno até médio diâmetro, é necessário dar atenção especial a um controle rigoroso de temperatura do sistema. Pela utilização de um perfil de temperatura de pouca inclinação ou até revertido, podem ser obtidas melhores produções e maior resistência da massa. Para uma produção maior, é recomendada a utilização de extrusoras com um inserto ranhurado e refrigerado na zona de alimentação do canhão. Estas extrusoras podem apresentar um rendimento maior do que 80%, em comparação com uma máquina convencional do mesmo tamanho. O canhão possui uma relação de L/D de aproximadamente 30:1. Ranhuras de uma profundidade de 4 mm (0,16”) são dispostas num espaçamento de cerca de 33 mm (1,25”) na parte interna da zona de alimentação do canhão. É muito importante manter a seção ranhurada bem refrigerada (veja PEAD). Na mudança de material, de PEAD para PP, a produção pode cair bastante; a densidade a granel de PP é menor (0,51 g/cm3 contra 0,54 g/cm3). Com uma rosca convencional a produção pode cair em 25% e com uma máquina de canhão ranhurado a produção pode ser 10% mais baixa. Quando estes materiais são plastificados, a suas densidades são parecidas (1,76 g/cm3), por este motivo a profundidade da zona de equilíbrio deve ser a mesma.
CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. PP em estado quente é decomposto ou degradado pelo contato com cobre e suas ligas. Portanto, tome cuidado para assegurar que este material não seja utilizado em forma de bronze ou latão. Utilize um cabeçote previsto para o processamento de poliolefinas, por exemplo, para PEAD que possui ilhas deslocadas. Para gerar pressão dentro do cabeçote e fazer a junção do fluxo separado pelas ilhas, a área transversal da fenda de saída deve ser reduzida para aproximadamente 1/5 do máximo. O
comprimento da parte reta de saída deve ser em torno de dez vezes o valor da fenda do bocal.
CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. Devido à firmeza de PP, o uso de facas quentes é mais recomendado do que facas frias (em temperaturas de aproximadamente 300°C). Para evitar um colapso do parison, o mesmo pode ser préinflado antes de entrar no molde; isto é muito útil com PP, e para minimizar um alongamento do parison é recomendado usar um material de alto peso molecular (baixo índice de fluxo). A taxa de expansão do parison deste material está na faixa de 1,1 a 1,4, enquanto no PEAD esta faixa gira em torno de 1,5 a 2,1. TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. Com maior tendência à oxidação do que o PEAD e menor condutividade térmica, é importante equilibrar a extrusora com a estação de sopro, considerar a sensibilidade ao calor e minimizar a estagnação do material dentro da extrusora. CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO/INJEÇÃO. Como este material possui um alto conteúdo de calor, é recomendado que a capacidade de injeção não seja maior do que 75 a 80% da capacidade máxima, porém uma capacidade mínima abaixo de 30% também não deve ser utilizada, para evitar problemas de tempos excessivos de permanência. Em geral, tempos prolongados de permanência são encontrados muitas vezes em áreas de moldagem, causando mais problemas por decomposição ou degradação do que qualquer outro. Isto é provocado por um equilíbrio inadequado entre a extrusora e a estação de sopro. Em comparação ao PEAD, a capacidade de plastificação requerida será a mesma ou menor; a aplicação necessária de calor é similar, porém, como os produtos feitos de PP podem ser mais leves e finos (por causa da maior rigidez do material), a capacidade de plastificação pode ser menor. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. Este é um material termoplástico semicrista-lino, portanto o encolhimento é alto. Está na faixa de 0,018 mm/mm, ou polegada/polegada, isto é 1,8%, e pode chegar a 2,5%, em seções mais grossas. O material apresenta um encolhimento mais uniforme do que PEAD; a diferença de encolhimento em direções diferentes normalmente pode ser ignorada, ela é pequena, por exemplo, 0,2%. Aproximadamente 85% do encolhimento total acontece nas primeiras 24 horas; do restante, 98% acontece na primeira semana, e o resto pode levar até 3 meses. Quando os produtos moldados são colocados em água fervendo, o encolhimento pode terminar em 1 hora. Como o encolhimento é diferente do de PEAD (em PEAD é 25% maior), novos insertos de molde podem ser necessários, caso este molde fosse previsto para PEAD. Uma alteração da temperatura do molde pode alterar o grau de cristalinidade indicado pela densidade, e isto tem um grande efeito nas propriedades; o aumento do encolhimento fornece um material mais duro e menos permeável. As temperaturas do molde normalmente estão na faixa de 20 a 40°C (68-104°F), porém moldes bastante frios estão sendo usados para a produção de artigos de parede fina para embalagens. O valor de tempera-turas diferentes deve ser lembrado, para auxiliar a produção de produtos moldados isentos de distorção; esta técnica também pode corrigir um certo grau de empenamento.
Produtos de alto brilho podem ser fabricados a partir de moldes altamente polidos, porém será necessária uma ventilação extremamente eficaz. Em geral é melhor utilizar moldes com cavidades jateadas com areia, ou polidos com lixa fina; um molde cromado com polimento de alto brilho realça qualquer defeito de superfície. Estes acabamentos ajudam na ventilação do molde. Furos de ventilação com um diâmetro de 0,2 a 0,3 mm devem ser colocados nas áreas onde existe um enclausuramento de ar. Como o PP é sensível a entalhes, os tipos de acabamento texturizado usados para os componentes moldados devem ser escolhidos cuidadosamente. Apesar de um acabamento texturizado disfarçar falhas ou marcas de superfície, ele pode reduzir as propriedades de impacto dos artigos (dependendo da profundidade e do estilo de texturização). A existência de uma superfície texturizada pode causar os efeitos de entalhes, a falha pode ocorrer caso o componente leve um batida do lado oposto ao entalhe (do lado não texturizado). Com a finalidade de obter uma rebarbagem consistente, cantos de corte afiados e grandes forças de fechamento serão necessárias, uma vez que durante o estágio de corte um estiramento e uma refrigeração estão ocorrendo, portanto a dureza e a rigidez do PP crescem rapidamente. A largura dos cantos de corte pode ser a metade, ou um terço daquela utilizada para PEAD, por exemplo, 0,2 a 0,5 mm (0.008-0,02”), uma vez que PP pode ser soldado mais facilmente do que PEAD. Na produção de artigos de parede fina, a colocação de uma área plana deve ser evitada, ao invés disso deve ser usada uma área com inclinação de 20 a 40°, de 2 a 4 mm de largura. A força de fechamento deve estar em torno de 16 kg/mm, em comparação com 12 kg/mm para PEAD. A separação pode ser realizada pelo uso de um movimento lento de prensagem, seguido por um aumento da velocidade de fechamento no último estágio. Caso uma estampagem fora do molde seja utilizada, a força de corte deve ser de aproximadamente 16 kg/mm. O pino de sopro deve ser bem refrigerado e possuir um superfície jateada com areia; a refrigeração evitará a adesão do PP ao pino. Cuidados especiais serão necessários na utilização de insertos de latão no molde, dadas as possibilidade de degradação do PP (este material contém um alto teor de cobre). Caso insertos de latão sejam usados, é preferível revesti-los de materiais similares àqueles usados com insertos de aço, por exemplo, de níquel. A maioria dos insertos devem ser desengraxados e preaquecidos (até 120°C), antes de serem colocados no molde. TEMPO DE CICLO. Os tempos de ciclo são similares àqueles no processamento de PEAD; a condutividade térmica menor de PP pode ser compensada pelas temperaturas mais altas de desmoldagem. Por ser maior a rigidez deste tipo de material é possível reduzir a espessura de parede do produto significativamente e melhorar o tempo de ciclo.
CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR . Uma temperatura do molde su-gerida é 30°C (faixa de 20 a 40°C, isto é, 50 a 104°F). Caso uma temperatura da massa de 210°C seja usada, a quantia máxima de calor a ser removida para cada grama de material injetado é 527 Joules (J). Na faixa de temperatura indicada, o calor específico é de aproximadamente 2930 J/kgK. Observe que a temperatura da massa é a mais importante; as temperaturas indicadas na Tabela 12 são apenas ajustes iniciais sugeridos. As temperaturas do óleo hidráulico, do bloco do funil e a temperatura do material alimentado, também não devem variar
excessivamente. O controle da temperatura do molde é essencial, por isso verifique-o regularmente. A temperatura da massa pode ser medida no bocal ou pela técnica de injetar o material ao ar, e deve estar na faixa de 190 a 210° (374-410°F). Acima de 230°C (446°F) podem existir problemas com a estabilidade do parison, e abaixo de 190°C a massa provavelmente não será homogênea. A tabela a seguir indica os ajustes de temperaturas para tipos diferentes do material.
Material
PP-H PP-H PP-CO
Taxa de fluxo (230°C/2,16kg) Zona 1 (temperatura) Zona 2 (temperatura) Zona 3 (temperatura) Adaptador Cabeçote Bocal Molde
0,9 190 200 205 210 220 210 30
0,3 205 220 235 230 230 230 30
0,4 180 180 19 200 200 200 30
As temperaturas necessárias para um copolímero aleatório são aproximadamente 10°C mais baixas, do que aquelas para um copolímero de bloco (seqüencial).
INÍCIO DE OPERAÇÃO. PP não apresenta operação. Apesar do fato de que este material polietilenos, ele é extrudado em temperaturas extrusoras e cabeçotes não devem ser deixadas muito tempo, antes do início da corrida.
qualquer problema especial no início de é termicamente menos estável do que os mais altas. Se existir PP no sistema, as paradas em temperaturas de operação por
FIM DA OPERAÇÃO. Na ausência de ar, o PP é relativamente estável termicamente e ,em geral, não é necessário efetuar uma purgação com outros materiais. Para fins de limpeza, o PP pode ser queimado, possibilitando que os gases produzidos sejam aspirados por exaustores. Não utilize ferramentas de cobre para a limpeza, elas podem deixar traços de cobre num processamento posterior de PP, acelerando a deterioração deste material. REPROCESSAMENTO. Quando este material estiver sendo recuperado, recomenda-se que até 25% de mesmo sejam misturados com material virgem. Caso o material tenha sido reciclado muitas vezes ele pode degradar. Isto é identificado por uma diminuição da taxa de fluxo, um aumento de fragilidade, odor excessivo nos produtos e sinais de decomposição, por exemplo, marcas ou faixas queimadas no produto. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. Produtos moldados de PP podem ser decorados pela colocação de etiquetas, folhagem à quente, serigrafia e impressão offset etc. A área de impressão deve ser submetida a um tratamento preparatório. A adesão da tinta de impressão pode ser melhorada pela aplicação de chama ou um tratamento do tipo efeito corona; a
aplicação de chama é comum, porque é simples e barata. Recentemente foram desenvolvidos certos tipos de primer para preparar a superfície para a impressão. Eles também são úteis na metalização de PP por vácuo. O material não pode ser juntado com material do mesmo tipo por solventes, porque não é solúvel à temperatura ambiente. Apesar do fato que uma soldagem a quente é possível, será uma operação difícil devido à alta temperatura de fundição. Ocasionalmente o PP é coextrudado junto com PEBD, que age como camada soldável por calor. Os produtos de PP podem ser usinados com facilidade com ferramentas afiadas; o calor produzido pode ser removido mediante fluidos normais de corte. Devido a sua superfície inerte e inaderente é difícil colar com o uso de adesivos; bons resultados foram obtidos na utilização de adesivos através da fundição a quente. Quando a superfície é polarizada pela utilização de uma chama ou uma descarga elétrica, este material pode ser juntado com metais mediante epóxis ou adesivos nitrilo-fenólicos.
OUTROS COMENTÁRIOS. PP reforçado com fibras de vidro pode ser moldado por extrusão e sopro. Este material possui maior rigidez e estabilidade térmica, do que outros tipos sem reforço, porém o desgaste das extrusoras é bem maior no seu processamento. PP com carga de borracha também já foi moldado por extrusão e sopro; o material é manuseado de modo similar a PP-CO. Possui massa de boa resistência e expansão no bocal. É possível obter produtos bastante brilhantes a partir do PP. O brilho pode ser me-lhorado ainda pelo uso de ceras baseadas em PP. O PP pode tolerar a adição de até 2% de cera, sem uma perda notável de propriedades. Estas ceras também podem ser utilizadas para controlar as propriedades de fluxo no emprego de material recuperado. A transparência de PP pode ser aperfeiçoada pelo uso de agentes de nucleação, isto é, copolímeros aleatórios. Agentes de nucleação, particularmente ativos, são metais alcalinos ou os sais de alumínio de ácidos aromáticos ou carboxilas, como benzoato de alumínio. PRODUTOS TÍPICOS. São fabricados de PP recipientes com volumes de um, três, quatro e cinco litros para óleo de motor. Um tamanho de frasco de 5 litros pode necessitar de 180 gramas de PP e possibilitar uma resistência ao empilhamento de 1000N. Uma quantidade de material de 260 g de APM-PEAD seria necessária, se o mesmo frasco fosse feito deste material. Aplicações industriais representam uma parte considerável do mercado para PP, incluindo a fabricação de componentes para carros, situados embaixo do capô, dutos de ar para automóveis, tanques de expansão, revestimentos para caldeiras e painéis de aquecimento solar. Para obter uma massa elástica, que é útil na moldagem por sopro destes componentes, é necessário utilizar um material de alto peso molecular com uma distribuição ampla mesmo. Devido a sua inércia química, alta rigidez e resistência a temperaturas relativamente altas, o PP é utilizado para recipientes (tanto monocamada como multicamada) que são enchidos a quente, pelo fato de que PP dá maior rigidez estrutural. Quando submetidos a uma orientação biaxial, os produtos de PP moldados por sopro possuem boa tenacidade e propriedades óticas transparentes. Para este tipo de reci-piente existe um grande mercado (veja o capítulo sobre OPP). Os copolímeros aleatórios de PP (conhecidos às vezes como polímeros estatísticos) são um grupo de termoplásticos baseados em poliolefinas que possuem tenacidade, flexibilidade e transparência; aspectos importantes, principalmente para a moldagem por sopro. Estes
materiais oferecem resistência química e propriedades de barreira de PP-H, porém possuem um ponto de plastificação mais baixo. O desenvolvimento e a aplicação desta classe de materiais ajudaram a transformar o PP num material de sopro da maior importância. Estes materiais contém de 1,5 a 7% de etileno por peso e a sua estrutura é similar àquela de PP isotáctico, porém com inserção aleatória de unidades de etileno. Estas unidades não são inseridas em blocos; se 7% de etileno fossem inseridos em unidades individuais, o ponto de plastificação estaria em torno de aproximadamente 66°C (150°F). Estas inserções destróem a estrutura cristalina e dão tenacidade. Os pontos de plastificação de tipos comerciais estão na faixa de 121 até 152°C (250-305°F). A transparência destes materiais pode ser melhorada por agentes de nucleação, e eles são processados pela moldagem por extrusão e sopro (produtos de monocamada e multicamada), moldagem por injeção e sopro e moldagem por estiramento e sopro. Os artigos são utilizados para a embalagem de produtos farmacêuticos, como também para frascos de multicamada enchidos a quente, na embalagem de alimentos. Estes produtos possuem transparência e propriedades de barreira contra vapores úmidos para a embalagem de medicamentos. Também possuem boa rigidez e resistência ao calor para aplicações de enchimento a quente, e alta resistência ao impacto para o uso em aplicações de refrigeração. Copolímeros aleatórios foram utilizados para produzir itens de parede dupla com dobradiças ativas, por exemplo, caixas para ferramentas. Estes produtos são fabricados pela técnica de sopro por agulha e as dobradiças são formadas inicialmente por compressão saliências no molde comprimem o parison. Imediatamente após a moldagem o produto deve ser submetido a flexões várias vezes para desenvolver as dobradiças. Estes materiais não branqueiam sob tensão e são resistentes ao impacto; o produto é mais barato de se produzir do que pela moldagem por injeção.
UPVC OU PVC-U Polivinilclorida sem plastificação TERMO QUÍMICO UPVC; PVC-U; RPVC ABREVIAÇÕES PVC sem plastificação; Cloreto de polivinila sem TERMOS ALTERNATIVOS plastificação; PVC rígido; PVC duro; também conhecido como poli (vinilcloreto) ou poli (monocloroetileno). ALGUNS FORNECEDORES NOMES OU MARCAS COMERCIAIS Atochem Lacqvyl BASF Vinoflex/Vinidur E.V.C. Corvic (polímeros e copolímeros) E.V.C. Prima (ligas de PVC) Goodrich BF Chemical Geon Hoescht Hostalit Huls Vestolit Laporte Industries Benvic IR LVM Neste Neste PVC Norsk Hydro Polimers Hyvin Schulman Polyvin Shell Rovin
Solvay Wacker Chemie
Benvic IR Vinnol
PROPRIEDADES DO MATERIAL. O termo “sem plastificação” significa que não existem agentes de plastificação no material de moldagem, porém não significa que não existem aditivos misturados com o material plástico cloreto de polivinila (PVC). O uso de aditivos é essencial na tecnologia de PVC, sem eles o plástico seria inútil, porque não poderia ser processado. Alguns aditivos também podem realçar as propriedades do PVC básico e permitir a sua utilização numa série maior de aplicações. Os problemas associados ao uso de aditivos são maiores em aplicações de moldagem por sopro, pelo fato desses produtos serem utilizados muitas vezes como recipientes para alimentos ou bebidas. Exemplos de aditivos necessários: I) Estabilizantes térmicos - baseados em misturas de cálcio/zinco, ou complexos de estanho. Óleo de soja epoxidizado em concentrações baixas é utilizado como componente em alguns sistemas estabilizantes. É importante assegurar que o composto contém estabilizante o suficiente para tornar praticável o reprocessamento, com a utilização de um nível desejado de material recuperado. II) Lubrificantes - tanto lubrificantes internos como externos são necessários. Estearato de cálcio é um exemplo de lubrificante interno, enquanto ceras sintéticas e ácidos de ésteres gordurosos são usados como lubrificantes externos. Pacotes de lubrificantes são formulados especialmente para a adaptação a uma combinação aplica-ção/máquina particular. O nível de utilização muitas vezes é mantido abaixo de 1%, para reduzir problemas de separação e perda de resistência ao impacto. III) Agentes auxiliares de processo - podem ser baseados em polímeros acrílicos. IV) Agentes modificadores de impacto - baseados em plásticos como ABS ou MBS. Estes aditivos são muito importantes e utilizados em altos níveis (aproximadamente 12%) em produtos sem orientação; eles possibilitam uma boa resistência ao impacto do produto. Cargas como argila da China não são utilizadas, muitas vezes, pelo fato dos produtos normalmente serem transparentes. Para proteger conteúdos sensíveis contra raios ultravioletas, um agente de filtração pode ser incorporado em algumas fórmulas. O material de PVC pode ser comprado como composto (significa que foi composto por fusão), ou misturado, por exemplo, mediante um misturador de alta velocidade e alimentado posteriormente para a máquina de moldagem ou pode ser misturado, composto e moldado na própria fábrica. Por este motivo, o material pode ser conhecido pelo nome do fabricante de um plástico similar ou pelo nome de um composto. Em geral a moldagem de compostos de PVC oferece melhores propriedades e ambiente mais limpo; compostos possibilitam uma boa consistência em densidade de alimentação e no fluxo do material. Estas propriedades, em contrapartida, significam uma produção maior e também um peso mais consistente do produto. A moldagem de misturas a seco oferece vantagens de custo, porém a produção destas misturas deve ser alta o suficiente, para justificar as instalações e os custos. Um dos maiores problemas no processamento de UPVC é a decomposição ou degradação da resina; o primeiro sinal disso é uma alteração de cor. Uma decomposição do material é causada por superaquecimento ou cisalhamento excessivo. Uma vez iniciada, a decomposição pode se espalhar rapidamente devido, por exemplo, à decomposição ocorrida por um dos produtos gerados (ácido hidroclórico), que catalisa a degradação
continuamente. Sendo um ácido, esta substância também ataca facilmente metais, como aço, causando cavações e corrosão; e também a formação de ferrugem pela remoção da camada de proteção em metais como aço comum. O efeito em seres humanos também não é benéfico, ao contrário, é muito nocivo. Apesar dos problemas, este material é utilizado freqüentemente, porque é relativamente barato, transparente, resistente a chamas, forte e rígido. A vantagem principal é a baixíssima absorção de água dos compostos, comparado ao PET. A resistência a produtos químicos é boa, por exemplo, o material possui boa resistência a óleo. Com a formulação correta, artigos transparentes podem ser produzidos com facilidade, quer dizer, usando estabilizantes apropriados, como os baseados em estanho, e equilibrando o índice de refração, por exemplo, do agente modificador de impacto com aquele do PVC. Também é possível a produção de artigos com a transparência de vidro. Como muitos outros materiais plásticos, o PVC é misturado ou ligado com outros plásticos ou borrachas. Isto permite o desenvolvimento de novos materiais de propriedades diferentes, com baixo custo. Uma destas misturas de plástico é aquela com PVC e ABS, que fornece um material do tipo ABS resistente a chamas. Quando misturado com tipos apropriados de borracha, conhecido como NBR, é possível produzir um elastômero termoplástico ou TPE. As propriedades de alguns destes materiais do tipo TPE ainda podem ser realçadas por reticulação iônica.
FACILIDADE DE FLUXO. PVC é um material de fluxo relativamente rígido, com faixa limitada das temperaturas de processamento. A facilidade de fluxo depende do peso molecular, que é caracterizado no PVC pelo valor “K”; um número maior significa um maior peso molecular e, portanto, maior dificuldade de fluxo. Para um valor “K” específico, a facilidade de fluxo pode ser alterada significativamente pelo uso de aditivos, por exemplo, o uso de lubrificantes. Em geral resinas com valores “K” relativamente baixos estão sendo utilizadas para a moldagem por injeção e para a moldagem por sopro. O valor “K” típico conforme a norma DIN, utilizado para a moldagem por injeção e sopro com estiramento está entre 55 e 62. Estes números correspondem a valores de viscosidade, conforme a norma ISO, entre 74 e 95. A viscosidade inerente conforme ASTM é 1/100 do valor da viscosidade. Para a moldagem por extrusão e sopro, o valor “K” é reduzido para a faixa de 50 a 60 (correspondendo a um peso molecular numérico médio de 36.000 a 55.000); estes materiais de baixo peso molecular são relativamente fáceis de serem processados. RESISTÊNCIA. PVC é resistente a água, soluções salinas, agentes oxidantes (por exemplo, peróxido de hidrogênio), agentes de redução, soluções hipocloritos, hidrocarbonetos alifáticos, detergentes, ácidos não oxidantes e concentrações de álcalis. UPVC é resistente à maioria de óleos, graxas, álcoois e gasolinas. É altamente resistente a ácidos fortes, por exemplo, qualquer concentração de ácido hipoclorito em temperaturas até 60°C (140°F); qualquer concentração de ácido sulfúrico até 90% em temperaturas até 60°C; ácido nítrico frio de 50% também não ataca o UPVC. A resistência contra intempéries e produtos químicos é boa, porém sofre normalmente pela adição de modificadores de impacto. Os homopolímeros de PVC são mais resistentes a ataques químicos do que os copolímeros. Compostos de UPVC não são recomendados para o uso contínuo acima de 60°C (140°F).
