7. Acabamento Superficial Ruim
Polímeros de engenharia semi-cristalinos como o POM (poliacetal), PA (poliamida), PBT e PET (poliésteres) são usados primariamente devido às suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas, químicas e elétricas. Em muitos casos, porém, também se faz necessário um ótimo acabamento superficial. Este artigo tem a intenção de ajudar a eliminar eventuais defeitos superficiais.
7.1Localização e definição dos defeitos superficiais
Para resolver os problemas de defeitos superficiais é necessário, primeiro, examinar a localização precisa do defeito e em que situação o mesmo se torna evidente. Para isto, é recomendado observar a superfície durante o processo de injeção. Os pontos que devem ser esclarecidos são listados abaixo:
•O defeito ocorre à cada injeção ou irregularmente ?
•O defeito ocorre sempre na mesma cavidade ?
•O defeito ocorre sempre no mesmo lugar da peça ?
•O defeito pode ser previsto através de um estudo de preenchimento do molde ?
•O defeito pode ser observado também no canal de alimentação ?
•O que ocorre quando um novo lote de material é usado ?
•O defeito ocorre apenas em uma máquina injetora ou em outras também ?
7.2 Análise das possíveis causas de defeitos superficiais
Defeitos superficiais podem ser causados por muitos fatores diferentes como:
•Resina: secagem, qualidade do composto, presença de contaminantes.
•Condições de injeção: temperatura do material, velocidade de injeção e ponto de passagem para recalque;
•Condições da unidade de injeção: ex.: desgaste e pontos mortos;
•Projeto do sistema de câmara quente: canais, pontos mortos, etc;
•Projeto do molde, posição e dimensões do ponto de injeção, poço frio, saídas de gases, etc;
•Aditivos;
•A resina base do composto de moldagem.
Conclusões para evitar os defeitos superficiais
7.2.1Defeitos de localização regular
Se os defeitos de superfície ocorrem no mesmo lugar, com regularidade, há um problema no bico de injeção ou no bico da câmara quente. A forma e o projeto do canal de injeção, entrada, ou da peça também podem ser responsáveis, ex.: cantos vivos, mudanças bruscas na espessura, etc. Outra causa pode estar relacionada às condições de injeção, como o perfil de velocidade de preenchimento ou o ponto de passagem para recalque.
7.2.2 Defeitos de localização irregular
Quando defeitos de superfície ocorrem em diferentes lugares, de forma irregular, deve-se checar o composto (qualidade do composto, presença de contaminantes). Fatores como baixa temperatura do fundido, contrapressão, velocidade da rosca e curso de dosagem podem, também, contribuir significativamente.
7.2.3 Defeitos cobrindo grandes áreas
Este tipo de defeito normalmente se estende sobre toda a peça e pode ser observado também no canal de alimentação. Aqui deve-se checar se houve degradação do material. Isto pode ser feito purgando o material do cilindro e observando se houve, por exemplo, formação de bolhas. No caso de câmaras quentes, este método também pode ser usado, porém, com limitado sucesso. A decomposição do material pode ser devido a degradação do polímero ou de aditivos,
causadas por superaquecimento ou excessivo tempo de residência. No caso de polímeros
higroscópicos, pode ocorrer, também, degradação hidrolítica, quando o composto é injetado sem a devida secagem.
7.3 Recomendações Gerais
Quando um acabamento superficial de alto nível for essencial em peças moldadas com polímeros de engenharia semicristalinos, recomenda-se não utilizar câmara quente. Entretanto, quando se opta pela utilização de tal sistema, é aconselhável fazer uso de um canal frio entre o bico da câmara quente e a peça de modo a isolar termicamente o bico da câmara quente. O material frio vindo do bico de injeção ou do bico da câmara quente deve ser interceptado por um poço frio para que o mesmo não entre na peça. A tabela a seguir lista vários tipos de defeitos superficiais e meios de eliminá-los. Na prática, entretanto, diferentes defeitos superficiais podem aparecer simultaneamente, o que torna qualquer investigação das causas do problema e a sua eliminação muito mais difíceis.
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quarta-feira, 13 de outubro de 2010
EMPENAMENTO DO PRODUTO
9. Empenamento
Materiais semi-cristalinos como POM (poliacetal), PA (poliamida), PBT e PET (poliésteres) tendem a empenar muito mais que os materiais amorfos. Este ponto tem que ser levado em consideração já no início do projeto de novos moldes e de novos produtos. Se isto não é feito, fica quase impossível corrigir o problema num estágio mais avançado. Este artigo trata sobre as causas do empenamento e passos que podem ser tomados para prevenir e evitar este problema.