FALTA DE RESISTÊNCIA. PVC não é resistente a ácidos oxidantes concentrados, como ácido sulfúrico, nítrico e ácido crômico, que causam decomposição. A taxa de decomposição pode ser acelerada na presença de metais, como zinco e ferro. O material é atacado por bromo e flúor, mesmo em temperatura ambiente. É inadequado para o uso em contato com hidrocarbonetos aromáticos e clorados, cetonas, nitro-compostos, ésteres e éteres cíclicos; estas substâncias penetram o PVC e causam um inchamento notável. O material pode ter alta resistência ao impacto, porém é muito sensível a entalhes. Cloreto de metileno pode ser utilizado para detectar um composto com baixo teor de gel. DETECÇÃO OU IDENTIFICAÇÃO DO MATERIAL. PVC é um material termoplástico substancialmente amorfo, que não apresenta um ponto de fusão preciso. Com uma densidade de aproximadamente 1,4 g/cm3, o material (sólido sem carga) afundará tanto em água como em cloreto de magnésio saturado. A densidade de compostos comerciais pode variar entre 1,34 e 1,45 g/cm3 (dependente dos aditivos usados). A cor natural do material é transpa-rente, quando sem carga, e o mesmo pode se tornar estável mediante, por exemplo, estabilizadores de estanho. Caso o material seja estabilizado com substância de chumbo, a cor natural normalmente será um tipo de branco. Em ambos os casos, isto significa que será possível uma ampla gama de cores. A maioria dos compostos possui uma dureza de aproximadamente 80 na escala Shore D, e um ponto de amolecimento Vicat (50N) de 65 a 90°C (149-194°F). Muitos produtos moldados são frascos transparentes, ou possuem um tingimento azul; como estes produtos estão sem carga, eles possuem uma densidade relativamente baixa. Quando este material é aquecido numa chama, ele amolece levemente e fica carbonizado, o mesmo é auto-extingüível, porém quando aquecido fortemente, uma chama amarela suja é visível, junto com bastante fumaça e um odor acido é percebido; os cantos da chama podem ter um tom de verde. Quando aquecido na ausência de uma chama, o material soltará primeiro ácido hidroclórico e em seguida vários hidrocarbonetos. Em caso de um pedaço deste material ser aquecido num arame de cobre, a chama será tingida de verde. Ele pode ser cortado facilmente com uma faca e também riscado relativamente fácil com a faca ou as unhas. Possui um ponto baixo de amolecimento bem abaixo do ponto de água fervendo. Pode ser dissolvido em substâncias, como tetrahidrofurano (THF), ciclolexanona, metiletil cetona (MEK) e dimetil formamida, como também em misturas de solventes baseados em acetona e benzeno (PVC plastificado, também é inchado facilmente por hidrocarbonetos aromáticos e clorados, nitrocarbonos, anidrido acético, anilina e acetona). Porém, não é dissolvido em substâncias, como hidrocarbonetos alifáticos (estes solventes podem extrair os agentes de plastificação em PVC plastificado). UPVC será inchado em solventes, como hidrocarbonetos aromáticos e clorados, nitrocarbonos, anidrido acético, anilina e acetona. COLORAÇÃO. Como a cor natural deste material é transparente, é possível uma série de cores; isto inclui tanto cores transparentes, como opacas. A maioria dos frascos de UPVC é transparente, por este motivo a quantia de corante necessária é relativamente pequena. O material é vendido tanto em cores compostas, como na cor natural para a coloração na máquina de moldagem, por técnicas como coloração a seco, mistura de masterbatch e co-
loração líquida. Na coloração de UPVC, tanto corantes, como pigmentos podem ser utilizados. Certos tipos de pigmentos, porém, podem catalisar ou provocar a taxa de decomposição - estão nessa categoria pós ou óxidos metálicos. O tipo mais comum de masterbatch usado é o sólido. Porém, apenas alguns masterbatches universais são apropriados, portanto recomenda-se verificar as especificações dos fabricantes antes do uso. Cores líquidas também podem ser usadas, entretanto, o nível de adição deve ser controlado atentamente, para evitar alterações de propriedades do composto de moldagem, como resultado do portador líquido.
MANUSEIO DE MATERIAL. Este material absorverá menos que 0,02% de água em 24 horas na temperatura ambiente. Isto significa que uma secagem normalmente não será necessária. Caso exista a necessidade, a secagem deve ser efetuada num forno de ar quente a 65°C por 3 horas, ou na temperatura de 105°C (220°F) por 1 1/2 horas. Melhor ainda seria a secagem num dessecador por 1 hora a 80°C. O UPVC é usado na forma de composto granulado ou na forma de uma mistura a seco. Muitos fabricantes preferem utilizar o composto, porque é mais simples; e no caso de utilização de grãos não devem existir dificuldades especiais de manuseio. Muitos transformadores também preferem usar misturas em forma de pó, pelo fato de que as formulações estão sendo mantidas na própria fábrica, o que é menos oneroso. Os pós utilizados para fabricar misturas secas tendem a se dispersar na atmosfera, portanto eles devem ser mantidos em recipientes fechados todo o tempo. A melhor maneira de transportá-los pela fábrica é pelo sistema de transferência automática do material por tubulações. É recomendado que o nível de exposição não exceda uma quantia total de 10 mg/m3 de pó de PVC no ar; a existência de 5 mg/m3 de pó de PVC no ar é respirável. Para produzir uma mistura seca de UPVC, o polímero de PVC se une a outros ingredientes na câmara de um misturador de alta velocidade, até alcançar uma temperatura entre 110 e 125°C. Nesta faixa de temperatura um lubrificante ou modificador de impacto pode ser acrescentado e, em seguida a mistura resultante é colocada num misturador frio. Um misturador grande de fitas é utilizado para a refrigeração da mesma, melhorando a consistência do lote e reduzindo a carga eletrostática. Esta mistura seca pode ser usada diretamente, ou granulada, mediante uma extrusora. A granulação melhora a dispersão, mas aumenta os custos e reduz a estabilidade térmica do material. Para melhorar a consistência do lote de uma mistura seca, os aditivos utilizados na mistura (por exemplo, estabilizantes, lubrificantes, agentes auxiliares de processo e modificadores de impacto), podem ser incorporados em pacotes de um peso pré-determinado. Estes são conhecidos como pacotes de “uma carga”, ou “um lote”. O emprego desta técnica possibilita a incorporação da porcentagem correta de aditivos, e elimina os problemas associados ao manuseio e à pesagem dos ingredientes individuais. Devido ao problema de poeira associado com as misturas secas de UPVC, os aditivos são fornecidos também em forma de grãos, de flocos ou de espaguete. Apesar das características de dispersão destas formas não serem do mesmo tipo (como a de pó), estas são preferidas pelos processadores, devido aos aspectos de segurança. Mantenha a quantia de pó na atmosfera em baixos níveis, utilizando sistemas automáticos de transferência de material por tubulações. Na alimentação em forma de pó há tendência de bloqueio no funil de alimentação, que causará falhas na produção. Este problema pode ser resolvido pelo uso de uma rosca de
alimentação forçada no funil, ou pela vibração do funil, evitando a formação de espaços vazios. Na extrusão em baixa velocidade, normal na moldagem por sopro, é possível a saída de gases gerados na parte traseira da extrusora por umidade e voláteis, portanto não existirá a necessidade de uma secagem preliminar. Em produções altas porém, comercialmente viáveis, é recomendado efetuar uma pré-secagem na temperatura de 105°C (220°F) por 1 1/2 horas. É vantajosa a aplicação de vácuo durante a secagem.
MÉTODOS DE PRODUÇÃO. Este material pode ser moldado por sopro, pela moldagem por extrusão contínua e sopro (C-EBM), moldagem por extrusão e sopro com estiramento (ESBM), por injeção e sopro (IBM), e moldagem por injeção e sopro com estiramento (ISBM). Qualquer máquina destinada ao processamento de UPVC deve ser protegida contra ataques de corrosão, isto significa, que o painel de controle, o equipamento complementar e a máquina etc, devem ser revestidos, pintados, ou fabricados de aço inoxidável. Para proteger tanto o equipamento, como os operadores, um bom sistema de ventilação deve ser instalado e controlado regularmente, assegurando o funcionamento do sistema. COMENTÁRIOS SOBRE MOLDAGEM. A moldagem por extrusão contínua e sopro (C-EBM ou EBM) é muito importante para UPVC, já que uma grande quantidade de frascos é produzida por este método. CONFIGURAÇÃO DE ROSCA E CANHÃO. Para realizar o potencial deste material é necessário introduzir somente energia e calor suficientes para obter uma plastificação completa, porém não chegar a uma degradação. Quando materiais de um valor “K” suficientemente baixo estão sendo usados, (por exemplo, 50 até 55), os compostos de PVC baseados nestes valores “K” baixos podem ser tratados em muitos aspectos, de maneira similar a outros materiais termoplásticos. O fator mais importante é processar o material nas tempera-turas corretas da massa e evitar longos tempos de permanência. Por este motivo muitas vezes são usadas roscas com a relação L/D de 24:1, com uma profundidade gradualmente decrescente do canal, e uma taxa de compressão na faixa de 1,8 ate 2,5. Este material é sensível à compressão: se for alta ocorrerá uma degradação, se for baixa a transparência será prejudicada. A taxa de compressão dependerá da densidade do material alimentado, e deverá ser de aproximadamente 2,2. Menores profundidades de canais devem ser esco-lhidas para materiais com valores mais altos do fator “K”, para compostos de difícil mistura e na expectativa de altas resistências no cabeçote. Pinos misturadores são empregados às vezes no final da rosca. Porém, os devidos cuidados serão necessários no projeto e na fabricação da rosca, caso contrário estes pinos causarão uma decomposição ou degradação deste material sensível ao calor. A ponta da rosca é cônica, com um ângulo de aproximadamente 45°, para minimizar estagnação. Normalmente roscas nitretadas estão sendo utilizadas, porque podem ser retificadas e polidas com alto brilho após a nitretação. Em seguida a rosca pode ser revestida de cromo duro, para minimizar a adesão do material e proteger-se contra ataques de ácidos. As pontas das roscas podem ser refrigeradas, por exemplo, mediante a circulação de ar, ou um sistema de transferência de calor por líquidos; estes líquidos muitas vezes são aquecidos a até 140°C. O cilindro de extrusão ou canhão pode ser refrigerado por um fluido (água ou óleo); o fluido circula através de uma serpentina inserida na parede externa do
canhão. A transferência de calor mediante fluidos é utilizada, uma vez que grandes quantias de calor de cisalhamento estão sendo geradas com uso de UPVC, e estas terão que ser removidas, antes de causar uma decomposição ou degradação. Para reduzir este efeito, algumas máquinas possuem roscas ajustáveis, isto é, a rosca pode ser deslocada axialmente para alterar a folga na ponta. Para melhorar a continuidade de fluxo algumas máquinas estão dispostas na forma vertical, apesar de não serem tão populares como máquinas convencionais dispostas na forma horizontal. Os canhões devem ser resistentes a ácidos; caso um canhão bimetálico não possa ser usado, ele deve ser nitretado com maior profundidade. Um controle extremamente preciso da temperatura (idealmente dentro de =/- 0,5°C) será necessário. Por este motivo, tanto um sistema de aquecimento, como um de refrigeração devem ser instalados. Termopares inseridos bem fundo em conjunto com controladores de temperatura apropriados devem ser mantidos. A quantidade de zonas de aquecimento depende do tamanho da máquina, porém é muito importante dispor de um número adequado de zonas e de controladores de temperatura.
CONFIGURAÇÃO DO CABEÇOTE. O cabeçote e o adaptador devem ser configurados para possibilitar um fluxo contínuo de material em todos os pontos do canal de fluxo, sem estagnação em cantos vivos, ou saliências e riscos em qualquer superfície metálica; evite regiões de compressão ou descompressão. Um adaptador do tipo “pescoço de cisne” deve ser utilizado para possibilitar um fluxo aerodinâmico, como também uma configuração de alimentação central do cabeçote (tipo torpedo) - projetado especificamente para este material de alta viscosidade e sensível ao calor. Este perfil suave de fluxo deve ser mantido até a centragem do bocal, para evitar a formação de degraus dentro do cabeçote. Torpedos de duas ilhas já foram utilizados; a vantagem desta configuração é a possibilidade de alinhar as linhas de solda do parison com as linhas divisórias do molde. São recomendados aços inoxidáveis temperados e polidos de alto teor de cromo e níquel para a fabricação do cabeçote e bocal. CONSIDERAÇÕES DE PRODUÇÃO DO PARISON. Na moldagem por extrusão e sopro, uma extrusora pode alimentar um ou dois cabeçotes, cada cabeçote pode ter a quantidade dupla de moldes associados, para melhorar a produtividade. Cada cabeçote possui o seu próprio sistema de controle de temperatura. Máquinas com três e quatro cabeçotes já foram testadas, e apresentaram um alto cisalhamento, devido a altas taxas de produção, resultando em problemas; um balanço na divisão do fluxo também é difícil. Uma alternativa é a utilização de duas extrusoras menores, situadas lado a lado, com cada cabeçote alimentando um molde. Isto possibilita um sistema de produção relativamente eficaz e reduz as chances de decomposição ou degradação. Os pinos de sopro devem ser refrigerados com água e fabricados de aço inoxidável; a eliminação de voláteis através do pino de sopro é vantajosa. É possível uma programação do parison com PVC, porém é importante assegurar que isto não causará a formação de degraus dentro do cabeçote, caso contrário uma degradação ou decomposição pode ocorrer nestes pontos. Para parisons menores, até 55 mm (2,2”), o corte mediante lanças é possível; facas quentes não são recomendadas. Quando necessário, parisons maiores utilizam uma faca de corte frio com réguas de solda. As lanças e facas de corte devem ser fabricadas de aço temperado de primeira qualidade para manter a dureza por um tempo prolongado.
TEMPO DE PERMANÊNCIA NO CANHÃO. PVC pode ser degradado tanto pela exposição a altas temperaturas por um tempo curto, como pela exposição a temperaturas mais baixas por um tempo maior. Portanto, é vital um controle do tempo de permanência. As máquinas são operadas normalmente dentro de uma faixa de 30 a 75% da capacidade máxima. Em caso de uma parada maior, por exemplo, mais do que 30 minutos, recomendase desmontar e limpar o cabeçote, antes do começo de uma nova corrida. Assegure-se de que o material é alimentado no canhão de uma maneira regular e consistente, mesmo com a utilização de misturas de pó. CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO INJEÇÃO. Mantenha a máquina bem abaixo da faixa da capacidade de produção máxima. Qualquer decomposição é bem visível neste material transpa-rente. É melhor operar em velocidades de rosca relativamente baixas, para minimizar a geração de calor de cisalhamento. Devido a viscosidade mais alta deste material, em comparação com PE tradicional, o sistema de acionamento da rosca deve ser capaz de gerar um alto torque em baixas velocidades com eficiência. As máquinas normalmente são fornecidas com duas faixas de velocidade; a faixa mais baixa é prevista para UPVC e a mais alta para PEAD. CONSIDERAÇÕES SOBRE MOLDE E FECHAMENTO. Assegure-se de que existe uma ventilação adequada na cavidade do molde. Os tamanhos típicos de áreas de ventilação são de uma profundidade de 0,1 a 0,3 mm (0,004 a 0,012”), uma largura de 6 mm para áreas de ventilação de superfície, e 0,3 a 0,5 mm de folga em volta dos pinos. Excesso de material pode bloquear as áreas de ventilação, portanto é recomendado inspecioná-los regularmente para mantê-los limpos, por exemplo, com um solvente clorado (tenha cuidado com estes solventes). O material de fabricação do molde deve ser um aço inoxidável com um conteúdo mínimo do cromo de 13%, preferivelmente 16%; a dureza do material deve estar em torno de 55 na escala Rockwell C. É possível uma série de acabamentos de superfícies em moldes para UPVC, de alto brilho, até texturizado. Moldes de aço temperado podem ser protegidos por uma camada de cromo. Tome providências para que as rebarbas possam ser refrigeradas de forma adequada, para acompanhar as altas taxas de produção possíveis para produtos de UPVC, e para que todas as rebarbas também possam ser removidas ra-pidamente e de forma consistente. O encolhimento deste material está na faixa de 0,002 a 0,006 mm/mm, ou em polegada/polegada, isto seria 0,2 a 0,6%. Esta taxa baixa de enco-lhimento permite a produção de artigos com pequenas tolerâncias. Após o término de uma corrida de produção, as cavidades do molde devem ser lavadas cuidadosamente com uma solução alcalina suave, como nitrato de sódio. Depois da secagem, as faces do molde devem ser pulverizadas com um produto baseado em óleo ou silicone. Em moldes para UPVC toda cautela é necessária, qualquer tipo de avaria pode causar uma área enfraquecida. UPVC é sensível a entalhes, que podem ser causados por um molde levemente desalinhado, por exemplo. TEMPO DE CICLO. Como este material é um termoplástico amorfo e de alta difusão térmica (o dobro de PP), são possíveis ciclos de tempos curtos. Isto quer dizer que o equipamento deve ser configurado para operar em altas velocidades possíveis, isto é, a
estação de sopro deve ser capaz de executar 10 ciclos/minuto na produção de frascos para polpa de frutas, por exemplo. Rigidez, movimento rápido, amortecimento e precisão são de vital importância neste caso.
CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPERATURAS E REMOÇÃO DE CALOR. As temperaturas da massa devem estar na faixa de 170 até 195°C (338-383°F). As temperaturas do molde na faixa de 5 até 20°C (41-68°F). Caso uma temperatura da massa de 180°C seja usada, em conjunto com uma temperatura do molde de 10°C (50°F), a quantia máxima de calor que deverá ser removida para cada grama de material injetado será 309 Joules (J). Na faixa da temperatura indicada, o calor específico será aproximadamente 1820 J/kgK. Cuidado com a utilização de temperaturas muito baixas no molde, o risco de condensação é maior, podendo causar problemas de acabamento de superfície nos artigos. Em algumas fórmulas de compostos, se muito baixas, as temperaturas do molde podem causar uma certa fragilidade aos produtos. INÍCIO DE OPERAÇÃO. Verifique antes do início da operação que a extrusora não esteja contaminada com acetal, isto poderia causar uma decomposição severa e rápida. Em caso de qualquer dúvidas efetue uma purgação da extrusora. Na mudança para um tipo de mate-rial apropriado para produtos alimentícios, a extrusora também deve ser purgada de qualquer material diferente. Verifique se o canhão foi aquecido por um tempo suficiente e reduza a rotação da rosca para um valor baixo, por exemplo, para 11 rpm. Em seguida introduza o material; as primeiras provas provavelmente serão uma mistura de PE e PVC, ou um PVC levemente degradado. Com transparência crescente, o parison se torna leitoso, porém esta cor brevemente deve desaparecer. Ligue a refrigeração da rosca caso necessário, e aumente a rotação para a velocidade de operação. FIM DE OPERAÇÃO. Esvazie a máquina de PVC e introduza PE rapidamente. O polímero deve ser purgado por aproximadamente 5 a 10 minutos, enquanto as temperaturas estão sendo reduzidas até 130°C (266°F). Em caso de uma parada de emergência durante o processamento deste material, ligue o aquecimento do cabeçote e bocal. O aquecimento do canhão deve ser ligado, antes de prosseguir com a moldagem, somente quando existir uma massa fundida no cabeçote. Ajuste as temperaturas do canhão para aproximadamente 120°C (250°F) e permita o equilíbrio do canhão nestas temperaturas por uma hora. Encha os funis auxiliares de PE com PEBD para poder introduzir este material rapidamente quando necessário. Em seguida aumente as temperaturas até a temperatura de processamento e efetue uma purgação, assim que possível. Todo o material purgado deve ser colocado num balde de água fria. Introduza o PEBD (este material deve ser de uma qualidade natural, sem aditivos anti-chamas). Quando o PEBD aparecer no bocal do cabeçote, diminua a velocidade da rosca para o mínimo, mas continue a purgar. Reduza as temperaturas ajustadas até 120°C (250°F) e continue purgando, para assegurar que a máquina esteja vazia quando as temperaturas reais alcançarem aproximadamente 130°C (265°F). Desligue o aquecimento, o equipamento auxiliar etc, porém deixe a refrigeração do bloco do funil ligada, até a máquina que esteja fria.
Nunca misture POM (acetal) com PVC (vinil), ou coloque um material depois do outro sem efetuar uma purgação com PEBD.
REPROCESSAMENTO. Este material pode ser reprocessado, possibilitando que a estabilidade original seja adequada. Tente usar aproximadamente 30% de material recuperado; 100% já foram usados, porém pode ocorrer uma degradação ou decomposição do material. ACABAMENTO E DECORAÇÃO. Tintas para a impressão de PVC são disponíveis, uma vez que são aceitas com facilidade devido a sua natureza polar. Na usinagem de PVC com brocas ou serras, não se deve utilizar lubrificantes. Para juntar componentes de PVC, o processo de solda por placas quentes pode ser empregado. Esta técnica é usada freqüentemente, por exemplo, na indústria de esquadrias para janelas. As faces a serem unidas são submetidas a um aquecimento por placas quentes, cobertas por um tecido de PTFE, nas temperaturas de 210 até 230°C (410-450°F). OUTROS COMENTÁRIOS. Polímeros de vinil cloreto (VC) podem ser fabricados por emulsão (dando PVC-E), suspensão (PVC-S) e aglomeração, também conhecido como polimerização da massa (PVC-M). O último é usado largamente para produtos transparentes, devido a sua pureza. Como VC é tóxico, o nível do monômero residual no plástico deve ser mantido muito baixo, por exemplo, abaixo de um milhão (<1ppm). O material UPVC normalmente é baseado em PVC-S ou PVC-M. Uma das vantagens na utilização de estabilizantes baseados em estanho é que eles podem ser usados com qualquer tipo de PVC. Não é o caso com sistemas baseados em bário e cádmio, estes são formulados para a adaptação a um produto ou processo específico. PRODUTOS TÍPICOS. PVC é utilizado extensamente na indústria de embalagem, porque pode ser transformado em recipientes rígidos e transparentes, que possuem razoáveis propriedades de barreira, como também boa resistência a produtos químicos. O baixo custo e a baixa absorção de umidade do material original são muito atraentes (não é necessária uma pré-secagem extensa, como em PET ). Os produtos são utilizados freqüentemente em embalagens de água; nestas aplicações os recipientes muitas vezes são tingidos de azul. Esta cor é aceitável e o seu emprego disfarça traços de degradação, tornando o produto mais agradável. Outra aplicação principal é para óleo comestível (por exemplo, em volumes de 1, 2, 3 e 5 litros), por causa da boa resistência de UPVC contra óleo. O material também é usado para a embalagem de polpa de frutas, xaropes e bebidas alcoólicas, como cerveja, cidra e alguns vinhos. A boa resistência inerente de UPVC contra raios ultravioletas pode ser realçada pelo uso de aditivos e/ou pigmentos, por exemplo, garrafas de refrigerantes muitas vezes são tingidas de marrom. Estes tipos de recipientes são, freqüentemente, produzidos na própria fábrica. Grandes potes para doces são um bom exemplo de uma embalagem sensata de plástico. Outras aplicações, além de embalagens para alimentos, são recipientes para produtos farmacêuticos, artigos de toalete e cosméticos. A embalagem de xampu era muito importante para PVC, e certa época a maioria dos xampus chegaram a ser embalados em UPVC. Hoje em dia, esta situação é menos aparente. Como PVC não pode ser muito apertado, os fabricantes estão mudando para outros materiais plásticos menos contestáveis.
Tamanhos comuns são de 0,02 até 1 litro. O material ainda é aplicado para a embalagem de outros produtos, como desinfetantes, detergentes e produtos de limpeza para uso doméstico.
PLÁSTICOS ORIENTADOS OPET, OPP E OPVC Quando um material plástico é submetido a uma orientação biaxial, como resultado de um processo de moldagem por sopro, o produto pode ser identificado pela colocação de um “O” na frente da abreviação do polímero básico, por exemplo, OPET (veja capítulo sobre moldagem por sopro e estiramento). Em geral a moldagem por estiramento e sopro causa quatro alterações principais das propriedades em termoplásticos. São: maior rigidez (e expansão reduzida), melhor transparência, maior resistência ao impacto (especialmente a baixas temperaturas) e uma permeabilidade reduzida a gases e vapores.
OPET. Polietileno tereftalato (PET) é preparado de glicol de etileno (EG) e alternativamente de ácido tereftalático (TPA), ou ácido dimetil éster tereftalático (DMT). Este material é um poliéster (como PC), e como contém grupos aromáticos é um poliéster aromático. A faixa média do peso molecular numérico é de 18.000 a 42.000. A temperatura vítrea (Tg) é aproximadamente 165°C (329°F); o material cristaliza numa faixa de temperatura de 120 até 220°C, com a taxa máxima ocorrendo na temperatura de 190°C. PET pode existir como material termoplástico amorfo, num estado orientado parcialmente cristalino, e num estado cristalino altamente ordenado. A densidade do material amorfo é aproximadamente 1,33; em estado orientado parcialmente cristalino é 1,37 e do cristalino altamente ordenado é 1,45 g/cm3. A maioria das aplicações requer uma orientação e/ou cristalização devido as melhores propriedades resultantes deste estado. O processamento do material é realizado em altas temperaturas, de 270 a 290° (518-608°F), depois de uma pré-secagem extensa. Sendo um éster, o aquecimento na presença de água causará uma decomposição ou degradação. A secagem deve ser feita para que o nível de umidade fique abaixo de 0,005%, mediante um aquecimento até 165°C (330°F), por quatro horas, num dessecador. O material resultante cristalino é transformado posteriormente em pré-formas, pela moldagem por extrusão ou injeção, e são submetidas a um condicionamento térmico, estiradas e sopradas em seguida. Taxas de produção extremamente altas são possíveis em máquinas de estiramento e sopro, por exemplo, 36.000 frascos por hora. Pelo fato de OPET ser um material puro e regulado é aprovado, por exemplo, para o contato com produtos alimentícios, ele é utilizado freqüentemente na embalagem de alimentos. Como material para moldagem por sopro, ele é visto muitas vezes em frascos para a embalagem de bebidas carbonatadas. A base dos frascos tanto pode ser constituída de pés integrados, como pode ter um copo de apoio montado; este é feito normalmente de PEAD pela moldagem por injeção. Recipientes de OPET são transparentes, resistentes ao rastejamento, à prova de fragmentação, e à passagem de gás e vapor. Como os frascos são muito mais leves do que os de vidro (eles substituem, por exemplo, um frasco de 2 litros de vidro e terão apenas um peso de 8% deste), a economia no custo de energia e transporte é considerável. Após o uso, os frascos vazios podem ser coletados, moídos e separados (das etiquetas, selos metálicos e copos de apoio), pelas técnicas de separação por ar e água. Flocos de PET
podem ser produzidos em seguida, e serem utilizados para outras aplicações, por exemplo para ladrilhos de piso, fibras para sacos de dormir e aplicações similares.
OPP. Quando submetidos a uma orientação biaxial, frascos de PP moldados por sopro possuem excelente firmeza e transparência; o mercado para estes produtos é considerá-vel. Devido as melhorias possíveis através desse processo, podem ser utilizados tipos de PP de menor custo (o homopolímero). Pela técnica de moldagem por extrusão e sopro com estiramento (ESBM), artigos até um volume de 2 litros podem ser produzidos. As matérias-primas usadas possuem uma taxa de fluxo (MFR) entre 1,5 e 2,5. Elas possibilitam um processamento rápido com boa resistência da massa, e os produtos acabados são transparentes, resistentes ao impacto e rígidos (caso uma transparência máxima seja necessária, devem ser utilizados copolímeros aleatórios de PP). A transparência através do produto é muito boa, tanto com os frascos cheios, como vazios. Frascos de PP não submetidos a uma biorientação, possuem boa claridade quando enchidos, porém a transparência em estado vazio (olhando através do frasco) é inferior. Os frascos de OPP podem assemelhar-se a frascos de PVC na claridade. PP possui as melhores propriedades de barreira contra o vapor de água dos termoplásticos normalmente utilizados, e a biorientação reduz estas taxas de transmissão em 50%. Por isso, não há necessidade de encher os frascos excessivamente, resultando em economia de conteúdo, além da economia obtida pela menor quantidade de material utilizado. Frascos de OPP possuem melhor resistência à queda, do que frascos sem biorientação; a rigidez e a resistência à tração também são melhores. Sendo um material termoplástico semicristalino, o condicionamento térmico é extremamente crítico. Copolímeros aleatórios de PP (às vezes conhecidos como polímeros estatísticos) são um grupo de termoplásticos baseados em poliolefinas que possuem tenacidade, flexibilidade e transparência (que é o mais importante para a moldagem por sopro). Estes materiais oferecem resistência química e propriedades de barreira de PP-H, porém com um ponto de fusão mais baixo. O desenvolvimento e a aplicação deste tipo de material ajudará a transformar o PP em um material da maior importância na moldagem por sopro (veja PP). OPVC. Os processos de moldagem por sopro e estiramento possibilitam melhorias consideráveis nas propriedades de frascos fabricados de PVC, como resistência ao impacto, transparência, brilho, fraturamento sob tensões ambientais (ESCR), permeabilidade a gases e resistência ao empilhamento. Por causa dessas melhorias (a resistência a per-meação de gases aumenta em 50%, comparando-se com um frasco para alto impacto), as fórmulas podem ter uma composição menos onerosa. Por exemplo, pela redução da quantia do modificador de impacto para níveis bem baixos (em alguns casos este modificador somente é colocado para fornecer as características de expansão desejadas). A utilização destes níveis baixos significa que os materiais possuem melhor resistência química, pelo fato de que o modificador de impacto é atacado com maior facilidade. Esta vantagem também possibilitou, por exemplo, a embalagem de óleo de pinho em frascos de OPVC. Aplicações mais comuns incluem a embalagem de polpa de frutas e licores. Os frascos também são mais leves, porque menos material é usado para se obter as resistências desejadas. Porém, as máquinas de processamento são mais caras e mais difíceis de operar.
Sendo um material termoplástico amorfo, o UPVC possui uma faixa relativamente grande de temperaturas, onde um estiramento é possível, simplificando a operação em relação ao PP. Na moldagem por extrusão e sopro com estiramento o UPVC pode ser produzido em máquinas que possuem uma estação de estiramento adicional. A refrigeração controlada, ou o condicionamento térmico, controla a taxa de produção. Estas máquinas são utilizadas para produzir frascos com um volume de 1,25 litros para água carbonatada. O conteúdo de CO2 pode ser aumentado quando o tamanho do frasco é reduzido, isto é, com menor diâmetro do frasco. Quando UPVC é utilizado para a embalagem de bebidas carbonatadas o frasco pode aumentar no tamanho (rastejamento) e/ou a pressão do gás contido pode cair (absorção ou difusão). Uma possibilidade de disfarçar o aumento de tamanho é a colocação de um gargalo mais comprido e mais fino. A utilização de PVC de alto peso molecular ajudaria a reduzir o rastejamento, porém neste caso uma extrusora de rosca dupla seria necessária. Devido às difíceis propriedades de fluxo e a forma de alimentação em pó, a extrusão de compostos de UPVC com altos valores “K” deve ser efe-tuada em máquinas de rosca dupla. Estas máquinas podem possibilitar altas taxas de produção sem calor excessivo de cisalhamento, porém são muito mais caras do que as máquinas de rosca única. Máquinas de rosca dupla estão sendo utilizadas para produzir frascos de “termoplásticos de alto desempenho” ou HTP, que são baseados em PVC com um valor “K” de aproximadamente 64.
Capítulo 7 TABELAS E FÓRMULAS ÚTEIS Tabela13A • Propriedades de materiais PROPRIEDADE
UNIDADE
ASTM
ABS
HDPE Homopolímeros
LDPE
1 Resistência à tração psi D638 2.500-8.000 3.200-4.500 1.200-4.500 2 Elongação na ruptura % D638 20-100 10-1.200 100-650 3 Limite de escoamento psi D638 4.300-6.400 3.800-4.800 1.300-2.100 4 Resistência à compress. psi D695 5.200-10.000 2.700-3.600 5 Resistência à flexão psi D790 4.000-14.000 6 Módulo de tensão 10> psiD638 130-400 155-158 25-40 7 Módulo de compressão 10> psi D695 150-390 8 Módulo de flexão 10> psiD790 130-440 145-225 35-50 9 Resistência imp. IZOD “a” D256A 1,8-12 0,4- 4,0 s/ruptura 10a Dureza Rockwell D785 R75-R115 10b Dureza Shore D2240 D66-D73 D44-D50 11 Expansão térmica “b” D696 60-130 59-110 100-220 12a HDT 264 psi °C D648 77-104 12b HDT 66 psi °C D648 77-113 80-91 40-44 13 Condutibilidade térmica “c” C177 11-128 14 Tg- quando amorfo °C 88-121 -
14b Tm- quando cristalino 15 Encolhimento linear 16 Gravidade específica 17a Absorção água 24h (d) 17b Saturação abs. água 18 Resistência dielétrica por curto tempo com amostras de 0,125”
°C mm/mm % %
D955 D792 D570 D570
0,004-0,008 1,02-1,06 0,20-0,45 -
130-138 0,015-0,040 0,952-0,965 < 0.01 -
V/mil
D149
350-500
450-500
107-116 0,015-0,050 0,917-0,932 < 0,01 450-1000
Observações: - Condicionado significa condicionado para o equilíbrio em 50% de umidade relativa - “a” pé libras por polegada de entalhe com amostras de 0,125 polegadas - “b” expansão térmica significa o coeficiente de expansão térmica em unidades de 10-6 pol./pol. °C - HDT significa a temperatura de deflexão sob calor, ou temperatura de deflexão sob carga de flexão - “c” as unidades da condutibilidade térmica são 10-4 cal-cm/sec-cm < °C - “d” testes de absorção de água conduzidos com amostras de 0,125 polegadas - “psi” significa libras/polegada quadrada, equivalente a 0,0703 kgf/cm< TABELA 13B • Propriedades de materiais PROPRIEDADE
UNIDADE
1 Resistência a tração 2 Elongação na ruptura 3 Limite de escoamento 4 Resistência a compres. 5 Resistência a flexão 6 Módulo de tensão 7 Módulo de compressão 8 Módulo de flexão 9 Resistência imp. IZOD 10a Dureza Rockwell 10b Dureza Shore 11 Expansão térmica 12a HDT 264 psi
psi % psi psi psi 10> psi 10> psi 10> psi “a”
12b HDT 66 psi 13 Condutibilidade térmica 14 Tg- quando amorfo 14b Tm- quando cristalino 15 Encolhimento linear 16 Gravidade específica 17a Absorção água 24h (d)
°C “c” °C °C mm/mm
“b” °C
%
ASTM
LLDPE Homopolím.
D638 D638 D638 D695 D790 D638 D695 D790 D256A D785 D2240 D696 D648 D648 C177 D955 D792 D570
PA 6 Seco
PA 6 Condicion.
1.900-4.000 100-950 1.400-2.800 38-75 40-75 1,0-9.0 -
30-100 11.700 3.000-16000 15.700 380 390 0,6 - 1,0 R119 80-83 69-85
300 7.500 5.800 100 250 140 3,0 -
121-123 0,918-0,935 -
185-190
-
5,8 -
210-220 0,005-0,015 1,12-1,14 1,3-1,9
17b Saturação abs. água 18 Resistência dielétrica por curto tempo com amostras de 0,125”
%
D570
-
8,5-10
V/mil
D149
-
400
Observações: - Condicionado significa condicionado para o equilíbrio em 50% de umidade relativa - “a” pé libras por polegada de entalhe com amostras de 0,125 polegadas - “b” expansão térmica significa o coeficiente de expansão térmica em unidades de 10-6 pol./pol. °C - HDT significa a temperatura de deflexão sob calor, ou temperatura de deflexão sob carga de flexão - “c” as unidades da condutibilidade térmica são 10-4 cal-cm/sec-cm>°C - “d” testes de absorção de água conduzidos com amostras de 0,125 polegadas - “psi” significa libras/polegada quadrada, equivalente a 0,0703 kgf/cm>
TABELA 13C • Propriedades de materiais PROPRIEDADE
UNIDADE
1 Resistência à tração 10.000 2 Elongação na ruptura 3 Limite de escoamento 4 Resistência à compress. 5 Resistência à flexão 6 Módulo de tensão 7 Módulo de compressão 8 Módulo de flexão 9 Resistência imp. IZOD 10a Dureza Rockwell 10b Dureza Shore 11 Expansão térmica 12a HDT 264 psi 12b HDT 66 psi 13 Condutibilidade térmica 14 Tg- quando amorfo 14b Tm- quando cristalino 15 Encolhimento linear 16 Gravidade específica 17a Absorção água 24h (d)
ASTM
PP Homopolím.
PP Copolim.