9.1 Quais são as principais causas do empenamento ?
A contração é relativamente alta em materiais semi-cristalinos e é influenciada por um grande número de fatores. No caso de materiais não reforçados, o empenamento é grandemente influenciado pela espessura de parede da peça e pela temperatura da cavidade.
Grandes diferenças em espessuras de parede e temperaturas do molde inadequadas provocarão o empenamento da peça. Características totalmente diferentes de contração irão se tornar evidentes no caso de materiais reforçados com fibra de vidro, devido a orientação das fibras. O efeito das diferenças de espessura sobre a contração é relativamente pequeno. Neste caso, a
principal causa do empenamento é a diferença entre a orientação longitudinal e transversal da fibra. Essencialmente, o empenamento ocorre devido à distribuição da espessura de parede, localização do ponto de injeção, restrições ao fluxo, assim como da rigidez inerente da peça injetada. Estas diferentes causas de empenamento, independentemente do material ser reforçado com fibra de vidro ou não, frequentemente provocam um efeito de empenamento contrário na mesma peça.
9.2 Como evitar o empenamento ?
Peças injetadas com materiais não reforçados devem ter espessuras uniformes. Acúmulos de material devem ser evitados sempre que possível. Entradas múltiplas podem ser usadas para conseguir minimizar a perda de pressão e, desta forma, reduzir as diferenças de contração ao mínimo. O sistema de aquecimento do molde deve ser projetado de modo que o calor seja dissipado com a maior uniformidade possível. Com materiais reforçados com fibras de vidro, a simetria da peça moldada é tão importante quanto a uniformidade das espessuras. Peças assimétricas alteram o fluxo e a orientação do material, causando empenamento. No caso de peças assimétricas, portanto, é necessário balancear o fluxo mediante a incorporação de uniformizadores de fluxo. Aposição do ponto de injeção também é de grande importância – todas bifurcações e todas linhas de união são potenciais causadoras de empenamento.
9.3 Que possibilidades estão abertas para o transformador?
Assumindo que a peça, o ponto de injeção e o molde foram corretamente projetados, o transformador pode controlar o empenamento, até um certo ponto, através da pressão de recalque e da temperatura do molde. O uso de vários circuitos de aquecimento para otimizar a dissipação de calor é uma prática normal. No caso de materiais reforçados, mudanças na velocidade de injeção e/ou na temperatura do molde podem promover pequenas melhoras. Entretanto, se a possibilidade de empenamento não foi prevista na fase de projeto do molde e da peça, este não pode ser corrigido por modificações nas condições de moldagem.
9.4 O que pode ser feito quando o empenamento ocorreu?
O passo mais importante, especialmente no caso de materiais reforçados com fibras de vidro, é conduzir um estudo de preenchimento do molde, (preenchendo o molde parcialmente, em vários estágios). Pelo estudo do perfil da frente de fluxo, a orientação das fibras pode ser reconstruída.
Referindo-se às curvas de contração de materiais reforçados, pode-se tomar medidas para reduzir o empenamento, como por exemplo, pela incorporação de diretores de fluxo ou restrições ao fluxo. Este método requer muita habilidade e experiência prática e, ao mesmo tempo, permite aos envolvidos aprimorarem seus conhecimentos, que podem auxiliar na tomada de decisões futuras. Entretanto, os resultados ficam limitados em função das características dos materiais. No caso dos polímeros cristalinos, por exemplo, não é possível obter a mesma planicidade que comos polímeros amorfos. Para compensar esta diferença, pode-se usar as formulações de baixo empenamento. Estes materiais apresentam um bom balanço entre as propriedades e o empenamento, devido a modificações químicas ou a combinação de diferentes reforços. O último método, e também o mais caro, consiste em alterar o molde. Se já há experiência com peças similares, insertos corrigíveis são a melhor solução para peças críticas.
Materiais semi-cristalinos como POM (poliacetal), PA (poliamida), PBT e PET (poliésteres) tendem a empenar muito mais que os materiais amorfos. Este ponto tem que ser levado em consideração já no início do projeto de novos moldes e de novos produtos. Se isto não é feito, fica quase impossível corrigir o problema num estágio mais avançado. Este artigo trata sobre as causas do empenamento e passos que podem ser tomados para prevenir e evitar este problema.
9.1 Quais são as principais causas do empenamento ?
A contração é relativamente alta em materiais semi-cristalinos e é influenciada por um grande número de fatores. No caso de materiais não reforçados, o empenamento é grandemente influenciado pela espessura de parede da peça e pela temperatura da cavidade.