psi
D638
4.500-6.000
4.000-5.500
% psi psi psi 10>psi 10>psi 10>psi “a”
D638 D638 D695 D790 D638 D695 D790 D256A D785 D2240 D696 D648 D648 C177
100-600 4.500-5.400 5.500-8.000 6.000-8.000 165-225 150-300 170-250 0,4-1,0 R80-R100 81-100 49-60 107-121 2,8 166-176 0,010-0,025 0,900-0,910 0,01-0,03
200-700 110 3.500-4.300 9.000 3.500-8.000 12.500 5.000-7.000 13.500 100-170 345 350 130-200 340 1,0-20 14-16 R50-R96 M68-M70 68-95 68 46-60 132 85-104 138 3,5-4,0 4.7 150 160-171 0,020-0,025 0,005-0,007 0.890-0,905 1,20 0,03 0,15
“b” °C °C “c” °C °C mm/mm %
D955 D792 D570
PC 9.000-
17b Saturação abs. água 18 Resistência dielétrica por curto tempo com amostras de 0,125”
%
D570
-
V/mil
D149
600
-
-
600
380
Observações: - Condicionado significa condicionado para o equilíbrio em 50% de umidade relativa - “a” pé libras por polegada de entalhe com amostras de 0,125 polegadas - “b” expansão térmica significa o coeficiente de expansão térmica em unidades de 10-6 pol./pol. °C - HDT significa a temperatura de deflexão sob calor, ou temperatura de deflexão sob carga de flexão - “c” as unidades da condutibilidade térmica são 10-4 cal-cm/sec-cm>°C - “d” testes de absorção de água conduzidos com amostras de 0,125 polegadas - “psi” significa libras/polegada quadrada, equivalente a 0,0703 kgf/cm>
TABELA 13D • Propriedades de materiais PROPRIEDADE 1 2 3
UNIDADE
Resistência à tração Elongação na ruptura Limite de escoamento
4 Resistência à compress. 5 Resistência à flexão 6 Módulo de tensão 7 Módulo de compressão 8 Módulo de flexão 9 Resistência imp. IZOD 10a Dureza Rockwell 10b Dureza Shore 11 Expansão térmica 12a HDT 264 psi 12b HDT 66 psi 13 Condutibilidade térmica 14 Tg- quando amorfo 14b Tm- quando cristalino 15 Encolhimento linear
ASTM
PPVC sem carga
psi % psi
D638 1.500-3.500 D638 200-450 D638 -
psi psi 10> psi 10> psi 10>psi “a”
D695 D790 D638 D695 D790 D256 D785 D2240 D696 D648 D648 C177
“b” °C °C “c” °C °C mm/mm
UPVC 6.000-7.500 40-80 -
900-1.700 gama ampla A50-A100 70-250 3-4 76-104 -
D955
0,010-0,050
PEEL 40-550 2.700-6.400 240-560 1.400-3.500
8.000-13.000 10.000-16.000 350-600 300-500 9-30 0,4-20 D65-D85 40-55 50-100 90-190 60-77 56-82 3,5-5,0 76-104 165-200 0,001-0,005 0,003-0,014
16 Gravidade específica 17a Absorção água 24h (d) % 17b Saturação abs. água % 18 Resistência dielétrica por curto tempo com amostras de 0,125” V/mil
D792 1,16-1,35 D570 0,15-0,75 D570 -
1,30-1,58 1,18-1,20 0,04-0,40 0,3-1,6 -
D149 300-400
350-500
400-460
Observações: - Condicionado significa condicionado para o equilíbrio em 50% de umidade relativa - “a” pé libras por polegada de entalhe com amostras de 0,125 polegadas - “b” expansão térmica significa o coeficiente de expansão térmica em unidades de 10-6 pol./pol. °C - HDT significa a temperatura de deflexão sob calor, ou temperatura de deflexão sob carga de flexão - “c” as unidades da condutibilidade térmica são 10-4 cal-cm/sec-cm_ °C - “d” testes de absorção de água conduzidos com amostras de 0,125 polegadas - “psi” significa libras/polegada quadrada, equivalente a 0,0703 kgf/cm_
TABELA 13E • Propriedades de materiais PROPRIEDADE
UNIDADE
1 Resistência à tração psi 2 Elongação na ruptura % 3 Limite de escoamento psi 4 Resistência à compress. psi 5 Resistência à flexão psi 6 Módulo de tensão 10_ psi D638 7 Módulo de compressão 10_ psi 8 Módulo de flexão 10_psi D790 9 Resistência imp. IZOD “a” 10a Dureza Rockwell 10b Dureza Shore 11 Expansão térmica “b” D696 12a HDT 264 psi °C 12b HDT 66 psi °C 13 Condutibilidade térmica “c” 14 Tg- quando amorfo °C
AST
PA 66 Seco
PA 66 Condicionado
D638 D638 D638 D695 D790
12.000 50-60 8.000 15.000 17.000
11.000 150-300 6.500 6.100
230 D695
500 -
420 D256A D785 D2240 D648 D648 C177
185
0,6-1,0 R119 80 74 245
0,9-2,0 M83 5,8
-
-
14b Tm- quando cristalino 15 Encolhimento linear 16 Gravidade específica 17a Absorção água 24h (d) 17b Saturação abs. água 18 Resistência dielétrica por curto tempo com amostras de 0,125”
°C mm/mm % %
265 D955 D792 D570 D570
V/mil
D149
0,008-0,015 1,13-1,15 1,0-2,8 8,5 600
Observações: - Condicionado significa condicionado para o equilíbrio em 50% de umidade relativa - “a” pé libras por polegada de entalhe com amostras de 0,125 polegadas - “b” expansão térmica significa o coeficiente de expansão térmica em unidades de 10-6 pol./pol. °C - HDT significa a temperatura de deflexão sob calor, ou temperatura de deflexão sob carga de flexão - “c” as unidades da condutibilidade térmica são 10-4 cal-cm/sec-cm_ °C - “d” testes de absorção de água conduzidos com amostras de 0,125 polegadas - “psi” significa libras/polegada quadrada, equivalente a 0,0703 kgf/cm_ CONVERSÃO DE TEMPERATURAS Na tabela de conversão de temperaturas (conforme Tabela 14), a coluna do centro contém o número que você desejar converter. Quando você tiver uma temperatura em °C que desejar converter em °F, leia do centro para a direita, por exemplo, para converter de 200°C para °F, verifique o numero 200 na coluna do centro e olhe imediatamente para a direita; o valor deve ser de 392°F. Uma maneira de verificar isto seria pela divisão do número por 5 e a multiplicação por 9, acrescentando ainda 32. 200 x 9 5
= 360 + 32 = 392 (ou 200 x 1,8 e depois + 32)
Para converter de °F para °C, verifique o número no centro da coluna e olhe imediatamente para a esquerda, por exemplo, 200°F seriam 93°C. Isto também pode ser verificado pela subtração de 32 do número 200, a divisão por 9 e a multiplicação por 5. 200 - 32 = 168 e em seguida 168 x 5 = 93 (ou 168 x 0,56) 9
Tabela 14 • Conversão de temperaturas Centígrados - 40
Valor inicial
Fahrenheit
- 40
- 40
- 34 - 29 - 23 - 18 - 12 - 7 - 1 4
- 30 - 20 - 10 0 10 20 30 40
- 22 -4 14 32 50 68 86 104
10 16 21 27 32 38 43 49 54 60 66 71 77 82 88
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
122 140 158 176 194 212 230 248 266 284 302 320 338 356 374
93 99 104 110 116 121 127 132 138 143
200 210 220 230 240 250 260 270 280 290
392 410 428 446 464 482 500 518 536 554
149 154 160 166 171 177 182 188 193 199
300 310 320 330 340 350 360 370 380 390
572 590 608 626 644 662 680 698 716 734
204 210 216 221 227 232 238 243 249 254
400 410 420 430 440 450 460 470 480 490
752 770 788 806 824 842 860 878 896 914
260 266 271 277 282 288 293 299 304 310 216 321 327 332 338 343 349 354 360 366
500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690
932 950 968 986 1004 1022 1040 1058 1076 1094 1112 1130 1148 1166 1184 1202 1220 1238 1256 1274
371 377 382 388 393 399 404 410 416 421
700 710 720 730 740 750 760 770 780 790
1292 1310 1328 1346 1364 1382 1400 1418 1436 1454
CONVERSÃO DE UNIDADES
COMPRIMENTO Sabendo GAUGE - multiplique por 0,254 para obter MICRA Sabendo MILÉSIMOS (Polegada) - multiplique por 25,4 para obter MICRA Sabendo POLEGADAS - multiplique por 25,4 para obter MILÍMETROS Sabendo PÉS (FEET) - multiplique por 0,305 para obter METROS Sabendo JARDAS (YARDS) - multiplique por 0,914 para obter METROS Sabendo MICRA - multiplique por 3,937 para obter GAUGE Sabendo MILÍMETROS - multiplique por 0,0394 para obter POLEGADAS Sabendo CENTÍMETROS - multiplique por 0,3937 para obter POLEGADAS Sabendo METROS - multiplique por 1,094 para obter JARDAS Sabendo METROS - multiplique por 3,28 para obter PÉS (FEET) ÁREA Sabendo POLEGADAS QUADRADAS - multiplique por 645 para obter MILÍMETROS QUADRADOS Sabendo PÉS QUADRADOS - multiplique por 0,093 para obter METROS QUADRADOS Sabendo JARDAS QUADRADAS - multiplique por 0,8354 para obter METROS QUADRADOS Sabendo MILÍMETROS QUADRADOS-multiplique por 0,0016 para obter POLEGADAS QUADRADAS Sabendo METROS QUADRADOS - multiplique por 10,76 para obter PÉS QUADRADOS VOLUME Sabendo POLEGADAS CÚBICAS - multiplique por 16,387 para obter MILÍMETROS CÚBICOS Sabendo POLEGADAS CÚBICAS - multiplique por 16,39 para obter CENTÍMETROS CÚBICOS Sabendo PÉS CÚBICOS - multiplique por 0,0284 para obter METROS CÚBICOS Sabendo CENTÍMETROS CÚBICOS - multiplique por 0,061 para obter POLEGADAS CÚBICAS Sabendo METROS CÚBICOS - multiplique por 35,3 para obter PÉS CÚBICOS Sabendo PINTA LÍQUIDA (USA)- multiplique por 0,833 para obter PINTA IMPERIAL (GB) Sabendo PINTA LÍQUIDA (USA) - multiplique por 0,473 para obter LITROS Sabendo PINTA IMPERIAL (GB) - multiplique por 1,201 para obter PINTA LÍQUIDA (USA) Sabendo LITROS - multiplique por 61,024 para obter POLEGADAS CÚBICAS Sabendo LITROS - multiplique por 2,114 para obter PINTA LÍQUIDA (USA) PESO Sabendo LIBRAS - multiplique por 0,452 para obter QUILOGRAMAS Sabendo TONELADAS (USA)- multiplique por 0,907 para obter TONELADAS MÉTRICAS Sabendo QUILOGRAMAS - multiplique por 2,205 para obter LIBRAS
Sabendo TONELADAS MÉTRICAS - multiplique por 1,103 para obter TONELADAS (USA)
PRESSÕES E TENSÕES Sabendo PSI - multiplique por 0,0069 para obter Mpa Sabendo Mpa - multiplique por 145 para obter PSI Sabendo Mpa - multiplique por 10 para obter BAR Sabendo BAR - multiplique por 1,013 par obter ATMOSFERAS Sabendo BAR - multiplique por 14,50 para obter PSI VELOCIDADE Sabendo PÉS/ MINUTO - multiplique por 0,0051 para obter METROS/ SEGUNDO Sabendo PÉS/ MINUTO - multiplique por 0,305 para obter METROS/ MINUTO Sabendo METROS/ SEGUNDO - multiplique por 197 para obter PÉS/ MINUTO Sabendo METROS/ MINUTO - multiplique por 3,28 para obter PÉS/ MINUTO DENSIDADE Sabendo LIBRAS/ PÉ CÚBICO - multiplique por 16 para obter KG/ METRO CÚBICO Sabendo KG/ METRO CÚBICO - multiplique por 0,06243 para obter LIBRAS/ PÉ CÚBICO ENERGIA, QUANTIDADE DE CALOR E TRABALHO Sabendo PÉS LIBRAS - multiplique por 1,356 para obter JOULES Sabendo BTU - multiplique por 1,056 para obter QUILOJOULES Sabendo BTU - multiplique por 778,2 para obter PÉS LIBRAS Sabendo JOULES - multiplique por 0,738 para obter PÉS LIBRAS Sabendo QUILOJOULES - multiplique por 0,9478 para obter BTU Sabendo QUILOJOULES - divide por 1000 para obter JOULES Sabendo CALORIAS - multiplique por 4,184 para obter JOULES POTÊNCIA Sabendo PÉS LIBRAS/ SEGUNDO - multiplique por 1,356 para obter WATTS Sabendo CAVALO DE FORÇA (HP) - multiplique por 745,7 para obter WATTS Sabendo CAVALO DE FORÇA (HP) - multiplique por 550 para obter PÉS LIBRAS/ SEGUNDO Sabendo QUILOWATTS - multiplique por 737,6 para obter PÉS LIBRAS/ SEGUNDO Sabendo QUILOWATTS - multiplique por 1,341 para obter CAVALO DE FORÇA (HP) DEFEITOS DE MOLDAGEM PROCESSOS EBM E AEBM Um programa intenso de averiguação e correção de defeitos necessitaria de um livro próprio. Por este motivo, relacionamos a seguir apenas os defeitos mais comuns.
Defeito/Problema: Brilho é insuficiente ou inaceitável. Correções sugeridas: 1) Verifique se o material possibilita o acabamento necessário (PP e PE podem ser moldados com um brilho significativo; PVC pode dar qualquer acabamento de superfície, de aparência de vidro até um fosco muito áspero). 2) Aumente as temperaturas do bocal e/ou do cabeçote. 3) Aumente as temperaturas do molde mediante o aumento da temperatura do meio de refrigeração (água). 4) Caso as medidas acima não tenham efeito, verifique se o tipo de material está correto e se não houve mudança. 5) Quando todas as medidas tomadas não ajudarem, desmonte o cabeçote e limpe as canais internos de fluxo. Defeito/Problema: Rompimento do produto (com ar de sopro preso dentro do produto, sem possibilidade de escapar antes da abertura do molde). Correções sugeridas: 1) Verifique se os temporizadores (relês de tempo) foram ajustados corretamente e efetue um reajuste, caso necessário. 2) Verifique o funcionamento das válvulas de escape rápido e corrija, caso necessário. 3) Verifique se a válvula principal de sopro está permitindo a passagem de ar, quando ela deveria estar fechada e corrija, caso necessário. Defeito/Problema: O comprimento do parison varia de ciclo para ciclo. Correções sugeridas: 1) Verifique se a operação da extrusora é consistente, por exemplo, se não existe um fluxo oscilante; verifique a refrigeração da zona de alimentação e corrija, caso necessário. 2) Verifique a eficiência da operação da mistura, por exemplo, da mistura de material recuperado e virgem e do masterbatch no funil de alimentação da máquina. 3) Verifique o carregamento de masterbatch. 4) Verifique o funcionamento de todas as resistências e controladores de tempe-ratura e assegure que as resistências de aquecimento estão devidamente apertadas. 5) Verifique se os termopares estão assentados e conectados corretamente. 6) Verifique o funcionamento do programador do parison, e em seguida verifique e reajuste o controlador de comprimento do parison (caso foi instalado). Defeito/Problema: Marcas de linhas ou faixas no parison e/ou produto. Correções sugeridas: 1) Verifique se existe contaminação de material e efetue uma purgação. 2) Verifique se um aumento das temperaturas do canhão possibilita uma melhoria. 3) Abaixe as temperaturas do cabeçote.
4) Limpe o conjunto de cabeçote e bocal, caso as marcas ou faixas apareçam de forma aleatória e imprevisível. 5) Caso essas medidas não tenham resultado, verifique o efeito da colocação de um suporte do núcleo com compressão no cabeçote. Defeito/Problema: A resistência na área de esmagamento e/ou da solda é baixa. Correções sugeridas: 1) O corte na área de esmagamento é muito afiado, alargue o fio de corte com uma pedra ou mediante uma retífica - faça isso pouco a pouco. 2) Reduza as temperaturas da massa (dentro dos limites de operação adiabática). 3) Verifique a profundidade de corte e reduza, caso necessário. 4) Aumente o amortecimento do molde, isto é, diminua a velocidade lenta e final de fechamento do molde, quando o esmagamento estiver sendo efetuado. 5) Investigue o efeito de um pré-sopro com pressão reduzida do ar. Defeito/Problema: O encolhimento e/ou o empenamento é inaceitável. Correções sugeridas: 1) Verifique se o peso do produto não aumentou acima do peso previsto. 2) Verifique o fluxo e a temperatura do sistema de refrigeração do molde; reduza as temperaturas do molde pelo aumento de fluxo do meio de refrigeração, ou pela redução da temperatura do fluxo. 3) Verifique se a pressão do ar de sopro não diminuiu imprevisivelmente e efetue um reajuste, caso necessário. 4) Caso as verificações e sugestões acima não eliminaram o problema, aumente o tempo de ciclo do sopro. 5) Caso um conjunto de bocal/ núcleo ovalado tenha sido utilizado, verifique se o núcleo foi montado na posição correta. 6) Ajuste a programação do parison. 7) Reduza as temperaturas da massa ao máximo possível mediante, por exemplo, a redução das temperaturas do canhão e do cabeçote. Verifique se estas alterações não causarão um aumento da temperatura da massa devido a operação adiabática. Defeito/Problema: O acabamento de superfície ou a qualidade é insuficiente ou irregular. Correções sugeridas: 1) Verifique se existe condensação dos moldes e aumente as temperaturas do molde pelo aumento da temperatura do fluxo de refrigeração. 2) Verifique se existe um bloqueio das áreas de ventilação, caso necessário limpe e/ou alargue as áreas de ventilação. 3) Aumente a pressão do ar de sopro para assegurar que o parison esteja em contato completo com a cavidade do molde. 4) Efetue um polimento da cavidade do molde com lixa fina, ou mediante um jateamento com areia - verifique depois se o acabamento da superfície do produto é aceitável (o acabamento pode se tornar mais fosco).
Defeito/Problema: Dificuldades de separação da rebarba, por exemplo, a rebarba é muito grossa para uma separação manual com facilidade. Correções sugeridas: 1) Verifique primeiro se a rebarba pode ser removida manualmente com facilidade. Quando um ajuste correto foi realizado, a rebarba na área de esmagamento e na região da alça deve ser removível facilmente com uma faca afiada, ou na maioria dos casos a rebarba deve ser removível com as mãos. 2) Verifique todas as áreas de corte cuidadosamente, efetue uma afiação do corte apenas quando necessária e evite reduzir a largura do fio de corte. Observe que a função de corte pode ser verificada melhor pela colocação de papel carbono entre as metades do molde enquanto elas são fechadas e apertadas. 3) Verifique e aumente a profundidade do corte onde necessário. 4) Revise a programação do parison para reduzir a quantia de material nas áreas de esmagamento - ao máximo possível - sem prejudicar as especificações do produto. 5) Diminua o amortecimento do molde, isto é, aumente a velocidade final de fechamento.
Capítulo 8 FICHAS DE PROCESSO É importante destacar que os ajustes da máquina devem ser efetuados cuidadosamente e registrados de forma precisa. Caso contrário, os produtos moldados terão qualidades diferentes daqueles produzidos durante a operação de ajuste ou daqueles de outras corridas, a não ser que o equipamento seja capaz de ser ajustado para as mesmas condições de corridas anteriores. Como cada máquina pode ser diferente, será possível apresentar apenas um esboço geral do que deve ser ajustado e registrado. Examine a ficha a seguir e prepare a sua. Leve em consideração a sua própria experiência e os parâmetros que devem ser re-gistrados para uma combinação específica de máquina/cabeçote/molde e material. Você deve registrar todos os parâmetros que são essenciais para uma produção idêntica. Lembre-se de que o objetivo da moldagem é produzir artigos idênticos o tempo todo.
Ficha de processo Data: Turno: Operador sênior:
Outros operadores:
Ajustador da máquina:
Inspetor:
Descrição do produto:
Número do produto:
Material utilizado: Qualidade:
Fornecedor:
Número do lote:
Nome comercial: Cor:
Conteúdo máx. de água:
Preaquecimento com........°C Por..........horas
Dados alternativos do material: Aditivos usados:
% Masterbatch:
% Recuperado:
Outros detalhes:
Identificação da máquina Nome: Modelo:
No. de identificação
Detalhes da rosca: Adaptador tipo:
Identificação: Resistências tipo:
Disco perfurado/ trocador de tela: Requisitos de ar/ vácuo: Requisitos especiais: Identificação do cabeçote Fabricante:
No. de identificação:
Número de zonas:
Resistências tipo:
Quant. de parisons:
Requisitos de ar/ vácuo: Requisitos especiais: Identificação do núcleo:
Diâm. externo núcleo: Diâm. interno bocal:
Pino de sopro No. de identificação bucha de corte: Distância cabeçote/ dispositivo de corte:
Diâm. bucha de corte:
Distância carro até canhão: Curso de estampagem: Outros: Identificação do molde Descrição molde:
No. de cavidades:
No. de identificação
Requisitos de refrigeração: Requisitos de ar/ vácuo: Requisitos especiais: Identificação do artigo:
Tamanho:
Equipamento complementar: Detalhes: Requisitos de ar/ vácuo: Comentários de moldagem: Cuidados especiais durante a moldagem: Requisitos de segurança: Ferramentas necessárias: Tomar amostras a cada ................... e enviar para controle de qualidade Inspeção do produto a cada ................... caso não passe, teste a seguir .................. Tomar as seguintes providências .........................
Ficha de ajuste de máquina MÁQUINA
CHAVE NÚMERO
VALOR DE AJUSTE
VALOR REAL MEDIDO EM
1 TEMPERATURAS (em °C ou °F) Secador Funil de alimentação Material Bloco do funil Água de refrigeração Zona de alimentação- canhão ranhurado Canhão - parte traseira (Z1) Canhão - parte central (Z2) Canhão - parte central (Z3) Canhão - parte dianteira (Z4) Adaptador do cabeçote (Z5) Cabeçote (Z6) Cabeçote (Z7) Cabeçote (Z8) Cabeçote (Z9) Bocal (Z10) Massa (M1) Massa (M2) Molde - 1 Molde - 2 Molde - 3 Pino de sopro Óleo hidráulico Outros TEMPOS (s) Retardo de fechamento do molde Fechamento rápido do molde Fechamento lento do molde Retardo -corte para frente Retardo - corte para trás Retardo de sopro Tempo de sopro - 1 Tempo de sopro - 2 Retardo de abertura do molde Abertura rápida do molde Abertura lenta do molde Estampagem Tempo total do ciclo VAZÃO DE ÁGUA (em l/s, ou gal./min) Trocador de calor (tanque hidráulico)
2
3
Bloco do funil Zona de alimentação - canhão ranhurado Rosca Molde - 1 Molde - 2 Molde - 3 Outras
PRESSÕES (em bar, ou psi) Ar comprimido - geral Pré-sopro - 1 Pré-sopro - 2 Ar de sopro - 1 Ar de sopro - 2 Ar de apoio Bucha de corte (cilindro) Estampagem Água de refrigeração Pressão da massa - 1 Pressão da massa - 2 Outras pressões VAZÕES DE AR (em l/s, ou cu.ft/min) Secador Cabeçote Refrigeração - 1 Refrigeração - 2 Refrigeração - 3 POTÊNCIAS (Ampères) Motor da extrusora Motor da bomba hidráulica Outras VELOCIDADES (em m/s, ou ft/min) Fechamento rápido do molde Fechamento lento do molde Corte para frente Corte para trás Abertura rápida do molde Abertura lenta do molde Estampagem Outras
ROTAÇÕES (em rpm) Rotação da rosca Dosagem Outras PESOS (g ou ozs.) Peso total do parison Rebarba - 1 Rebarba - 2 Produto - 1 Produto - 2 DIMENSÕES CRÍTICAS (em mm, ou polegadas) 12345Aspecto visual: Observações:
PROGRAMAÇÃO DO PARISON - Posição das chaves nos seguintes pontos: 1 9 17 25
2 10 18 26
3 11 19 27
4 12 20 28
5 13 21 29
6 14 22 30
7 15 23 31
8 16 24 32
Outros ajustes do programador:
Capítulo 9 GLOSSÁRIO DE TERMOS Abaulamento: A distorção de um produto moldado por sopro causada, por exemplo, pelo uso de uma temperatura muito alta durante o enchimento a quente. Abertura de alimentação: A abertura de entrada num canhão da extrusora para o material plástico.
Abertura livre: A distância livre entre duas placas de fechamento. Aceleração temporizada: Limita o tempo no qual um motor elétrico alcança a rotação máxima para evitar cargas excessivas que podem avariar a rosca ou o acionamento. Acionamento D.C.: Acionamento de corrente contínua (também acionamento C.C.). Sistemas de acionamento normais com motores elétricos para aparelhos de dosagem, extrusoras e máquinas de puxar; eles fornecem boa consistência de velocidade. Acionamento SCR : Um sistema de acionamento de motores, que controla a velocidade de um motor de corrente contínua pela utilização de uma corrente com pulsação retificada. Isto significa, que a alimentação de corrente alternada é convertida para pulsações de corrente contínua, controladas por um aparelho de medição de velocidade. Aço: Ferro contendo de 0,1% a 1,5% de carbono, em forma de carburetos de ferro (cementita). Acumulador: Um reservatório utilizado para armazenar um fluido hidráulico sob pressão, ou uma parte de um equipamento de processo (por exemplo, na moldagem por sopro) para armazenar a massa plástica. Adaptador de cabeça angular: Durante a extrusão com cabeça angular, o adaptador desvia a massa num ângulo de 45°ou 60°. Adaptador de cabeça cruzada: Em extrusão de cabeça cruzada, o adaptador desvia a massa em 90°. Adaptador deslocado: O ferramental e a extrusora apontam na mesma direção, porém o produto não é centralizado no cilindro de extrusão. Adaptador in-line: O ferramental e a extrusora se encontram na mesma linha, e o produto é centra-lizado no cilindro de extrusão ou canhão. Adaptador: Liga a extrusora com o cabeçote e canaliza a massa para o cabeçote; utilizado para conectar os cabeçotes à máquina. Também pode mudar a direção do fluxo da massa; existem adaptadores dispostos de forma angular ou cruzada, como também adaptadores deslocados. Adesivo reativo: Uma categoria de adesivo que é fixado por reação química; uma polimerização e/ou uma reticulação ocorre após a aplicação do adesivo em forma líquida. Adiabático: Normalmente aplicado em operações de extrusão. Significa que durante a operação não existe uma fornecimento externo de calor na máquina. Aditivos ou produtos contra envelhecimento: Produtos químicos acrescentados para prevenir uma degradação, por exemplo, por oxidação.
Admer: Um material de adesão que é misturado com um polímero básico, com a finalidade de provocar a adesão com um outro polímero, por exemplo, um admer pode ser misturado com PE, para causar a adesão com PA. Agente antiestático: Aditivos acrescentados para reduzir problemas de estática; podem ser compostos iônicos dispersos que afloram na superfície (por exemplo, de um filme) e formam uma camada condutiva. Agente de amaciamento: Um aditivo, normalmente um líquido, que é adicionado para tornar um polímero mais macio; com essa finalidade são usados óleos em elastômeros ou em borrachas. Agente de liberação: Um material pintado ou pulverizado num substrato para prevenir a adesão. Agente de plastificação: Um produto químico, normalmente um líquido, que é acrescentado ao plástico ou à resina para torná-lo mais macio e mais flexível. Agente de sopro: Uma substância que expande a massa plástica de propósito, pela geração de um gás, muitas vezes um produto químico sólido que entra em decomposição em temperaturas de moldagem, por exemplo, um composto azo. Agentes de deslizamento: Substâncias acrescentadas para facilitar o deslizamento, por exemplo, amidos ácidos gordurosos; utilizados freqüentemente na extrusão de filmes. Ajuste analógico: Significa que o ponteiro é ajustado mediante uma escala. Ajuste digital: O ajuste de um parâmetro para um valor numérico preciso; normalmente mediante um disco de ajuste (thumbwheel) ou um teclado. Ajuste: A preparação de uma máquina para a produção. Alimentação: Normalmente significa a alimentação de material para uma máquina; muitas vezes uma mistura de material virgem e material regranulado. Alimentador de força: Um funil que força o material plástico dentro da abertura de alimentação extrusora. Almofada de apoio: A parte do molde que suporta a força de fechamento e que impede a acumulação de rebarba. Em moldes de sopro esta parte é localizada imediatamente depois da bolsa de rebarbas; ela deve ser configurada para suportar a força total de fechamento. Alongamento do parison: A distorção do parison durante a produção. Normalmente associado com a moldagem por extrusão e sopro, quando o parison sofre uma distorção sob o próprio peso durante a extrusão. Também chamado de “abaixamento”, pelo fato de que o
parison fica abaixado, ou altera a distribuição de espessura da parede durante a extrusão; pode ser melhorado pelo uso us o de um mate-rial de alto peso molecular.
Amorfo: Normalmente um material plástico que não é cristalino e, portanto, transparente, por exemplo, PS ou PVC. Amostra: Uma parte pequena, ou uma porção de um material, ou produto, representando a totalidade do item. Amplificador de perfil: Um aparelho ótico de amplificação de contornos, utilizado para inspecionar os perfis de componentes soprados ou injetados por motivos de controle de qualidade. É usado muitas vezes para examinar as formas das roscas do gargalo de recipientes. Análise de elementos finitos: Um procedimento matemático utilizado para analisar efeitos de fluxo, como também efeitos de tensões, pela divisão do espaço a ser analisado em elementos distintos (finitos), que são relacionados um ao outro por equações constituídas. Este método usa computadores para analisar tensões e fluxos na ausência de soluções exatas. Anel de retenção: Uma válvula anti-retorno na ponta da rosca, prevendo uma perda da massa durante a moldagem por injeção, pelo assentamento do anel num selo no final da rosca. Ângulo de desmoldagem: A parte inclinada do molde que permite um extração fácil do produto moldado. Ângulo de entrada do ferramental: O ângulo de convergência da massa na entrada do ferramental de extrusão. Ângulo helicoidal: O ângulo medido entre o filete e o plano transversal da rosca. Antioxidante: Um produto químico que é acrescentado para evitar a reação química conhecida como oxidação (ataque de oxigênio); normalmente associado com materiais como PE, que se degradam facilmente desta maneira. Aparência de giz (chalking): Causado pela degradação da superfície do plástico devido à exposição do pigmento; pode ser confundido com eflorescência. Aquecimento por fricção: Calor gerado dentro da extrusora, por exemplo, pela rotação da rosca. Ar de pré-sopro: Ar com uma pressão reduzida, utilizado durante o pré-sopro (veja présopro).
Assentamento: Tensão remanescente após o relaxamento completo da força que causou a deformação. Assepsia: O estado de ausência de organismos patogênicos. Asséptico: Relativo à assepsia. ASTM: American Society for Testing Materials (Sociedade Norte-Americana de Normas Técnicas). Avanço da rosca: Durante a moldagem numa máquina com rosca integrada, a rosca inicialmente empurra a massa ao longo do canhão, sem muita resistência ao movimento; isto acontece quando uma descompressão da massa foi incorporada para evitar um vazamento. Banda morta: A faixa do controlador, na qual o controle não afeta a temperatura; a energia elétrica está desligada, permitindo uma derivação da temperatura. Bandeja de balança: Uma bandeja colocada abaixo do molde para receber os produtos moldados após a ejeção; quando o artigo possui o peso correto, o processo de moldagem continua e o componente é aceito. Associado à moldagem por injeção. Bar: Uma unidade métrica de pressão que corresponde a aproximadamente 14,5 libras por polegada quadrada (psi), ( psi), ou uma atmosfera. Barras ou réguas de esmagamento: Duas barras que são apertadas para soldar o parison em processos de moldagem por extrusão e sopro. BBS: Um sistema de sopro e aplicação de barreira (Blow and barrier system). Se refere a um processo de aplicação de flúor para diminuir a permeabilidade de certos líquidos, por exemplo, combustíveis em recipientes de PE. BFS: Sistema de sopro, enchimento e selagem. Biaxial: Normalmente se refere a uma orientação direcional, isto é, orientação biaxial. Blocagem: A tendência em chapas ou filmes de grudar juntos sob baixa pressão, dificultando a separação por forças normais; pode ser reduzido pelo uso de superfícies sem brilho, ou pelo uso de agentes agen tes antibloqueio. Bocal estendido: Um bocal ou bico que penetra profundamente no molde de injeção e pode fazer f azer parte par te da parede do molde de injeção; encurta encur ta ou elimina o canal de alimentação primário. Bolha: Uma imperfeição, uma elevação redonda na superfície do plástico, parecida com uma bolha na pele humana.
Bolsa de rebarba: Uma parte de um molde, por exemplo, fora da área de esmagamento num molde de sopro, que é destinada a alojar este material material em excesso; normalmente é 1,5x a espessura do parison para cada metade do molde. Bomba de engrenagens: Um tipo de extrusora; pode ser montada na abertura de saída de uma extrusora convencional para possibilitar uma produção mais estável. BOPP: Significa polipropileno orientado por orientação biaxial. Na moldagem por sopro é mais conhecido como OPP. BPF: British Plastics Federation (Federação de Plásticos da Grã-Bretanha). BS: British Standards (Normas da Grã-Bretanha). BSI: British Standards Institution (Instituição de Normas da Grã-Bretanha). Bucha: Uma luva substituível para o alojamento de um pino de guia, ou a seção tubular de um ferramental que forma o diâmetro externo da mangueira. Cabeça perdida: Uma parte do produto moldado, que é removida antes do enchimento com o conteúdo. Utilizada na fabricação de artigos assépticos por sopro, onde a parte acima do gargalo é selada, após o sopro, para impedir a entrada de bactérias. Cacada: Um termo de controle, que significa que um valor real está oscilando em torno de um valor ajustado; normalmente aplicado no controle de temperatura liga/desliga. CAD/CAM: Projetos e processos de fabricação auxiliados pelo uso de computador. Caixa preta: Um termo utilizado para descrever um dispositivo cujo funcionamento é mal definido ou entendido. Calor de cisalhamento: O calor gerado como resultado do trabalho do polímero dentro do cilindro de extrusão, ou canhão. Camada de barreira: Uma camada separada de material num produto extrudado, que tem a finalidade de parar ou impedir a passagem de um meio, ou de uma substância; a camada de barreira pode ser um plástico ou um metal. Canal balanceado: Isto significa que a distância (ou canal de fluxo) entre o canal de descida e o canal de alimentação é idêntica para cada cavidade do molde. A utilização de um sistema de canal ba-lanceado assegura que cada cavidade seja enchida ao mesmo tempo com material fundido, e é sujeita à mesma pressão de injeção para possibilitar a produção de artigos idênticos em cada cavidade.
Canal da rosca: O espaço aberto entre os filetes da rosca é chamado de canal da rosca. Canal de descida: O canal de alimentação primário, que corre da face externa de um molde de injeção ou transferência para a entrada num molde de simples cavidade, ou na peça formada no canal primário. pr imário. Canhão da extrusora: Parte principal de extrusora, dentro de qual a rosca da extrusora está operando; também conhecido como ‘cilindro da extrusora’, ou ‘canhão’. Canhão: O cilindro que contém a rosca e o material plástico e que aquece e funde (ou plastifica) o material. Capacidade de enchimento à quente: Um recipiente plástico que suporta as temperaturas de enchimento à quente do conteúdo sem deformar. Capacidade de processo: Uma medida de variação dentro de um processo ou uma medida de precisão para uma máquina produzir um componente na qualidade requerida. Carga axial: A carga gerada pela rotação da rosca; deve ser duas vezes maior do que a pressão dentro do cabeçote, por exemplo, quando uma máquina de 3,5” opera contra uma pressão máxima do cabeçote de 5000 psi, a força direta de apoio deve ser 50.000lbs (223kN); a carga axial máxima, portanto, será o dobro disto, ou 100.000 libras. Carga de reforço: Uma carga que reforça um polímero; um dos exemplos mais conhecidos é negro-de-fumo, que é usado largamente para fabricar compostos de borracha. Carga: Um material, normalmente sólido, que é acrescentado ao plástico para reduzir o preço, ou para alterar altera r as suas propriedades. proprieda des. Casca de laranja: Aparência áspera e ondulada de um produto extrudado. Cauda: O material em excesso aderente na base de um produto moldado. Cavidade: O espaço oco dentro do molde para conferir a forma ao parison. Célula: Uma pequena cavidade rodeada parcialmente ou totalmente por paredes. Celular: Normalmente aplicado em produtos plásticos, significando que a densidade da resina foi reduzida por expansão. Chamuscamento: A ação de aplicar uma chama a uma superfície plástica, para tornar esta superfície mais apropriada para a aceitação de tintas de impressão ou melhorar a qualidade de impressão.
Chave de fluxo de ar: Uma chave colocada na saída de um circuito de refrigeração de um motor elétrico para prevenir um sobreaquecimento do motor na ausência do fluxo de ar; útil num ambiente de poeira acumulada. Chave fim-de-curso: Uma chave elétrica colocada no limite do movimento de uma parte da máquina, por exemplo, para iniciar o corte do extrudado. Chaveamento: A modificação de superfícies para torná-las mais receptivas a tintas; as técnicas incluem o efeito de coroa e o chamuscamento. Chaveta: A parte da rosca que transmite o movimento giratório (ou torque) do acionamento para a rosca. Ciclo: A seqüência repetida de eventos que constituem um processo de moldagem, por exemplo, moldagem por injeção. Cilindro de extrusão: Outro termo para canhão. Cilindro de injeção: O canhão ou cilindro utilizado para amolecer o material que deve ser injetado no molde. Cimento solvente: Alguns polímeros são solúveis em solventes; normalmente associado com PS ou TPS ( também chamados de “cimentos’’ ou “adesivos encorpados” ). Circuito de controle: O circuito de sinalização que possibilita uma realimentação em sistemas de controle de malha fechada. Cloreto de polivinila: Um polímero preparado mediante a polimerização de cloreto de vinila como monômero único. Cobertura de topo: Um esmalte de proteção; ou uma cobertura aplicada para proteger um revestimento acrescentado, por exemplo, uma superfície metalizada por vácuo. Coeficiente de viscosidade: A tensão de cisalhamento necessária para induzir um gradiente de velocidade de fluxo unitário ao material. Coex: Abreviação de ‘coextrudado’ ou ‘coextrusão’. Coextrusão: O processo de extrusão no qual dois ou mais fluxos de massa são combinados no ferramental para permitir a extrusão de duas ou mais camadas de plástico; uma destas camadas muitas vezes é uma camada de barreira. Colorante: Um aditivo para conferir cor; normalmente um corante ou um pigmento.
Composto de purgação: Um composto destinado ou usado especificamente para a purgação ou para a limpeza da máquina. Também conhecido como composto de lavagem ou de limpeza. Antes da utilização destes compostos de purgação é recomendado retirar o conjunto de cabeçote e bocal, já que muitos destes compostos não fundem, ou fluem como materiais normais. Composto: Um composto é o resultado do processo de mistura do plástico com os outros ingredientes de mistura mediante fusão. Comprimento da face de guia: O comprimento da face de guia num bocal normalmente é expresso como a relação entre o comprimento da abertura no sentido de fluxo e a abertura do bocal, por exemplo, 10:1. Condicionamento térmico da pré-forma: Na moldagem por sopro com estiramento, as pré-formas podem ser aquecidas ou refrigeradas, isto quer dizer que elas são submetidas a um condicionamento térmico para obter uma temperatura dentro da faixa termoelástica, antes do estágio de estiramento e sopro ou orientação. Contador de ciclos: Um instrumento que totaliza o número de ciclos que uma máquina completou. Contendo halogênios: Um material, plástico ou aditivo que contém um composto baseado em halogênios. Conteúdo de dióxido de carbono: A quantia de dióxido de carbono (CO2) medido em g/l de uma bebida carbonatada, por exemplo, 8 g/l de dióxido de carbono são possíveis quando frascos de PET estão sendo utilizados. Contrapressão: A pressão que a rosca deve vencer antes do retorno para a posição inicial, na moldagem por injeção. Controladores: Os instrumentos específicos utilizados para controlar temperaturas, velocidades e pressões na operação de produção. Controle adaptável: Um sistema de controle que se ajusta automaticamente em resposta a mudanças no desempenho da máquina, com a finalidade de produzir artigos de uma qualidade específica. Uma máquina é equipada com um controle adaptável, quando ela “se adapta” ao confrontar uma mudança. Controle automático: Modo de operação da máquina onde o equipamento mantém a produção até a ocorrência de uma falha. Controle de dois termos: Normalmente associado a controladores de temperatura; significando que o instrumento possui circuitos ou termos para o controle proporcional e integral, ou o controle proporcional e derivativo, isto é, um controlador PI ou PD.
Controle de malha aberta: Um tipo de controle da máquina onde um parâmetro é ajustado, porém não é reajustado por um controle do valor real. Controle de malha fechada: Termo utilizado para um sistema de controle que verifica se os comandos emitidos foram executadas e obriga o sistema a corrigir qualquer desvio. Controle de pressão da cavidade: Conhecido como CPC; significa que a pressão de relaxamento é iniciada a partir de um transdutor localizado no molde, Associado com a moldagem por injeção. Controle de qualidade: Técnicas ou esquemas que procuram manter a qualidade de produção. O controle de qualidade se preocupa com a implementação da garantia de qualidade. Controle de realimentação da extrusora: Um método de controle de produção da extrusora, mediante o ajuste da velocidade ou contrapressão, com a finalidade de manter uma taxa constante de produção. Controle de três termos: Normalmente associado a controladores de temperatura, significando que o instrumento possui circuitos ou termos para o controle proporcional, integral e derivativo, ou é um controlador tipo PID. Controle do comprimento do parison(PLC): Um sistema eletrônico de realimentação que monitora o comprimento de cada parison continuamente (mediante uma fotocélula), e ajusta a velocidade da extrusora conforme necessário para manter o comprimento dentro dos limites preajustados. Controle em cascata: Quando a saída de um controlador é utilizada para controlar ou alimentar um outro. Controle estatístico de processo (SPC): Aplicação de técnicas estatísticas na produção com o objetivo de manter o processo sob controle e melhorar a qualidade. Controle estatístico de qualidade (SQC): Aplicação de técnicas estatísticas ao processo de produção no esforço de melhorar a qualidade. Controle por computador: Um modo de operação da máquina no qual a extrusora e a máquina são submetidas ao controle de um computador de processo, ou microprocessador que ajusta os parâme-tros de processo. Controle por microprocessador: Tipo de sistema de controle para uma máquina, que é baseado em microprocessadores; estas máquinas normalmente possuem uma tela de indicação (vídeo) e um teclado. Controle total de qualidade (TQC): Significa que cada funcionário de uma empresa é comprometido com a produção de qualidade.
Coordenação: Um grupo de controladores ligados em conjunto para possibilitar um ajuste a partir de um ponto central; muitas vezes aplicado em sistemas de acionamento, por exemplo, as velocidades do dosador, da extrusora e das esteiras de transporte podem ser ajustadas simultaneamente para cima ou para baixo. Copolimerização: A técnica utilizada para produzir copolímeros, isto é, polimerizando dois monômeros juntos. Copolímero de bloco: Um copolímero essencialmente linear com seqüências repetidas de segmentos poliméricos de estrutura química diferente. Copolímero enxertado: Um copolímero no qual as cadeias laterais foram ligadas a um outro polímero. Copolímero estatístico: Um copolímero aleatório. Copolímeros aleatórios de PP (às vezes conhecidos como polímeros estatísticos) É um grupo de termoplásticos baseados em olefinas, que possuem tenacidade, flexibilidade e transparência, muito importante na moldagem por sopro. Eles oferecem a resistência química e as propriedades de barreira de PP-H, porém apresentam um ponto de fusão mais baixo. Copolímero seqüencial: Um copolímero de bloco, por exemplo, muitos tipos de PP são materiais que contém blocos de unidades de etileno e blocos de unidades de propileno ao longo da cadeia molecular. Copolímero: Um polímero ou uma resina fabricada mediante a polimerização de dois monômeros juntos, por exemplo, EVA; o segundo monômero é acrescentado para melhorar propriedades, como a adesão. Copolímeros aleatórios de PP: Conhecidos às vezes como polímeros estatísticos; eles são um grupo de termoplásticos baseados em olefinas que possuem tenacidade, flexibilidade e transparência, uma qualidade extremamente importante na moldagem por sopro. Estes materiais oferecem resistência química e as propriedades de barreira de PP-H, porém possuem um ponto de fusão mais baixo. Corante líquido: Um sistema concentrado de coloração líquida ou masterbatch. Corante: Um colorante solúvel na resina, permitindo a obtenção de cores transparentes. Corte de cordão: Normalmente se refere a granulado que foi produzido pelo corte de cordões de seção transversal circular. Corte dentro do molde: Um processo patenteado pela Bekum, que possibilita o corte da cabeça do produto dentro do molde, antes da sua abertura; o ar de sopro segura o componente de parede fina firmemente contra as paredes do molde, durante a remoção da cabeça perdida.
Corte rotativo (trepanning): Uma operação de corte na moldagem por sopro na qual uma cúpula, ou cabeça, é removida pela ação de uma faca de corte circulante; geralmente utilizado na produção de recipientes de boca larga ou de jarras. Quando existe um motor acionado por força pneumática, a operação é chamada de corte rotativo tipo turbo (turbo trepanning). CPU: Unidade central microprocessador).
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Cratera: Uma imperfeição pequena e rasa de superfície. Cravo: Uma imperfeição que pode ser definida como uma pequena protuberância de forma variada na superfície de um produto plástico. Cristalino: Normalmente se refere a um material plástico que contém áreas cristalinas ou zonas de cristalinidade; estes materiais também são chamados de materiais termoplásticos semicristalinos. Curto: Uma imperfeição numa peça moldada de plástico, devido a uma condição de enchimento incompleto. D: Veja derivado. Degradação: Uma mudança degenerativa numa estrutura química, de propriedades físicas ou na aparência de plástico. Degradantes: Substâncias aditivas para causar o colapso de um produto, por exemplo, amidos podem ser acrescentados num filme para causar a degradação após o uso. Delaminação: A separação do produto em camadas. Densidade aparente: A densidade aparente é o peso de uma unidade volumétrica de material com a inclusão de lacunas, que são inerentes como testado. Densidade aparente: O peso em ar de uma unidade volumétrica de material. Densidade: Medida como massa por unidade volumétrica. Quando apresentada em gramas por centímetro cúbico (g/cm3), é numericamente igual à gravidade específica. É indicada muitas vezes em quilogramas por metro cúbico (kg/m3), isto é, o valor numérico é igual tal como em g/cm3. Quando um material possui uma densidade de 2 kg/m3, será igual como em 2 g/cm3. A densidade aparente é o peso em ar de uma unidade volumétrica de material; a densidade a granel é o peso por unidade volumétrica de um material, incluindo espaços vazios inerentes, como testado. Deposição por vácuo: Um processo usado para aplicar um revestimento de metal, normalmente alumínio, numa substância plástica.
Derivação padrão: Uma medida da distribuição ou dispersão, definida como a raiz quadrada da média das raízes das derivações individuais do valor médio. Derivado: Referido como ‘D’; este termo é acrescentado num controlador, com a finalidade de prevenir a ultrapassagem do valor ajustado. Descompressão: A ação de reduzir a pressão da massa mediante, por exemplo, o deslocamento da rosca para trás após o final da rotação na moldagem por injeção, também conhecido como sucção. Deslizamento: A habilidade de materiais deslizarem um sobre o outro. Despolimerização: Uma redução do peso molecular; o contrário de polimerização. Dessecador: Um tipo de secador à quente onde a umidade é retirada do ar mediante uma substância secante, como gel de sílica. Dessecagem: A remoção de umidade. DIN: Método de teste ou norma alemã, emitido pelo comitê de normas da Alemanha (Deutscher Normenausschuss). Direção de processamento: A direção longitudinal de um extrudado. Direção transversal: A direção perpendicular ao extrudado; ou o sentido de processamento. Disco perfurado: Um disco ou uma placa com uma série de furos colocados no sentido de extrusão, que permitem o fluxo do material plástico. Normalmente utilizado para apoiar telas, e colocado entre o canhão da extrusora e o suporte do cabeçote. Dispositivo de pré-prensagem: Um dispositivo para a solda do parison, que é montado diretamente abaixo do cabeçote na moldagem por extrusão e sopro. Quando o comprimento desejado do parison for extrudado, as réguas de pré-prensagem fecham para soldar o parison. É utilizado em conjunto com facas frias ou quentes. Distorção: Uma alteração indesejável de forma. Distribuidor de fluxo: Outro termo para torpedo. Distribuidor: Um elemento constituído de tubos ou canais, junto ao ferramental, com a função de distribuir o fluxo de material de maneira uniforme pela largura do ferramental. DNA: Comitê alemão de normas (Deutscher Normenausschuss); a organização responsável por emitir as normas DIN.
Dobradiça viva: Também conhecida como dobradiça integrada e associada com PP. Este material possui a habilidade de resistir a flexões freqüentes e repetidas, por este motivo as dobradiças podem ser formadas como parte integrante do componente. Dosador: Um dispositivo que alimenta e regula a quantia do material plástico e/ou dos aditivos para a introdução no cilindro de extrusão ou canhão. Durômetro: Um instrumento de medição para medir a dureza ou a resistência à indentação de um composto. Duroplástico: Um material plástico que somente pode ser formado e fixado (ou reticulado) uma vez, sem possibilidade de reprocessamento. Efeito de coroa: Tratamento elétrico aplicado em plásticos para facilitar a adesão de tinta ou outros adesivos. Efeito de escada: Acabamento defeituoso de superfície causado pela fratura da massa no ferramental. Efeito de painel (panelling): Também chamado de colapso de parede. Causado pela geração de vácuo dentro do recipiente; as paredes não conseguem resistir a força do vácuo; pode ser o resultado de um enchimento à quente. Efeito de porta aberta (open door effect): Associado com PC significando que devido a alta permeabilidade deste material a vapor de água, a água que está presa (dentro das paredes) pode ser liberada rapidamente de um recipiente de múltiplas camadas. Eflorescência do lubrificante: Veja “eflorescência”. Eflorescência: Um termo usado quando um corante migra para a superfície de um produto e forma uma camada poeirenta; corantes possuem maior tendência à eflorescência do que pigmentos. Elastômero: Também conhecido como borracha, significa que um material de estrutura macromole-cular em temperatura ambiente retoma rapidamente as suas dimensões e formas originais, após uma deformação substancial por uma tensão fraca; no alívio desta tensão a forma original é readquirida. Elastômeros termoplásticos (TPE ou TPR): Também conhecido como “borracha termoplástica”. Um material plástico que pode ser amolecido repetitivamente por calor e fixado por refrigeração, também apresenta algumas propriedades de borracha (elastômero) à temperatura ambiente. Eletroerosão: Método de usinar metais pelo processo de erosão por faíscas.