Grandes diferenças em espessuras de parede e temperaturas do molde inadequadas provocarão o empenamento da peça. Características totalmente diferentes de contração irão se tornar evidentes no caso de materiais reforçados com fibra de vidro, devido a orientação das fibras. O efeito das diferenças de espessura sobre a contração é relativamente pequeno. Neste caso, a
principal causa do empenamento é a diferença entre a orientação longitudinal e transversal da fibra. Essencialmente, o empenamento ocorre devido à distribuição da espessura de parede, localização do ponto de injeção, restrições ao fluxo, assim como da rigidez inerente da peça injetada. Estas diferentes causas de empenamento, independentemente do material ser reforçado com fibra de vidro ou não, frequentemente provocam um efeito de empenamento contrário na mesma peça.
9.2 Como evitar o empenamento ?
Peças injetadas com materiais não reforçados devem ter espessuras uniformes. Acúmulos de material devem ser evitados sempre que possível. Entradas múltiplas podem ser usadas para conseguir minimizar a perda de pressão e, desta forma, reduzir as diferenças de contração ao mínimo. O sistema de aquecimento do molde deve ser projetado de modo que o calor seja dissipado com a maior uniformidade possível. Com materiais reforçados com fibras de vidro, a simetria da peça moldada é tão importante quanto a uniformidade das espessuras. Peças assimétricas alteram o fluxo e a orientação do material, causando empenamento. No caso de peças assimétricas, portanto, é necessário balancear o fluxo mediante a incorporação de uniformizadores de fluxo. Aposição do ponto de injeção também é de grande importância – todas bifurcações e todas linhas de união são potenciais causadoras de empenamento.
9.3 Que possibilidades estão abertas para o transformador?
Assumindo que a peça, o ponto de injeção e o molde foram corretamente projetados, o transformador pode controlar o empenamento, até um certo ponto, através da pressão de recalque e da temperatura do molde. O uso de vários circuitos de aquecimento para otimizar a dissipação de calor é uma prática normal. No caso de materiais reforçados, mudanças na velocidade de injeção e/ou na temperatura do molde podem promover pequenas melhoras. Entretanto, se a possibilidade de empenamento não foi prevista na fase de projeto do molde e da peça, este não pode ser corrigido por modificações nas condições de moldagem.
9.4 O que pode ser feito quando o empenamento ocorreu?
O passo mais importante, especialmente no caso de materiais reforçados com fibras de vidro, é conduzir um estudo de preenchimento do molde, (preenchendo o molde parcialmente, em vários estágios). Pelo estudo do perfil da frente de fluxo, a orientação das fibras pode ser reconstruída.
Referindo-se às curvas de contração de materiais reforçados, pode-se tomar medidas para reduzir o empenamento, como por exemplo, pela incorporação de diretores de fluxo ou restrições ao fluxo. Este método requer muita habilidade e experiência prática e, ao mesmo tempo, permite aos envolvidos aprimorarem seus conhecimentos, que podem auxiliar na tomada de decisões futuras. Entretanto, os resultados ficam limitados em função das características dos materiais. No caso dos polímeros cristalinos, por exemplo, não é possível obter a mesma planicidade que comos polímeros amorfos. Para compensar esta diferença, pode-se usar as formulações de baixo empenamento. Estes materiais apresentam um bom balanço entre as propriedades e o empenamento, devido a modificações químicas ou a combinação de diferentes reforços. O último método, e também o mais caro, consiste em alterar o molde. Se já há experiência com peças similares, insertos corrigíveis são a melhor solução para peças críticas.
SUJEIRA NO MOLDE
10. Acúmulo de Resíduo sobre o Molde
O acúmulo de resíduos sobre o molde pode ocorrer com praticamente todos os termoplásticos. Com o aumento da demanda
por produtos cada vez mais elaborados, também aumenta a quantidade de aditivos que têm que ser incorporados, como por exemplo,
modificadores, retardantes de chama, etc. Estes aditivos podem, com certa frequência, se acumular sobre a cavidade do molde.
Há muitas razões associadas ao acúmulo de resíduos sobre o molde. As mais comuns são:
• Decomposição térmica;
• Cisalhamento excessivo;
• Saídas de gases ineficientes;
Na prática, estes resíduos se acumulam devido a uma combinação de mais de um dos fatores mencionados acima, o que torna complexa a localização e a solução do problema. Além disto, há ainda mais um agravante – normalmente, os resíduos, se tornam visíveis somente depois de um longo tempo de trabalho.