Embalagem por contração: Uma técnica de embalagem que utiliza orientação; os componentes são colocados dentro de um saco plástico e aquecidos para causar um encolhimento (aperto) do filme de plástico. Empenamento: Distorção do produto que ocorre geralmente algum tempo após o término da refrigeração. Encaixe de estalo (snap fit): Uma técnica de montagem utilizada freqüentemente em materiais de alta resistência e elasticidade, como nylon e acetato; juntas permanentes ou recuperáveis podem ser produzidas pelo casamento de uma peça de encaixe com outra peça produzida com lábios, formando uma forte junção mecânica. Encolhimento: É a redução das dimensões que um componente sofre após a produção. Entrada: O número de entradas separadas de filetes detectados ao longo da rosca; normalmente uma, portanto a maioria das roscas são de entrada única. Envelhecimento: Efeito da exposição de materiais a um determinado ambiente por um intervalo de tempo; o processo de expor materiais a um ambiente por um intervalo de tempo. EPROM: Memória somente para leitura, que pode ser apagada e programada. Uma unidade de armazenamento de dados que é parte de um computador. Equipamento auxiliar: As unidades complementares utilizadas numa linha de extrusão após o cabeçote, usadas para refrigerar, formar, controlar e, caso necessário, cortar o extrudado. Escalpamento: Uma perda do produto ou uma perda da parte de um produto para uma camada interna num artigo coextrudado. Normalmente ocorre quando a camada de barreira está do lado externo do recipiente; esta configuração pode resultar na perda de adesão da camada. Esmagamento: A parte do molde de sopro que solda o parison para possibilitar a inflação ou um corte. Espécime: Uma peça ou porção de uma amostra usada para fazer um teste. Espuma extrudada: Um produto extrudado, produzido quando uma massa plástica é expandida pela formação de células de gás. Espuma plástica: Também conhecida como ‘plástico celular’ (o termo preferido). Estabilizadores UV: Produtos químicos acrescentados ao plástico, que ajudam a evitar a decomposição causada por luz ultravioleta.
Estabilizante térmico: Um material que impede a degradação térmica, ou degradação por calor; normalmente associado com PVC. Estação de pós-refrigeração: Uma unidade na máquina destinada a melhorar a produção, que está situada entre a unidade de fechamento e a estação de estampagem ou estação de acabamento. O artigo é transferido do molde de sopro para a estação de pós-refrigeração e um pino comprido, que permite bastante folga, é inserido e utilizado para introduzir ar de lavagem para acelerar a refrigeração. Estacar: O processo utilizado para colocar insertos dentro de furos pré-formados. Estado sólido: Um sistema de controle que substitui o controle por relés; baseado em componentes eletrônicos que não possuem partes móveis, porém pode-se executar uma ação de comutação. Estampagem: A remoção da rebarba esmagada de um produto moldado mediante um sistema móvel de punção e matriz. A rebarba deve ser praticamente rasgada pelo cantos de corte da ferramenta, uma vez que um cisalhamento real não é possível em componentes plásticos de baixo peso. Estática: Carga elétrica gerada e mantida em superfícies isoladas; gerada em superfícies de filmes quando eles são separados. Estiramento: O esticamento de um extrudado para produzir um artigo de tamanho correto. Etiquetagem dentro do molde: Sistema de decoração, onde as etiquetas (de papel ou termoplástico) são colocadas dentro do molde antes do apanhamento do próximo parison. As etiquetas são fixadas por pinos com vácuo, e aderem ao produto durante a moldagem. Euromap: Comitê Europeu de Fabricantes de Máquinas para a Indústria de Plásticos e Borrachas; emite recomendações sobre a configuração e utilização de máquinas que são disponíveis na asso-ciação nacional de um país particular, como por exemplo, a BFP, na Grã-Bretanha. Expansão do parison: A expansão de um extrudado acima das dimensões do bocal, através do qual foi extrudado. Exposição artificial a intempéries: Exposição no laboratório a condições climáticas simuladas; estas podem ser cíclicas, envolvendo mudanças de temperatura, umidade relativa, energia radiante e outros elementos encontrados na atmosfera de várias áreas geográficas, porém normalmente especificados. As condições de exposição no laboratório normalmente são intensificadas, para além daquelas encontradas na exposição ao ambiente externo, com a finalidade de alcançar um efeito acelerado.
Expulsão ao ar: Quando o conteúdo de um cilindro, ou um acumulador, é expulso ou expelido ao ar; é conhecido como expulsão ao ar, ou purgação ao ar. Extrudado: O material formado que está saindo de um ferramental ou bocal. Extrusão adiabática: Após o aquecimento da extrusora não existe um fornecimento externo de calor para a máquina; o calor necessário para plastificar o material é gerado pela conversão da energia de acionamento. Extrusão de cabeça cruzada: Um processo de extrusão onde o extrudado sai da máquina no sentido perpendicular ao eixo do canhão; utilizado no revestimento de fios e algumas linhas de tubos. Extrusão em cascata: Um tipo de máquina de duas roscas, na qual duas extrusoras são efetivamente conectadas, de modo que a saída da massa da primeira alimenta a segunda; um devolatilização é efetuada normalmente entre as duas extrusoras. Extrusão vertical: Um processo onde o canhão de uma extrusora está disposto em ângulo reto em relação ao piso, ou montado em posição vertical. Extrusão: Processo de fabricação um produto, forçando um material através de um ferramental. Extrusora de engrenagens: Um extrusora que utiliza engrenagens para bombear o plástico ou a resina. Extrusora de massa elástica: Um extrusora operando com dois discos, que utiliza o efeito da elasticidade da massa do polímero, para transportar a massa plástica através do sistema e fora do ferramental. Extrusora de pistão: Uma máquina extrusora que aplica a pressão do pistão diretamente no mate-rial para causar a extrusão. Extrusora de rosca dupla: Uma extrusora que utiliza duas roscas para transportar o material plástico; estas roscas normalmente são dispostas lado a lado e podem ser engrenadas, ou trabalhar separadas. Extrusora de rosca única: Uma extrusora que utiliza apenas uma rosca para transportar o material plástico. Extrusora desvolatilizante: Uma extrusora destinada ou operada para a remoção de voláteis ou vapores de um polímero em forma plastificada. Extrusora ventilada: Uma extrusora que possui um furo, ou uma entrada no canhão, através do qual matéria pode ser retirada ou introduzida no material plástico; utilizada muitas vezes para extrair voláteis do material plástico.
Fabricação: A manufatura de produtos plástico a partir de peças moldadas, barras, tubos, chapas, peças extrudadas e outras formas, por operações apropriadas, como estampagem, corte, furação, e rosqueamento; também inclui a montagem de peças plásticas num conjunto, ou a montagem de peças plásticas com outros componentes, mediante fixação mecânica, adesivos, selagem a quente, ou outros meios. Faixa proporcional: Às vezes abreviado para ‘PB’; significa normalmente uma faixa ou gama de temperatura (por exemplo, 10% do ponto de ajuste), dentro do qual a energia é proporcionada ou reduzida ao aproximar-se do ponto de ajuste. Faixa visora: Uma parte de um recipiente usada para inspecionar o nível do líquido dentro do frasco. Fator de massa: A relação entre o volume de uma massa determinada de material para moldagem e o seu volume em forma moldada. O fator de massa também é equivalente à relação entre a densidade do material e a densidade aparente na forma a granel. Fechamento hidráulico direto: Sistema de fechar e apertar um molde com um cilindro hidráulico, que exerce a força diretamente contra o molde. Fenda do bocal: A distância entre os lábios do bocal e o núcleo. Ferramental auto-flexível: Um ferramental para chapas onde a abertura dos lábios é controlada por pinos de expansão térmica, os quais respondem em torno dos sensores de espessura. Ferramental de perfil: Um ferramental utilizado para produzir uma seção transversal complexa por extrusão, por exemplo, uma seção de um quadro de janela. Ferramental de placa: Um ferramental simples, fabricado pela colocação de um furo no metal e pela fixação da peça no suporte do ferramental; não é necessariamente de forma aerodinâmica. Ferramental: O orifício para conferir forma à massa plástica (também chamado de bocal). FFS: Significa moldagem, enchimento e selagem (form, fill, seal). Filete: O espaço entre o diâmetro externo da rosca e a superfície do núcleo da rosca num giro completo. Flanco de arraste: O flanco traseiro de um filete de rosca. Flanco de guia do filete: Se refere a parte do filete da rosca que é localizada do lado do ferramental do sistema.
Flanco de pressão: A face ou flanco do filete da rosca que empurra o plástico em direção ao ferramental; a face mais próxima ao ferramental. Fluxo cruzado: Fluxo num ferramental de extrusão no sentido perpendicular ao sentido principal de fluxo. Fluxo de arraste: O tipo de fluxo que predomina na extrusão por rosca única; a massa é arrastada em direção ao ferramental pela interação entre a rosca e o canhão. O polímero deve tocar tanto a rosca, como o canhão para produzir o efeito do fluxo de arraste. Fluxo de pressão: O contrário de fluxo de arraste; diminui a produção e é causado pela formação de pressão na parte dianteira da extrusora. O fluxo de pressão tenta forçar o material no sentido oposto ao sentido de extrusão, em direção ao funil. Fluxo de vazamento: A perda de produção, causada pela perda de material por cima dos filetes da rosca; esta perda ocorre na fenda entre a rosca e o canhão. Fluxo extensivo: O tipo de fluxo que ocorre quando uma massa está sendo puxada ou extrudada; por exemplo, durante a estiragem a partir de um ferramental. Fluxo frio: Normalmente se refere a um fluxo de material, que está abaixo da temperatura apro priada para a massa. Fluxo não-newtoniano: Termo usado para descrever um tipo de fluxo; o fluxo de um material termoplástico é caracterizado por uma relação não-linear (ou não-proporcional) entre a taxa e a tensão de cisalhamento. Fluxo transversal: O padrão circular de fluxo gerado entre o canhão e a rosca. Assume-se que a massa circula no canal retangular que é formado pelo núcleo da rosca, parede do canhão e pelos filetes da rosca. Folga da rosca: A folga da rosca é a diferença entre o raio do canhão e o raio da rosca. Com uma folga de 0,1 mm numa extrusora de 100 mm de diâmetro, o raio da rosca seria 49,9 mm, ou o diâmetro seria 99,8 mm. Força de fechamento: A força utilizada para manter o molde fechado contra as forças de abertura. Na moldagem por sopro, é recomendada uma força de fechamento de 1,25x pressão de sopro x área projetada. Formagem: Um processo onde a forma de peças plásticas, como chapas, barras ou tubos é alterada para obter a configuração desejada. O uso do termo ‘formagem’ na tecnologia de plásticos não inclui operações como moldagem, fundição ou extrusão, onde formas ou peças são fabricadas a partir de materiais de moldagem ou líquidos.
Fracionamento: Pode significar a produção de produtos químicos simples a partir de produtos complexos por aquecimento, ou a aparência de fissuras finas num produto. Fraturamento da massa: A distorção na superfície de um extrudado, após sair do orifício de um ferramental; o efeito pode ser uma leve ondulação até uma distorção severa. Fraturamento sob tensões de ambiente: Também conhecido como ESCR; significa que um material ou um produto falhará quando submetido a uma tensão em um ambiente específico. A tensão pode ser interna causada pelo processamento, enquanto o ambiente muitas vezes é um líquido (como detergente). Fraturamento sob tensões: Uma rachadura interna ou externa num plástico, causada por tração, não por tensões mecânicas de curta duração. O desenvolvimento destas rachaduras freqüentemente é acelerado pelo ambiente ao qual o plástico é exposto. As tensões que causam o fraturamento podem existir internamente ou externamente, ou podem ser uma combinação de ambos. Funil: Uma unidade para armazenar o material, montada em cima da abertura de alimentação da extrusora. É usada para segurar e alimentar a extrusora de material plástico. Garantia de qualidade: A garantia de qualidade se preocupa com a habilidade de uma organização de providenciar uma garantia formal ou uma declaração positiva de que o produto possui a qualidade requerida. Gaseado: Ar que está preso dentro de molde e que aquece muito quando o molde é enchido, causando a marcação e queimadura dos produtos. Gaveta: Uma válvula, por exemplo, a gaveta na base do funil para parar ou liberar a passagem do material, ou parte do ferramental. Uma gaveta basculante pode ser usada para fixar o adaptador na extrusora. Na moldagem por injeção significa uma restrição no sistema de alimentação. Gavetas móveis do molde: Componentes utilizados em moldes de sopro para possibilitar a formação de seções rebaixadas em produtos moldados. Os rebaixos (roscas etc.) são criados por insertos de forma apropriada, que podem ser movimentados por força pneumática, hidráulica ou elétrica. Gel: Um sistema parcialmente sólido composto de uma cadeia de agregados sólidos que contém líquido; na extrusão normalmente significa as protuberâncias vistas em filmes, que são o resultado de uma degradação ou reticulação da resina. Granulação submersa: Um processo usado para produzir grãos a partir de cordões, efetuando o corte em condições submersas perto da face do ferramental.
Granulado: Uma forma de alimentação da matéria-prima; material plástico fornecido em forma de pequenos grãos, com um tamanho de aproximadamente 3 mm ou 0,12 polegadas. Granulador: Uma máquina que mói o plástico para a reutilização; não produz necessariamente grãos de forma regular. Grãos: Um forma de alimentação de plásticos. O material é fornecido tanto em forma cilíndrica (aproximadamente 3 mm, ou 0,12”de diâmetro e largura), como em forma esférica, ou ainda em forma de granulado cortado a partir de cordões. Gravidade específica: A taxa de densidade de uma substância em relação à densidade máxima da água. Como é uma taxa, não possui uma unidade. Também conhecida como densidade relativa. Habilidade de penetração: A tendência relativa de um fluido, por exemplo, de uma massa plástica, de fluir em cima e cobrir um substrato; a habilidade de penetração em uma cobertura de plástico depende tipicamente da tensão da superfície, da viscosidade e da compatibilidade química. Habilidade de processamento: A facilidade com que um plástico pode ser extrudado; numa velocidade específica da rosca, um consumo menor de corrente e uma menor pressão caracterizam a melhor habilidade de processamento. Halogênio: Um elemento químico que normalmente pode ser cloro, flúor ou iodo. Haste da rosca: A haste da rosca é a extremidade traseira, isto é, a parte que é acoplada no acionamento, e que contém as chavetas para a transmissão do torque. Haste de selagem: A parte da rosca que funciona como selo para prevenir o vazamento de material plástico para o sistema de acionamento; possui o mesmo diâmetro que os filetes da rosca. HF: Alta freqüência, ou freqüência de rádio. Hidráulica digital: Um sistema onde as vazões do óleo e as pressões são ajustadas digitalmente e os valores são regulados ou controlados em passos distintos, mediante válvulas de cartucho. Hidráulica: O estudo das propriedades mecânicas de líquidos e de sua aplicação na engenharia. Hidrocarbono: Um composto químico baseado nos elementos carbono e hidrogênio. Hidroscópico: Às vezes utilizado, ao invés de higroscópico.
Higroscópico: Significa que um material absorve água do ar. Homopolímero: Um polímero fabricado somente de um tipo de monômero. IBM: Moldagem por injeção e sopro. Ilha do torpedo: Uma ilha para suportar o torpedo (ou suporte do núcleo), isto é, a parte do canal de fluxo que forma o diâmetro interno da mangueira. Ilha: A parte do conjunto de cabeçote que apoia o torpedo. Ilhas deslocadas de torpedo: Uma parte do sistema de apoio do torpedo, com a finalidade de minimizar a formação de linhas de solda e a diminuição da parede do parison no ponto de solda, causada pelas ilhas do torpedo. As ilhas não são colocadas de forma contínua a partir do lado superior do torpedo; elas são conectadas primeiro para um anel suporte e, uma outra ilha, deslocada da primeira, mantém o apoio até a parte inferior do torpedo. IML: Etiquetagem dentro do molde (in mould labelling). Impressão: Outra palavra para cavidade; os moldes podem ser especificados como sendo de impressão simples (de uma cavidade), ou de impressão múltipla (mais de uma cavidade). Impresso: As técnicas para aplicar letras ou figuras em produtos extrudados, estes incluem a serigrafia, a fotogravura e a flexografia. Inchação: Uma rugosidade no diâmetro interno de um tubo ou de um parison; normalmente associado à falta de mistura do material ao longo da rosca na extrusão de UPVC. Inclinação: A distorção de um produto moldado por sopro, causado, por exemplo, pelo uso de uma temperatura demasiadamente alta durante o enchimento à quente. Índice isotáctico: A porcentagem de material insolúvel em heptano é conhecida como índice isotáctico, e é utilizado em conjunto com a taxa de fluxo para qualificar materiais de PP. Inibidor: Uma substância utilizada em concentrações baixas, que inibe uma reação química. Inibidores são consumidos durante a reação, ao contrário de catalisadores. Injeção: A transferência da massa do cilindro de injeção para o molde. Inserto: Material colocado dentro do molde antes da moldagem, que é integrado à massa durante a moldagem.
Insertos do molde: Componentes substituíveis do molde; utilizados, por exemplo, na moldagem por sopro para possibilitar a formação de roscas e outras configurações com rebaixos. Integral: Normalmente indicado como ‘I’, significa que o controlador de temperatura possui um circuito ou terminal para eliminar o erro conhecido como offset (deslocamento). Intensificador: Dispositivo hidráulico utilizado para aumentar a pressão disponível. Intertravamento: Normalmente aplicado em proteções, significa, por exemplo, que duas proteções são interligadas de tal maneira que a operação da máquina não é possível, enquanto as proteções não forem fechadas. ISO: International Standards Organisation - uma instituição como a ASTM, que emite normas e procedimentos de teste. Isotáctico: Pertence a um tipo de estrutura polimérica que contém uma seqüência de átomos assimétricos espaçados de forma regular, arranjados em configuração idêntica na cadeia do polímero. Janela: Uma área de material transparente num componente geralmente translúcido; a causa pode ser uma refrigeração desigual, ou um grão não-plastificado que passou pela máquina. JIT: Produção em tempo hábil (just in time), significando que os componentes não serão produzidos até serem necessários. K: Pode significar tanto uma medição de temperatura em graus Kelvin (por exemplo, 205K), como pode significar o valor ‘K’ de PVC; esta é uma medida do peso molecular. Kelvin: Significa a medição de temperatura em graus Kelvin (por exemplo, 205K), este valor pode ser obtido pela adição de 273 ao valor da temperatura em °C; também conhecido como temperatura absoluta. Lacunas: Uma falha encontrada em seções grossas, que se desenvolve durante a refrigeração; são cavidades indesejáveis. Laminados: Camadas de filmes ou chapas diferentes juntadas e coladas em conjunto para formar uma estrutura única. Largura: No caso de uma viga é a dimensão menor, perpendicular à direção na qual a carga é aplicada. Lavagem por nitrogênio: Substituição do ar na parte da cabeça de um recipiente por um gás inerte, para evitar um colapso de parede.
Linha de remenda: Uma linha na superfície de um extrudado, ou um produto moldado, que é formada pela junção inadequada do fluxo da massa após a sua divisão, por exemplo, a divisão por uma ilha de torpedo. Linha de remenda: Uma marca, ou um ponto fraco num plástico moldado, causada pela junção de duas ou mais correntes de plástico. Linhas de ilhas: Uma falha de extrusão, causada pela divisão do plástico pelas ilhas do torpedo. Lubrificante: Um material acrescentado para facilitar o fluxo (lubrificante interno), ou um material acrescentado para prevenir a adesão da resina ao equipamento de extrusão (lubrificante externo). Luva de ejeção: Também conhecida como ejetor de luva, isto é, uma peça cilíndrica no molde que desliza sobre um pino, permitindo a remoção do produto moldado. Macho: A parte sólida do molde que dá a forma interna ao produto, isto é, a parte saliente. Mancal axial: É o mancal principal que suporta a carga axial gerada pela rosca; configurado para durar no mínimo 100.000 horas com a carga máxima da rosca. Mandril de refrigeração interna: Um sistema de calibração de tubos, que utiliza um mandril refrige-rado para calibrar o diâmetro interno do mesmo. Mandril: Termo usado para descrever um elemento de calibração (ou pino) num ferramental, ou dispositivo de calibração que normalmente controla a dimensão do extrudado - o diâmetro interno na maioria dos casos. Máquina de compostura: Uma máquina extrusora utilizada especificamente para uma mistura à quente. Máquina de sopro de topo: Após a produção do parison o molde se desloca, levando o parison para uma estação separada de sopro (permitindo a produção de outro parison, isto é, uma extrusão contínua). Na estação de sopro um pino é inserido na parte superior do parison (o gargalo) e em seguida é introduzido ar, através do pino de sopro. Máquina sopradora de dupla estação: Uma máquina com dois jogos idênticos de placas de fechamento; cada jogo de placas é apresentado alternativamente ao cabeçote de extrusão para apanhar o parison, possibilitando a produção dupla de uma máquina de simples estação. Máquina sopradora de estação simples: Uma máquina com apenas um jogo de placas de fechamento; pode ser utilizada com cabeçotes múltiplos para uma produção alta de recipientes pequenos.
Máquina sopradora rotativa: Uma máquina que possui mais de dois jogos de placas de fechamento; cada jogo de placas é colocado em torno do cabeçote de extrusão para apanhar o parison, possibilitando uma produção extremamente alta. As placas podem ser montadas em carrosséis verticais ou horizontais. Também conhecidas como ‘máquinas de rodas’. Máquina sopradora: Uma máquina utilizada para fabricar produtos pela moldagem por sopro. Marca de afundamento: Uma depressão indesejável na superfície de um componente. Marca de encolhimento: Uma imperfeição, uma depressão na superfície de um material moldado, onde foi retraído do molde. Marca de fluxo: Uma marca em cima ou dentro da superfície de um produto moldado, mostrando o caminho de fluxo do material, especialmente quando o fluxo do material for dividido. Marca de queimada: Uma região de material queimado ou degradado. Marca de queimadura: Uma depressão extremamente rasa, ou uma ranhura na superfície de um produto plástico, que é visível devido a seus contornos definidos ou devido a uma superfície áspera. Marca de solda: Uma linha visível de solda. Máscara: O componente utilizado para formar a imagem ou letreiro na serigrafia. Máscaras de refrigeração: Dispositivos de fixação com refrigeração por ar ou água para manter e fixar a forma produzida. Massa: Um polímero ou uma resina na temperatura de processamento normalmente é chamado de massa. Masterbatch: Uma mistura concentrada de um aditivo dentro de uma matriz. A matriz pode ser baseada no próprio plástico ou pode ser uma matriz universal (um material a base de ceras). Material recuperado: Material plástico recuperado; outro termo para material moído. Média: A medida da tendência central; normalmente obtida pela soma dos valores individuais de um conjunto de medidas, dividido pelo número dos itens do conjunto. Medidor de raios-beta: Um dispositivo de medição de espessura, que é baseado no princípio de que, para uma formulação determinada, a absorção de raios-beta é diretamente proporcional à espessura do produto.
Memória elástica: Termo utilizado para descrever as propriedades de recuperação de massas plásticas, isto é, a massa se comporta de maneira elástica após um estiramento mediante a aplicação de uma carga. Metade receptora: A metade do molde de sopro que dirige ou guia o parison quando o molde está em posição inclinada. Metalização por vácuo: Um processo utilizado para aplicar um revestimento de alumínio numa substância plástica, por evaporação, numa câmara de vácuo; a metalização é utilizada tanto na primeira como na segunda camada. Metalização: A técnica utilizada para aplicar uma camada de metal (normalmente alumínio) em cima de uma superfície plástica. MFI: Índice de fluxo (melt flow index), também chamado de taxa de fluxo (MFR). Mícron: A milionésima parte de um metro; 25 micra, perfazem 0,001 polegadas. O plural de micron é micra. Microprocessador: Parte de um microcomputador que executa o processamento de dados; também chamado de unidade central de processamento (CPU). Mil: A milésima parte de uma polegada, isto é, 0,001”. Milímetro: A milésima parte de um metro, um milímetro é igual a 0,039”. Mistura de pó: Veja mistura seca. Mistura seca: Um composto seco, preparado sem o emprego de calor, ou a adição de solventes; normalmente utilizado na tecnologia de PVC, onde também é conhecida como mistura de pó, normalmente preparada num misturador de alta velocidade. Misturador estático: Uma unidade integrada que mistura a massa plástica, para obter uniformidade de temperatura e composição. É feita pela divisão e a recombinação da massa, forçando o fluxo a passar sobre muitas obstruções em forma de lâminas. Modificador de impacto: Um aditivo acrescentado ao material plástico para melhorar a resistência ao impacto, por exemplo, resinas de MBS são acrescentadas ao PVC para possibilitar frascos com uma resistência adequada. Moído: O termo usado para o material que foi recuperado por moagem. Moldado: A quantia total de polímero capaz de ser moldado por vez; a quantia de material injetada por ciclo.
Moldagem e enchimento: Um processo de embalagem onde o recipiente é moldado e o conteúdo é inserido em seguida. Utilizado, por exemplo, na moldagem por sopro para obter altas taxas de produção pela rápida refrigeração resultante, quando o líquido frio é injetado nos frascos. Moldagem por coextrusão e sopro: A produção de artigos com mais de uma camada de material plástico; utilizada para melhorar as propriedades de barreira e/ou para reaproveitar plásticos de baixa qualidade. Moldagem por compressão: O método de moldar um material já confinado numa cavidade, pela aplicação de pressão e normalmente de calor. Moldagem por extrusão e sopro: Um processo de moldagem por sopro, no qual o parison ou a mangueira é produzida por extrusão. Moldagem por injeção e sopro com estiramento (ISBM): Um processo de moldagem por sopro, onde o parison ou a mangueira é produzida mediante uma operação de moldagem por injeção, porém antes de ser soprado, o mesmo é estirado pela extensão do pino de sopro. Moldagem por injeção e sopro: Um processo de moldagem por sopro onde a pré-forma, parison ou mangueira, é produzida mediante uma operação de moldagem por injeção. Moldagem por injeção, extrusão e sopro (IEBM): Neste processo o gargalo do artigo é moldado por injeção a partir de um acumulador, e em seguida um parison é formado por extrusão num sentido ascendente. Enquanto este parison é produzido, ele é estirado. A taxa de estiramento e a velocidade de extrusão podem ser controladas de forma independente, para alcançar a espessura apropriada em qualquer ponto. Após o sopro, o componente é transferido para uma estação de corte para a remoção da base. Moldagem por injeção: Um processo cíclico, onde um material amolecido por calor é injetado dentro de um molde, do qual é ejetado após a sua formação pela cavidade. Moldagem por mergulho e sopro: Também referido como moldagem por injeção de baixa pressão. Não utiliza a parte fêmea para a produção do parison e, portanto é mais barato do que um produto de moldagem por injeção. Um mandril é inserido num reservatório de massa e depois retirado numa velocidade para alcançar a espessura requerida em qualquer ponto. A pré-forma é soprada em seguida sem rebarba de forma convencional. Moldagem por sopro com acumulação: Também conhecida como AEBM. Para evitar o alongamento excessivo do parison na produção de artigos soprados grandes, a massa plástica é armazenada o tempo necessário num cabeçote acumulador, para ser expulsa rapidamente quando solicitada.
Moldagem por sopro com disco: Um processo onde recipientes de boca larga são produzidos a partir de um disco formado por injeção; este disco aquecido é submetido a um estiramento preliminar mediante um mandril, antes de ser soprado. Associado com jarras de PET. Moldagem por sopro: Um processo utilizado para produzir componentes ocos fechados, como frascos, pela expansão do extrudado (parison), ou da pré-forma produzida por injeção, dentro de um molde. Moldagem, enchimento e selagem: Também conhecido como FFS (form-fill-seal); um processo de embalagem onde o produto é moldado, enchido e selado em seguida. Molde de corrida quente: Um tipo de molde de injeção onde o sistema de alimentação é mantido nas temperaturas de processamento de um material plástico particular. Molde inclinado: Às vezes visto na moldagem por sopro; o molde não é colocado em posição vertical, mas em posição inclinada em relação ao cabeçote, para facilitar a produção de artigos complexos e finos. Monoaxial: Em filmes ou fitas este termo se refere a uma orientação num sentido singular; isto é, pelo estiramento no sentido de processamento ou direção da máquina. Monômero: A matéria básica na qual um plástico ou uma resina é baseada. Mordentes de solda: Veja dispositivo de pré-prensagem. NC: Controle numérico. Núcleo da rosca: O núcleo da rosca é a haste central, ou o material que sobra após a usinagem dos filetes. O: Um ‘O’ antes da abreviação de um material plástico significa que o produto feito deste material teve uma orientação biaxial, por exemplo, OPP. Offset: Na terminologia de controle este termo significa que o valor real é constantemente diferente do valor ajustado; no controle da temperatura este efeito pode ser minimizado pelo uso de um controlador com circuito integral (I). Olhos de peixe: Defeito num extrudado (normalmente em filmes) com aparência similar a um olho de peixe, causado por partículas pequenas de resina não plastificada; pequenas massas globulares que não se misturaram completamente com o restante do material. On-off ou liga-desliga: Um tipo simples de controlador de temperatura onde a corrente de controle está ligada ou desligada.
Opacidade: Medida da transparência de um filme à luz visível, efetivamente a quantia de luz que não é transmitida. Operação automática: Normalmente se refere a uma operação de moldagem, significando um processo contínuo da moldagem até o desenvolvimento de uma falha específica. Operação manual: Um método de operar uma máquina onde o operador inicia o ciclo da máquina. OPET: Polietileno tereftalato orientado. OPP: Polipropileno orientado. OPVC: Poli (vinil cloreto) orientado. Organoléptico: Relacionado a, ou percebido por um órgão de sentido. Orientação biaxial: Um processo de melhoramento das propriedades de produtos tubulares ou chapas, pelo estiramento do material em duas direções, isto é, no sentido de extrusão e no sentido perpendicular ao sentido de extrusão. Orientação: Um processo que aumenta a resistência e a rigidez de um material plástico por estiramento, ou rolagem. Orifício de ventilação: Uma abertura num ferramental para tubos ou perfis, utilizada para permitir a passagem de ar na parte interna do extrudado oco. Orifício: Um furo ou uma passagem no canhão, através do qual matéria pode ser retirada ou introduzida na peça plástica. Overshoot: Na terminologia de controle de temperatura isto significa que a temperatura está ultrapassando a ajustada; acontece muitas vezes durante o aquecimento, quando o controlador não é equipado com um controle derivativo (D). Paquímetro: Um instrumento onde o valor medido é indicado de forma analógica numa escala. Parâmetro de fluxo: Às vezes utilizado para descrever materiais pseudoplásticos. É a curva obtida quando o perfil da tensão de cisalhamento é plotado em relação ao perfil da taxa de cisalhamento. Um PE com uma larga distribuição do peso molecular possui um parâmetro de fluxo mais alto, do que um PE com uma distribuição de peso molecular estreita. Parison: O comprimento de uma mangueira extrudada, utilizado para produzir o componente moldado.
Partículas não-plastificadas: Contaminação da massa causada por plastificação inadequada. Partida zero: Significa que o controlador de velocidade, ou potenciômetro, deve ser colocado em zero, antes do acionamento da partida. Passo quadrado: Quando o passo da rosca é igual ao seu diâmetro, a rosca é chamada de rosca de passo quadrado; possui um ângulo de hélice de 17,7°, e o número de voltas é igual a relação de L/D. Passo: A distância horizontal entre dois filetes correspondentes sucessivos de uma rosca. Passo: O deslocamento horizontal do material numa rotação da rosca. Pausa de fechamento: O acréscimo de material adicional num molde de injeção para a compensação de encolhimento. Pele: Uma camada relativamente densa na superfície de um material polimérico celular. Perfil reverso de temperatura: Associado com o cilindro ou canhão da extrusora; significa que a temperatura de cada zona diminui a partir do funil de alimentação até o ferramental. Perfil: A seção transversal vista num extrudado quando é cortado no sentido perpendicular ao sentido de extrusão; normalmente uma forma complexa. Permeabilidade: Significa que um material permite a difusão; frascos normais de plástico perdem gás de bebidas carbonatadas, porque eles são permeáveis. Peso do moldado: O peso total do polímero capaz de ser moldado por vez; este inclui tanto o sistema de alimentação como os componentes. Pino de ejeção: Uma haste ou pino que é atuado quando o molde abre, ejetando o produto. Pino de encaixe: Pinos de guia utilizados para assegurar que o molde feche corretamente. Pino de sopro de calibração: Além da introdução de ar de sopro, este tipo de pino também forma, ou calibra um diâmetro interno ou uma abertura na parte superior do artigo soprado. Quando o molde fecha em volta do pino, o processo é conhecido como “calibração por curso de fechamento”. Quando o pino entra no molde fechado, o processo é conhecido como “calibração por curso do pino”. Pinola: Outro termo para um torpedo ou mandril; o componente que forma o centro ou o diâmetro interno de um parison.
Pinos de purgação: Pinos ou mandris inseridos num produto moldado por sopro na estação de pós-moldagem, para obter uma refrigeração mais rápida. Pirômetro infravermelho: Um aparelho utilizado para medir temperaturas sem entrar em contato com o produto. Pirômetro: Um instrumento usado para medir a temperatura. Pistão: Outra palavra para êmbolo. Placa de apoio: Uma placa suporte no molde que apoia os blocos com as cavidades. Placa de ejeção: Uma placa ou peça metálica que leva os pinos de ejeção, permitindo que eles se movimentem de maneira uniforme. Placa de estrangulamento: Um inserto de furo único, que é usado entre o final do canhão da extrusora e o suporte do cabeçote, para produzir uma queda de pressão controlada na massa. Plasma: Um plasma é um gás que contém elétrons livres, íons e partículas neutras através da aplicação de excitação externa. É utilizado para o revestimento de artigos soprados com polímeros relativamente impermeáveis, por exemplo, PE reticulado. Plástico espumado termicamente: Um plástico celular produzido pela aplicação de calor, para efetuar uma decomposição gasosa de um constituinte. Plástico expansível: Um plástico com a capacidade de ser expandido para a forma celular, por meios térmicos, químicos ou mecânicos. Plástico fluorado: Plástico baseado em polímeros, feito de monômeros que contém um ou mais átomos de flúor, ou de copolímeros com estes monômeros e outros; quando os monômeros contendo flúor estão em maior quantia de massa. Plástico reciclado: Plástico preparado a partir de artigos descartados, que foram limpos e moídos. Plástico reprocessado: Veja moído. Plástico rígido: Um material duro e rígido, como PS. Plástico: Um material que contém um ou mais polímeros de alto peso molecular como ingrediente essencial, que é sólido em temperatura ambiente, e que é capaz de ser formado por fluxo em algum estágio. Plásticos acrílicos: Plásticos baseados em polímeros feitos com ácido acrílico, ou um derivado estrutural de ácido acrílico.
Plásticos celulares abertas: Um plástico celular com uma predominância de células interligadas. Plásticos celulares de células fechadas: Plásticos celulares nos quais não existe uma interligação entre a maioria das células. Plásticos clorados de poli (cloreto de vinila): Plásticos baseados em poli (cloreto de vinila) clorada nos quais a poli (cloreto de vinila) clorada possui a maior quantidade de peso. Isto quer dizer, que o material plástico é baseado em PVC, que foi clorado posteriormente (reação com cloro). Plásticos clorofluorocarbônicos: Plásticos baseados em polímeros fabricados a partir de monômeros compostos somente de cloro, flúor e carbono. Plásticos clorofluorohidrocarbônicos: Plásticos baseados em polímeros fabricados de monômeros compostos somente de cloro, flúor, hidrogênio e carbono. Plásticos de acetal: Plásticos baseados em polímeros com predominância de ligações de acetal na cadeia principal (veja também Polioximetileno). Plásticos de buteno: Plásticos baseados em resinas feitas pela polimerização de buteno, ou pela copolimerização de buteno com um ou mais compostos insaturados, nos quais o buteno apresenta a maior quantia de peso. Plásticos de celulose: Plásticos baseados em compostos de celulose, como ésteres (acetato de celulose) e éteres (celulose etílico). Plásticos de cloreto de vinilideno: Plásticos baseados em polímeros, fabricados pela polimerização de cloreto de vinilideno, ou a copolimerização de cloreto de vinilideno com outros compostos insaturados, com o cloreto de vinilideno apresentando a maior quantia de peso. Plásticos de estireno e borracha: Plásticos baseados em polímeros de estireno e borracha, onde os polímeros de estireno apresentam a maior massa. Plásticos de estireno: Plásticos baseados em polímeros de estireno ou copolímeros de estireno com outros monômeros, com o estireno apresentando a maior massa. Plásticos de etileno: Plásticos baseados em polímeros de etileno ou copolímeros de etileno; o etileno está presente em maior quantia de peso. Plásticos de nylon: Outro termo para plásticos de poliamida, por exemplo, PA6 ou PA66. Plásticos de olefinas: Plásticos baseados na polimerização de monômeros de olefinas (por exemplo, etileno); no mínimo 50% da resina deve ser uma olefina.
Plásticos de poliamida: Veja plásticos de nylon. Plásticos de polibutileno: Plásticos de poliéster baseados em polímeros, nos quais as unidades estruturais repetitivas nas cadeias são todas, em princípio, do tipo carbônico. Plásticos de polietileno: Plásticos baseados em polímeros feitos de etileno como monômero essencialmente único. Na utilização comum deste plástico, essencialmente quer dizer que a proporção mí-nima de etileno deve ser de 85%, e a proporção de olefinas de 95% do total. Plásticos de poliolefina: Também conhecidos como plásticos de olefina. São plásticos baseados na polimerização de monômeros de olefina (como etileno); no mínimo 50% da resina deve ser composta de olefinas. Plásticos de polioximetileno: Plásticos de acetal baseados em polímeros nos quais o oximetileno é essencialmente a única unidade estrutural repetitiva nas cadeias. Plásticos de polipropileno: Plásticos baseados em polímeros fabricados de propileno como monômero essencialmente único. Plásticos de politereftalato: Um poliéster termoplástico no qual o grupo de tereftalatos é uma unidade estrutural repetitiva na cadeia, existindo em maior quantidade do que qualquer outro dicarboxila presente. Plásticos de propileno: Plásticos baseados em polímeros, ou copolímeros de propileno com outros monômeros, com o propileno apresentando a maior quantia por massa. Plásticos de vinilacetato: Plásticos baseados em polímeros de vinilacetato, ou copolímeros de vinilacetato com outros monômeros, com o vinilacetato apresentando a maior quantia de massa. Plásticos espumados: Veja plásticos celulares (o termo preferido). Plásticos expandidos: Veja plásticos celulares. Plásticos halocarbonicos: Plásticos baseados em resinas feitas pela polimerização de monômeros baseados somente em carbono e um halogênio, ou halogênios. Plásticos laminados: Termo aplicado a produtos plásticos em forma de chapa muito fina, porém muito rígida. Plásticos reforçados: Um plástico com cargas de alta resistência, incorporados na composição, resultando em propriedades mecânicas superioras àquelas do polímero básico. As cargas de reforço normalmente são fibras, tecidos ou esteiras fabricadas de fibras.
Plásticos tipo Saran: Veja plásticos de vinilideno. Plastificação: O processo de plastificar um material, isto é, transformar um material plástico em uma massa. Plastificado: Na tecnologia de extrusão este termo significa que o material plástico foi transformado em uma massa; na tecnologia de PVC o termo também pode significar que a resina foi amolecida pela incorporação de um agente de plastificação. Plastisol: Um composto de PVC que contém um agente de plastificação, que é líquido em temperatura ambiente e pode adquirir a consistência de gel, ou fundir em temperaturas mais altas pela absorção do plastificador. Também uma suspensão líquida de um polímero ou copolímero de PVC disperso num agente de plastificação. O polímero não é solúvel de forma adequada no agente de plastificação na temperatura ambiente, porém em temperaturas elevadas é possível formar uma massa plástica homogênea (polímero plastificado).
Pobre acabamento de superfície: Acabamento embaçado indesejável na superfície de um produto. Poliadição: Veja polimerização aditiva. Policondensação: Veja polimerização por condensação. Policondensado: Um polímero fabricado por policondensação. Poliéster aromático: Um poliéster derivado de monômeros nos quais todos os grupos hidroxilos e carboxilos são ligados diretamente a núcleos aromáticos. Poliéster: Um polímero no qual a unidade estrutural repetitiva na cadeia é do tipo éster. O poliéster é linear e termoplástico, quando é derivado de ácidos mono-hidróxidos-monocarboxilas por auto- esterificação, ou pela interação de diols e ácidos dicarboxilas. Poliestireno: Um polímero preparado mediante a polimerização de estireno como monômero único (veja plásticos de estireno). Poliéter: Um polímero no qual a unidade estrutural repetida na cadeia é do tipo éter. Polietileno: Um polímero preparado mediante a polimerização de etileno, como monômero único (veja plásticos de polietileno e plásticos de etileno). Polimerização aditiva: Uma polimerização onde os monômeros são ligados sem a separação da água, ou outras moléculas simples.
Polimerização de plasma: Uma técnica de polimerização realizada com plasma. Foi utilizada para revestir artigos soprados com polímeros relativamente impermeáveis, por exemplo, PE reticulado isento de poros, de alto peso molecular. Polimerização por condensação: Na polimerização por condensação ou policondensação os monômeros são ligados pela separação de água ou outras moléculas simples. Polimerização: Um processo onde um monômero é transformado em um polímero ou resina. Polímero: Um composto químico produzido de um grande número de unidades repetitivas. Poliolefina: Um polímero preparado mediante a polimerização de olefinas como monômero único. Polioximetileno: Um polímero no qual a unidade estrutural repetitiva na cadeia é oximetileno, isto é, POM. Polioximetileno teoricamente é o membro mais simples da classe genérica de poliacetais. Polipropileno: Um polímero preparado mediante a polimerização de propileno com monômero único (veja plásticos de polipropileno e plásticos de propileno). Politereftalato: Um poliéster termoplástico no qual o grupo de tereftalatos é uma das unidades estruturais repetitivas na cadeia do polímero. Poliuretano: Um polímero preparado pela reação de uma diisocianina orgânica com compostos, contendo grupos hidróxicos. Poliuretanos ou uretanos como eles são chamados às vezes podem ser termorrígidos, termoplásticos, rígidos ou macios e flexíveis, celulares ou sólidos. Polivinilacetato: Um polímero preparado mediante a polimerização de vinilacetato como monômero único. Ponto de ajuste: O valor ajustado num instrumento; quando um controlador de temperatura foi ajustado para 93°C (200°F), o ponto de ajuste é equivalente a este valor. Pontuação: Uma imperfeição; uma pequena cratera na superfície do plástico, com uma largura apro-ximadamente igual a sua profundidade. Porosidade: Um defeito de extrusão, mostrando lacunas, parecido com a formação de bolhas. Porta de segurança: Uma porta de acesso à parte móvel da máquina, que só entra em funcionamento fechada..
Pré-forma: Na moldagem por sopro este termo significa um produto em forma tubular produzido pela moldagem por injeção, que é soprado ou estirado e soprado em seguida para produzir o recipiente acabado. Pré-sopro: No pré-sopro o ar é introduzido no parison, por exemplo, para abrir o parison antes da introdução do pino de sopro. Preaquecedor: Uma unidade utilizada para o preaquecimento de material ou resina, também de fios (para revestimento), antes da alimentação da extrusora. Precipitação: Um processo elétrico para depositar um revestimento metálico numa superfície. Pressão da massa: A pressão exercida no material plástico dentro do ferramental ou do molde. Pressão da pausa de fechamento: A pressão aplicada durante a pausa de fechamento na moldagem por injeção. Pressão de injeção: A pressão exercida no material pelo pistão no cilindro de injeção, ou na rosca durante a injeção (enchimento do molde); também conhecida como ‘pressão do primeiro estágio’. Pressão de moldagem: A pressão aplicada ao material causando a formação do produto dentro do molde. Pressão do segundo estágio: Também conhecida como pressão de mora ou pressão de compactação. PRI: O Instituto de Plásticos e Borracha da Grã-Bretanha (Plastics and Rubber Institute). Processamento reativo: Um termo utilizado para descrever um processo, normalmente a compactação por extrusão, onde ocorre uma reação ou alteração química do plástico, além de uma obtenção de forma. Processo de ar enclausurado: Técnica utilizada para produzir componentes ocos pelo aproveitamento do ar contido ou enclausurado no parison. Processo de embalagem de frascos: Um processo de sopro, enchimento e selagem (Bottlepack process). Os produtos para o uso farmacêutico podem ser soprados com ar esterilizado, enchidos com o conteúdo de modo asséptico e selados em estado quente. Processo multibloco: Processo utilizado para produzir uma grande quantidade de itens muito pequenos a partir de um parison na moldagem por extrusão e sopro. O parison é estirado inicialmente por um par de pinças, colocado em cima de um molde de múltiplas cavidades e soprado em seguida.