10.1 Tipos de resíduos
Cada grupo de aditivos produz um tipo específico de resíduo. Retardantes de chama podem se decompor quando expostos à altas temperaturas, formando subprodutos que podem se acumular sobre o molde. Modificadores de impacto são afetados não apenas por temperatura excessiva mas também por cisalhamento excessivo. Estes modificadores podem, sob condições desfavoráveis, separar-se do polímero, deixando resíduos na superfície da cavidade. Alguns pigmentos utilizados nos polímeros de engenharia, usualmente processados à altas temperaturas, podem reduzir a estabilidade térmica do composto de moldagem, resultando em resíduos que consistem de polímero degradado e pigmento decomposto. Em partes do molde em que há superaquecimento (como em machos), modificadores, estabilizantes e outros aditivos podem, também, aderir à parede do molde, deixando resíduos. Nestes casos, deve-se buscar melhorar o controle da temperatura do molde ou usar estabilizantes especiais. Atabela ao lado lista as possíveis causas de acúmulo de resíduos
sobre o molde e maneiras de eliminá-las.
10.2 Resíduos que aparecem repentinamente
Normalmente, resíduos que aparecem repentinamente, são provocados por alterações nas condições de moldagem e mudanças de lote de matérias-primas. Os comentários a seguir podem ajudar a evitar este problema. Antes de mais nada, a temperatura do fundido deve ser medida e a aparência do fundido checada, na tentativa de encontrar sinais de decomposição, isto é, presença de material queimado. Também deve-se checar se o composto de moldagem está contaminado por substâncias estranhas e se nenhum composto de purga incompatível foi usado.
Além disso, é muito importante que as saídas de gases sejam checadas. O próximo passo deve ser operar a máquina com resina natural ou de cor clara. Após aproximadamente 20min de produção, deve-se desligar a máquina e desmontar o cilindro de injeção (bico, adaptador e rosca). A inspeção do material na tentativa de encontrar partículas queimadas e comparação da cor atual com a cor original indicarão, rapidamente, a fonte de problemas.
Esta técnica tem, em muitas situações, revelado fraquezas surpreendentes, mas é realmente aplicável apenas às máquinas pequenas (com rosca de até 40 mm de diâmetro). A eliminação destes problemas contribuirá para melhorias de qualidade também quando forem processados outros materiais termoplásticos. Um procedimento similar pode ser adotado para câmaras quentes.
10.3 Cuidado com os moldes
Se o acúmulo de resíduos não pode ser evitado por nenhuma das medidas descritas anteriormente, terão que ser dados cuidado e atenção especial aos moldes. Foi constatado na prática que os resíduos na superfície do molde podem ser removidos mais facilmente na fase inicial do seu aparecimento. Cavidades e saídas de gases devem, portanto, ser limpas em intervalos específicos de tempo, como por exemplo, ao fim de cada turno. Uma vez que o resíduo forma uma camada grossa, fica extremamente difícil removê-lo. E também corre-se o risco de fazer calço no molde dando rebarba no produto injetado.
Recomendações para evitar o acúmulo de resíduos
Quando resinas sensíveis térmicamente são injetadas em moldes de câmara quente, deve-se lembrar que o tempo de residência passa a ser mais longo, de modo que o risco de acúmulo de resíduos de produtos degradados aumenta. Materiais sensíveis ao cisalhamento devem, sempre, ser processados usando canais e entradas generosamente dimensionados. Entradas múltiplas, que reduzem os caminhos percorridos pelo material e também permitem a utilização de menores pressões de injeção, geralmente dão bons resultados. Em termos gerais, a exaustão eficiente dos gases da cavidade reduz a tendência de acúmulo de resíduos sobre o molde. Portanto, saídas de gases adequadas devem ser previstas na fase de projeto do molde. Saídas de gases auto-limpantes, ou que permitam a fácil remoção de resíduos, são preferíveis. Melhorias no sistema de exaustão dos gases tem sempre promovido a redução de acúmulo de resíduos sobre o molde. Em alguns casos, é possível aplicar uma cobertura anti-aderente sobre a superfície da cavidade, que contribui para a redução do acúmulo de resíduos.
O acúmulo de resíduos sobre o molde pode ocorrer com praticamente todos os termoplásticos. Com o aumento da demanda
por produtos cada vez mais elaborados, também aumenta a quantidade de aditivos que têm que ser incorporados, como por exemplo,
modificadores, retardantes de chama, etc. Estes aditivos podem, com certa frequência, se acumular sobre a cavidade do molde.