Produtos ocos: Termo usado para descrever os produtos da moldagem por sopro, por exemplo, brinquedos e dutos. Profundidade: Terminologia de rosca, significando a distância perpendicular do topo do filete até a raiz da rosca. Programação do parison: Quando uma máquina está equipada com um programador do parison, a espessura de parede do parison pode ser alterada durante a produção; isto é feito pela variação das distâncias entre o núcleo e o bocal (abertura do bocal). Em condições ideais, as variações devem corresponder ao grau de expansão requerido no produto acabado. Proporcional: Uma ação de controle, denominada ‘P’; significando que dentro da faixa proporcional o fornecimento de energia é reduzido progressivamente durante a aproximação do ponto de ajuste. Pseudoplasticidade: Significa que a viscosidade de um material (a resistência ao fluxo) fica menor com o aumento da velocidade de cisalhamento. Pseudoplástico: Um material é chamado de pseudoplástico quando a sua viscosidade diminui com um aumento da velocidade de cisalhamento, isto é, o material apresenta pseudoplasticidade. Purgação: A ação de limpeza de um cilindro de extrusão, ou canhão mediante a passagem de mate-rial através da extrusora. Rastejamento: Uma deformação em dependência do tempo como resultado de tensões. Rebarba: Material excessivo em volta de um produto extrudado ou de um produto moldado. Rebite: Um pino com cabeça usado para montar conjuntos de peças sem recuperação; a haste do pino é passada nos furos dos objetos a serem juntados e martelada do lado oposto para fazer uma outra cabeça. Recozimento: O aquecimento de um produto para o condicionamento térmico, ou para aliviar tensões. Recuperação: O processo de recuperar o material plástico de produtos inúteis. Refrigeração em dispositivos: Uma refrigeração após a produção num dispositivo ou máscara para obter a forma desejada.
Refrigeração por nitrogênio líquido: Às vezes utilizado na moldagem por sopro para reduzir o tempo de refrigeração; o produto é refrigerado pela injeção de nitrogênio frio e comprimido através do pino de sopro, a partir de um reservatório de nitrogênio líquido. Registro da cavidade: Faces inclinadas em partes do molde, que casam quando o molde é fechado para assegurar o alinhamento correto das partes do molde. Relação comprimento/diâmetro: Normalmente expresso como L/D e indicado com dois números, por exemplo, 10:1, significa que o comprimento é dez vezes maior que o diâmetro. Relação de volume para superfície: Importante em recipientes soprados. Uma alteração desta relação pode provocar, por exemplo, a perda maior de gás de uma bebida. Relação L/D: A relação do diâmetro ao comprimento da extrusora. Relê: Um aparelho mecânico/elétrico no qual um sinal elétrico de baixa potência é utilizado para efetuar a comutação de uma energia elétrica bem maior. Reologia: O estudo da resposta de materiais em estado fundido sob tensões. Reômetro: Aparelho utilizado para medir as propriedades da massa de materiais plásticos; tanto aparelhos de pistão como aqueles de rosca. Reprocessamento: Um termo normalmente aplicado para termoplásticos, que significa que eles podem ser recuperados e utilizados novamente. Resina: Um material orgânico sólido, ou pseudo-sólido, muitas vezes de alto peso molecular, que exibe a tendência de fluir quando submetido a tensões, normalmente possui uma faixa de amolecimento ou fundição e é sujeito à fratura concoidal. Muitas vezes o termo é usado para designar qualquer polímero, que é um material básico para plásticos. Na América do Norte o termo muitas vezes é usado ao invés de ‘material plástico’. Resistência à permeabilidade: A resistência de um filme à difusão de gases ou vapores; a qualidade reciproca de permeabilidade. Resistência da massa: A capacidade de uma massa plástica em manter a sua forma sem deformar ou alongar após a saída do ferramental. Resistência de cartucho: Uma resistência elétrica de aquecimento em forma de uma barra redonda. Resistência de luva: Um elemento de aquecimento elétrico em forma de luva, ou tubular. Resposta organoléptica: Na indústria de embalagem isto significa normalmente uma alteração de sabor, causada pela integração de uma substância, como oxigênio ou água.
Ressaca: O fluxo instável da massa plástica através da extrusora, muitas vezes causado pela mistura inadequada de material virgem e recuperado. Retardante de chamas: Substância acrescentada para prevenir a queima do material plástico. Reticulação: Um mecanismo onde moléculas de plástico são ligadas ou juntadas: aumenta o peso mo-lecular e a viscosidade. Muitos tipos de gel são plásticos reticulados. Revestimento com PVDC: Frascos de PET muitas vezes são revestidos com PVDC para melhorar as propriedades de barreira, normalmente pelos processos de revestimento por mergulho, passagem de fluxo ou pulverização. Revestimento de massa: Um filme de plástico é extrudado para produzir um filme préformado; isto é necessário quando as condições de processamento não permitem uma coextrusão. Revestimento externo: Em alguns produtos moldados um revestimento pode existir como camada externa ou camada interna ou em ambos os lados. Um revestimento externo pode ser usado para proteger o conteúdo contra o acesso de substâncias, como oxigênio ou água. Este tipo de revestimento pode estar sujeito a um desplacamento. Revestimento externo: Usado na moldagem por sopro para colocar uma camada impermeável, como PVDC, num recipiente. Revestimento interno: Em alguns produtos moldados por sopro uma camada, ou revestimento, pode ser colocada, tanto externa, quanto interna, ou em ambos os lados. Um revestimento interno é mais difícil de realizar na base de produção em massa. Revestimento por coextrusão: Um processo de extrusão para produzir um produto plástico, que é coberto por um outro plástico. Revestimento por dispersão: Um plástico é disperso num líquido, que é aplicado posteriormente a um filme, este líquido evapora e deixa um revestimento; o processo é utilizado quando a resina de revestimento não pode ser processada por fundição ou dissolvida. Revestimento por fluxo: Na moldagem por sopro este processo é utilizado às vezes para revestir frascos de PET com PVDC, para melhorar a permeabilidade. Imediatamente após a moldagem o PVDC é despejado por cima dos frascos num fluxo espesso, drenado por aproximadamente 30 segundos, depois os frascos são secados por 2 a 3 minutos na temperatura de 65 a 70°C. Até 5000 frascos por hora podem ser revestidos desta maneira. Revestimento por mergulho: Normalmente aplicado na moldagem de PVC com plastisol. Utilizado na moldagem por sopro para revestir frascos com, por exemplo PVDC, para
melhorar a permeabilidade. Imediatamente após a operação de moldagem os frascos são mergulhados no látice de PVDC, drenados por aproximadamente 30 segundos e secados num forno por 2 a 3 minutos, a 65 a 70°C; a taxa de produção é até 5.000 frascos por hora.
Revestimento pulverizado: Após a produção de um recipiente pela moldagem por sopro, o artigo é revestido por pulverização com um material como PVDC, em condições de alta umidade, com a fina-lidade de tornar o recipiente mais impermeável. Com um revestimento por pulverização uma drenagem não deve ser necessária; o frasco é secado por 2 a 3 minutos numa temperatura de 65 a 75°C. As taxas de produção podem chegar a aproximadamente 18.000 frascos por hora. Revestimento: Na extrusão, um revestimento é um processo que aplica uma rede de polímero fundido num substrato em movimento. RIM: Moldagem por injeção reativa. Rodding: Processo utilizado para conseguir um fluxo de material através da extrusora; uma vareta de plástico (o mesmo utilizado na extrusão) é empurrada dentro da rosca até o material alimentado ser apanhado e fluir por impulso próprio. Rosca com ponte: Uma rosca que não consegue transportar o material, devido a existência de uma ponte, ou um arco no funil de alimentação; normalmente removido mediante uma haste de plástico. Rosca cônica e paralela: Uma rosca que possui um núcleo gradualmente cônico (a profundidade do canal é alterada gradualmente), até chegar na zona de equilíbrio. A partir deste ponto, a profundidade do canal fica constante (normalmente o diâmetro do núcleo da rosca aumenta progressivamente a partir da zona do funil até o ferramental). Rosca cônica: Uma rosca que possui um núcleo progressivamente cônico, isto é, a profundidade do canal muda de forma gradual - normalmente o diâmetro do núcleo aumenta a partir do funil até o ferramental. Rosca da extrusora: O componente utilizado para transportar o plástico através da extrusora e para gerar pressão na massa. Rosca de barreira: São roscas típicas de duas entradas com a finalidade de separar a massa fundida continuamente do plástico em estado semi-plastificado, e de submeter o material em estado semi-plastificado a altas forças de cisalhamento; em seguida os dois fluxos da massa são combinados e passam por uma ponta misturadora, para assegurar que a massa resultante possua uma tempe-ratura uniforme. Rosca paralela dupla ou rosca para nylon: Uma rosca com duas zonas paralelas (alimentação e equilíbrio), ligadas por uma zona cônica de transição; esta zona de transição normalmente é muito curta para a extrusão de nylon.
Rosca paralela ou rosca de profundidade constante: Uma rosca onde a profundidade do canal é constante ao longo de seu comprimento, isto é, o diâmetro do núcleo da rosca sempre é o mesmo. Utilizado em máquinas sopradoras, devido ao fato, que esta configuração minimiza a geração de calor e os efeitos das alterações de pressão. Rosca vario: Uma rosca de extrusora, sem compressão, que incorpora uma seção cisalhadora tipo Mad-dock na parte final da rosca, seguida por aproximadamente 4D de seções de mistura e transporte. As últimas seções podem ser variadas, ou intercambiadas, para a adaptar-se ao material ou ao processo. Rosca: A rosca consiste de uma barra redonda de aço na qual um canal helicoidal é usinado (deixando os filetes da rosca). Ela gira dentro do cilindro de extrusão ou canhão e transporta o material plástico do funil de alimentação até o ferramental ou cabeçote. Rotâmetro: Um instrumento para visualizar e regular o fluxo de água. RPM ou UPM: Rotações por minuto, por exemplo, de uma rosca de extrusora. RRIM: Moldagem por injeção de reação reforçada. Sangria: Migração de um corante para um outro material. Scotch: Uma trava mecânica utilizada, por exemplo, nas portas de segurança de alguns máquinas de moldagem. Quando a porta fica aberta esta trava impede o aperto do molde. Selagem à quente: Técnica de selagem para filmes por temperaturas elevadas. Semi-automático: Isto significa que uma máquina, por exemplo, de sopro executa um ciclo de ope-ração e fica parada em seguida, até o operador iniciar o próximo ciclo. Semicondutor: Um material com uma resistência elétrica entre aquela de um isolador e aquela de um condutor. Semicristalino: Normalmente se refere a um material termoplástico semicristalino - veja cristalino. Sensor capacitivo: Sensor de localização ou espessura que utiliza a presença do extrudado como elemento dielétrico num circuito para indicar uma espessura ou a proximidade de algum objeto ao extrudado. Serigrafia: Um processo de impressão capaz de providenciar impressões bastante densas ou opacas em produtos moldados com a utilização de uma tela, na qual certos poros são bloqueados para permitir a passagem de tinta somente numa área pré-determinada. SFT: Tempo de avanço da rosca (screw forward time).
Sintonia automática: Alguns instrumentos possuem sintonia automática, por exemplo, eles não respondem de maneira exagerada a uma mudança. Sistema de alimentação: O sistema que alimenta o molde com material plástico. Consiste do canal primário de entrada, dos canais de distribuição e dos orifícios de entrada do molde, na moldagem por injeção. Sistema de controle dimensional de malha fechada: Um sistema que fornece informações sobre as dimensões do produto e ajusta parâmetros, como a velocidade, para corrigir qualquer desvio dimensional. Sistema de controle: Os instrumentos e as unidades de controle de potência que são utilizados para manter as temperaturas, pressões e outros parâmetros de processo da máquina dentro dos valores preajustados. Sistema de ejeção: O sistema completo responsável pela remoção dos produtos do molde; este pode ser atuado por força mecânica, hidráulica, pneumática ou elétrica. Sola: Uma porção grossa de material colocada dentro de um parison, numa operação de moldagem por extrusão e sopro; utilizada quando são previstas grandes extensões num sentido determinado. Solagem: A adição de material adicional na parte interna ou externa de um parison. Solda ultra-sônica: Um processo para a junção de plásticos que utiliza a fricção induzida nos componentes por ultra-som. Solda: Processos utilizados para realizar juntas permanentes entre componentes; na indústria de plásticos existe a solda por solventes e a solda por calor. Soldagem de alta freqüência: Normalmente associado com a solda de filmes ou chapas de PVC; este processo não pode ser utilizado para soldar todos os plásticos, porém é particularmente adequado para PVC, devido a sua polaridade. Solenóide: Aparelho eletromecânico no qual o fluxo de uma corrente elétrica através de uma bobina causa o movimento de um núcleo de ferro; pode ser usado para abrir ou fechar válvulas. Sopro por agulha: Na produção de alguns artigos, a expansão do parison mediante o “sopro por agu-lha”, é a forma preferida. Após a extrusão do comprimento apropriado do parison, o molde é fechado, causando um esmagamento em ambas as extremidades (parte superior e inferior do parison). O ar de sopro é introduzido mediante uma agulha ou um pino pequeno, causando a inflação do parison.
Sopro por canal: Uma técnica utilizada na moldagem por sopro na qual um canal perdido é empregado para direcionar o fluxo de ar. Sopro por pressão (pressblowing): Técnica de moldagem por sopro que utiliza tanto a moldagem por injeção como a extrusão; a parte do gargalo é produzida primeiro por injeção, depois um parison é extrudado e soprado em seguida. Sopro por pulsação: Uma técnica utilizada para acelerar a refrigeração na moldagem por sopro. Após o sopro do recipiente, a pressão de ar é reduzida e ar novo e frio é introduzido. SPC: Controle estatístico de processo. SPE: A Sociedade de Engenharia de Plásticos (Society of Plastics Engineers). SQC: Controle de qualidade estatística. Stellite: Uma liga dura, resistente à corrosão feita de cobalto (35-80%), cromo (15-40), tungstênio (10-25%), molibdênio (0-40%) e ferro (0-5%). Superfície aparente: A superfície visível durante o uso, que deve possuir uma qualidade especificada. Tacha ou seções tachadas: Característica de um produto; usada na moldagem por sopro para aumentar a rigidez. Duas paredes opostas do parison são soldadas juntas por saliências formadas nas paredes do molde. Tamanho (da extrusora): O tamanho de uma extrusora é expressa em termos do diâmetro externo de sua rosca, por exemplo, 2 polegadas (50,8 mm). Taxa de cisalhamento: A taxa de deformação, ou movimento, a qual o material é submetido em resposta a uma tensão de cisalhamento, normalmente expressa em segundos recíprocos, isto é, s-1. Taxa de compressão: A relação entre o volume de um filete da rosca no final da zona de alimentação e o volume de um filete da rosca na zona de descarga, por exemplo, 3:1. Taxa de estiramento: A espessura do parison no bocal dividido pela espessura da camada final de plástico; o degrau em qual o extrudado foi estirado num sentido específico. Taxa de expansão: Referente à relação entre o diâmetro do produto final e o diâmetro do parison; uma maior taxa de expansão provoca maior distorção do recipiente no enchimento à quente (devido ao efeito de reversão). Taxa de fluxo: Uma medida para a facilidade de fluxo de um material; um número maior significa maior facilidade de fluxo e um peso molecular mais baixo.
Taxa fracionada de fluxo: Quando o valor da taxa de fluxo é menor que um, portanto o material possui alta viscosidade. Tela: Uma peça de gaze de arame utilizada como malha, ou coador, normalmente feita em jogos. Temperatura da massa: A temperatura do material plástico na saída de extrusora, ou do ferramental, ou também dentro do equipamento de extrusão. Temperatura vítrea (Tg): O valor médio aproximado dentro da faixa de temperatura na qual a transição vítrea acontece. Tempo da pausa de fechamento: O período de tempo no qual a pressão é aplicada. Tempo de avanço da rosca: Na moldagem por injeção este tempo começa quando a rosca/pistão inicia o movimento para frente, e termina quando a rosca concluiu o movimento de retorno, como resultado da rotação ou da descompressão. Tempo de recuperação da rosca: Na moldagem por injeção este tempo começa quando o alívio da pressão do molde termina, e acaba quando a rosca parou o movimento rotativo. Temporizador de processo: Um aparelho utilizado para comandar um circuito elétrico num tempo pré-selecionado. Tensão de cisalhamento: A força aplicada num material para causar o fluxo; possui a dimensão de força por área unitária. Termopar: Um tipo de transdutor; um sensor de temperatura composto de dois arames de metais diferentes unidos em cada extremidade, isto é, ele possui duas junções, uma quente e uma fria. Uma pequena corrente elétrica é gerada com um valor proporcional a esta diferença. Também é chamado de efeito Seebeck ou efeito termoelétrico. Termoplástico reforçado: Um material termoplástico com uma carga, ou um material que foi reforçado com uma carga fibrosa (normalmente fibras de vidro), que pode ser uma carga de fibras longas ou curtas. Termoplástico: Um material plástico que pode ser amolecido repetitivamente por calor e endurecido por refrigeração. Termoplásticos de alto desempenho (HPT): Estes materiais são baseados em PVC com um valor “K” de aproximadamente 64. Termoplásticos vulcanizados: Um TPV é um tipo de elastômero termoplástico produzido por uma mistura de borracha e um material plástico, na qual a borracha é reticulada, por exemplo, por vulcanização dinâmica (como TPO-XL).
Terpolímero: Um material plástico fabricado de três monômeros. Teste de estanqueidade: Um sistema de teste utilizado para verificar se o recipiente possui um furo não desejado. O teste normalmente é executado mediante a verificação da perda de pressão de ar, após a aplicação de uma pressão determinada. Teste de queda: Também conhecido como teste de impacto; um teste destrutivo da qualidade geral do produto, que é feito pelo enchimento do produto com líquido, e a queda vertical do recipiente em estado fechado ou aberto por cima de uma superfície dura, para estabelecer a altura máxima de queda possível sem quebrar. Este teste pode ser feito também em baixas temperaturas. Teste do embrião: Quando a pressão total de sopro não foi alcançada na moldagem por extrusão e sopro, o parison sem formação completa não é transferido para a próxima estação, onde causaria um bloqueio da linha. Teste on-line: Um teste que é feito durante o processo de moldagem ou a produção. Thermage: Sistema próprio de decoração de componentes, muitas vezes dentro da máquina, no qual etiquetas são aplicadas em componentes moldados por sopro; as etiquetas são de filme transparente, com aplicação de adesivo, e coloridas. Tixotropia: Significa que a viscosidade de um material aumenta drasticamente quando a força que induz o fluxo é removida. Torpedo: A unidade central de um cabeçote ou ferramental, utilizado para formar a parede interno do produto. Transdutor: Um aparelho que converte energia de uma forma para outra, por exemplo, uma força pode ser convertida para um sinal elétrico num transdutor de pressão. Transição do primeiro estágio: Uma alteração de estado associada com a cristalização, ou a fundição de um polímero; o ponto de fundição de um material termoplástico semicristalino. Transição do segundo estágio: Usada para descrever a temperatura vítrea (Tg). Transição vítrea: Uma alteração reversível num material amorfo de tenaz a frágil, ou de frágil a tenaz. Isto também ocorre nas regiões amorfas de um material termoplástico semicristalino. Trocador automático de telas: Um dispositivo que remove um pacote de telas do canal de fluxo da massa para substituí-lo por um outro pacote, quando a pressão estiver caindo abaixo de um valor determinado, medido por um sensor de pressão.
Trocador de telas: Uma coleção ou um jogo de telas utilizadas para remover contaminação e/ou me-lhorar a mistura pela geração de pressão; elas são apoiadas por um disco perfurado. Uma tela grossa (tamanho 20 ou 40) é colocada próximo ao disco perfurado, seguido por telas mais finas (tamanho 60, 80 ou mais fino). Tubulação de plástico: Um tamanho particular de tubo plástico, no qual o diâmetro externo é praticamente o mesmo num tubo correspondente de cobre, ou num tubo flexível de pequeno diâmetro. UV: Ultravioleta. Valor médio: A medida da tendência média, isto é, o valor obtido pela soma dos itens de um conjunto de medidas e a posterior divisão pela quantidade dos itens individuais deste conjunto. Válvula controladora de fluxo: Válvula hidráulica utilizada para diminuir ou regular a quantia de óleo alimentada para um cilindro ou atuador, controlando deste modo a velocidade. Válvula de cartucho: Uma válvula que possui apenas duas posições, isto é, aberta ou fechada (ou ‘ligada’ ou ‘desligada’). Devido a este fato, pode ser chamada de ‘hidráulica digital’. Válvula de extrusão: Uma restrição ajustável no canal de fluxo, usada para controlar a contrapressão numa extrusora. Válvula de prevenção de retorno: Uma válvula anti-retorno na ponta da rosca de uma máquina injetora, para prevenir a perda de material durante a injeção. Válvula de retenção: Uma válvula normalmente usada na extrusão de espumas, para controlar o refluxo do agente de expansão no método de injeção a gás da extrusão de espumas. Válvula direcional: Uma válvula hidráulica para divergir ou direcionar o fluxo de óleo. Variância: Um termo estatístico que pode ser obtido pela raiz da derivação padrão. VDU: Significa display visual, isto é, uma tela de vídeo. Ventilação: Um processo de escape ou remoção de voláteis de um material plástico. Vergadura: Distorção de um produto moldado por sopro ou parison, causado, por exemplo, pela utilização de uma temperatura excessivamente alta durante o enchimento à quente. Vidrado: Significa “como vidro”.