Há muitas razões associadas ao acúmulo de resíduos sobre o molde. As mais comuns são:
• Decomposição térmica;
• Cisalhamento excessivo;
• Saídas de gases ineficientes;
Na prática, estes resíduos se acumulam devido a uma combinação de mais de um dos fatores mencionados acima, o que torna complexa a localização e a solução do problema. Além disto, há ainda mais um agravante – normalmente, os resíduos, se tornam visíveis somente depois de um longo tempo de trabalho.
10.1 Tipos de resíduos
Cada grupo de aditivos produz um tipo específico de resíduo. Retardantes de chama podem se decompor quando expostos à altas temperaturas, formando subprodutos que podem se acumular sobre o molde. Modificadores de impacto são afetados não apenas por temperatura excessiva mas também por cisalhamento excessivo. Estes modificadores podem, sob condições desfavoráveis, separar-se do polímero, deixando resíduos na superfície da cavidade. Alguns pigmentos utilizados nos polímeros de engenharia, usualmente processados à altas temperaturas, podem reduzir a estabilidade térmica do composto de moldagem, resultando em resíduos que consistem de polímero degradado e pigmento decomposto. Em partes do molde em que há superaquecimento (como em machos), modificadores, estabilizantes e outros aditivos podem, também, aderir à parede do molde, deixando resíduos. Nestes casos, deve-se buscar melhorar o controle da temperatura do molde ou usar estabilizantes especiais. Atabela ao lado lista as possíveis causas de acúmulo de resíduos
sobre o molde e maneiras de eliminá-las.
10.2 Resíduos que aparecem repentinamente
Normalmente, resíduos que aparecem repentinamente, são provocados por alterações nas condições de moldagem e mudanças de lote de matérias-primas. Os comentários a seguir podem ajudar a evitar este problema. Antes de mais nada, a temperatura do fundido deve ser medida e a aparência do fundido checada, na tentativa de encontrar sinais de decomposição, isto é, presença de material queimado. Também deve-se checar se o composto de moldagem está contaminado por substâncias estranhas e se nenhum composto de purga incompatível foi usado.
Além disso, é muito importante que as saídas de gases sejam checadas. O próximo passo deve ser operar a máquina com resina natural ou de cor clara. Após aproximadamente 20min de produção, deve-se desligar a máquina e desmontar o cilindro de injeção (bico, adaptador e rosca). A inspeção do material na tentativa de encontrar partículas queimadas e comparação da cor atual com a cor original indicarão, rapidamente, a fonte de problemas.
Esta técnica tem, em muitas situações, revelado fraquezas surpreendentes, mas é realmente aplicável apenas às máquinas pequenas (com rosca de até 40 mm de diâmetro). A eliminação destes problemas contribuirá para melhorias de qualidade também quando forem processados outros materiais termoplásticos. Um procedimento similar pode ser adotado para câmaras quentes.
10.3 Cuidado com os moldes
Se o acúmulo de resíduos não pode ser evitado por nenhuma das medidas descritas anteriormente, terão que ser dados cuidado e atenção especial aos moldes. Foi constatado na prática que os resíduos na superfície do molde podem ser removidos mais facilmente na fase inicial do seu aparecimento. Cavidades e saídas de gases devem, portanto, ser limpas em intervalos específicos de tempo, como por exemplo, ao fim de cada turno. Uma vez que o resíduo forma uma camada grossa, fica extremamente difícil removê-lo. E também corre-se o risco de fazer calço no molde dando rebarba no produto injetado.
Recomendações para evitar o acúmulo de resíduos
Quando resinas sensíveis térmicamente são injetadas em moldes de câmara quente, deve-se lembrar que o tempo de residência passa a ser mais longo, de modo que o risco de acúmulo de resíduos de produtos degradados aumenta. Materiais sensíveis ao cisalhamento devem, sempre, ser processados usando canais e entradas generosamente dimensionados. Entradas múltiplas, que reduzem os caminhos percorridos pelo material e também permitem a utilização de menores pressões de injeção, geralmente dão bons resultados. Em termos gerais, a exaustão eficiente dos gases da cavidade reduz a tendência de acúmulo de resíduos sobre o molde. Portanto, saídas de gases adequadas devem ser previstas na fase de projeto do molde. Saídas de gases auto-limpantes, ou que permitam a fácil remoção de resíduos, são preferíveis. Melhorias no sistema de exaustão dos gases tem sempre promovido a redução de acúmulo de resíduos sobre o molde. Em alguns casos, é possível aplicar uma cobertura anti-aderente sobre a superfície da cavidade, que contribui para a redução do acúmulo de resíduos.
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