Moldação por injecção de plásticos

2.2.1

Introdução

Ao longo do tempo tem sido verificada uma utilização crescente de componentes poliméricos nas mais variadas indústrias, como, por exemplo, as dos sectores automóvel e de componentes electrónicos, onde um dos requisitos a cumprir são as tolerâncias dimensionais e o acabamento superficial (Bergstrom et al. 2001). Este crescimento fica a dever-se ao facto destes materiais apresentarem características que os tornam aptos a substituir outros, como, por exemplo, os metálicos ou os cerâmicos.

A moldação por injecção de plásticos é um processo tecnológico que visa a fabricação de peças em plástico injectado. Este processo envolve, como principais componentes, a utilização de uma máquina de injecção de plásticos e de um molde, geralmente de aço, montado no seu interior.

Na primeira etapa deste processo de fabrico – concepção do produto – são definidos aspectos como o material da peça (tipo de polímero), acabamento superficial, quantidade a produzir, entre outros. O conhecimento destes aspectos é necessário para a segunda etapa – fabricação do molde - onde são definidas as dimensões do molde, o sistema de alimentação (pontos de entrada do polímero no molde, bicos com ou sem aquecimento, refrigeração, entre outros) e o sistema de extracção. Este último é necessário sempre que as peças não se separem do molde, por gravidade, aquando da abertura deste. Nestes casos o sistema é geralmente composto por pinos ejectores ou de extracção, cuja função é a de separar a peça da cavidade do molde.

2.2.2

Processo de moldação por injecção de plásticos

A moldação por injecção de plásticos é um processo tecnológico no qual o granulado polimérico é aquecido até ao ponto de fusão antes de ser injectado a elevada pressão através de um orifício para o interior de um molde. Uma vez arrefecido, dá-se a extracção da peça moldada. Este processo é composto por três etapas principais: a injecção, composta por duas fases, o arrefecimento e a extracção.

Na primeira fase da etapa inicial – injecção – dá-se a injecção do plástico fundido no molde através da acção de um cilindro ou fuso que comprime o material polimérico contra o molde a elevada pressão e durante um determinado período de tempo. Nesta fase, o material injectado percorre os canais de

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injecção e de alimentação e, por fim, preenche a cavidade do molde. A distribuição do plástico no molde deve ser o mais uniforme possível. Na segunda fase desta mesma etapa – injecção adicional – é realizada uma nova injecção de modo a compensar a contracção sofrida pelo material aquando do seu arrefecimento. A quantidade de material injectado é determinada de modo que não haja retorno do mesmo para o cilindro, considerando o coeficiente de contracção térmica, característico de cada tipo de material. O tempo de injecção é determinado em função da forma da peça. Na segunda etapa – arrefecimento – o material solidifica, de modo a ser possível a sua remoção do molde. De forma a reduzir a duração desta etapa, os moldes são providos de canais de arrefecimento. Na terceira etapa – extracção – dá-se a abertura do molde para extracção da peça totalmente solidificada. Dependendo da geometria da peça (forma e dimensões) e do tipo de material, entre outros aspectos, a extracção da peça pode ser realizada com ou sem a intervenção de um sistema de pinos ejectores ou mesmo de ar comprimido. Após esta operação, dá-se o fecho do molde para se iniciar um novo ciclo.

Num processo de moldação por injecção de plásticos, as principais variáveis que afectam as propriedades mecânicas da peça a produzir são a temperatura do molde e do material plástico, o tempo de enchimento do molde (velocidade de injecção) e a geometria do molde.

2.2.3

Máquina de injecção de plásticos

Uma máquina de injecção de plásticos divide-se em duas unidades principais: a unidade de injecção e a de moldação e fixação. A primeira, responsável pela fusão e transporte do material, é composta por uma tremonha para alimentação do granulado polimérico, pelas bandas de aquecimento onde ocorre a fusão do mesmo até uma determinada temperatura e pelo sistema de accionamento do cilindro ou do fuso que promove o transporte e a compressão do material contra o molde (Figura 2-1).

7 A unidade de moldação e de fixação é composta pelas placas fixa e móvel de moldação e pelo cilindro e barras de fixação. Conforme representado na Figura 2-1, entre as placas fixa e móvel encontra-se uma cavidade destinada a alojar o molde. Esta unidade tem como função o fecho do molde durante o tempo de injecção e a sua abertura para extracção da peça acabada.

As barras de fixação garantem o alinhamento das placas durante o seu movimento, promovido pelo cilindro que é também responsável por manter o molde fechado com uma determinada pressão, de acordo com os parâmetros do processo, nomeadamente a pressão de injecção. Os outros componentes que constituem uma máquina de injecção de plásticos são os pinos de extracção da peça, o sistema de alimentação do molde e o sistema de refrigeração, ligado aos canais de arrefecimento existentes no molde.

2.2.4

Molde de injecção de plásticos

O molde é o componente do processo de moldação por injecção que reproduz o produto acabado. Um mesmo molde pode dar origem a uma ou a várias peças de acordo com o seu tamanho, a sua geometria, entre outros aspectos. É composto essencialmente por dois meios moldes em que um é fixado à placa fixa e outro à placa móvel da máquina de injecção de plásticos. Dependendo da complexidade da peça, este pode ser dividido em três ou mais partes. A Figura 2-2 representa os diversos componentes de um molde de injecção de plásticos.

Figura 2-2 Componentes de um molde de injecção de plásticos (www.pennplastics.com)

Entre os principais componentes de um molde, encontram-se as cavidades e as buchas, os sistemas de arrefecimento, de alimentação e de extracção. Cavidade designa a forma embutida no molde enquanto bucha refere-se à forma saliente.

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Após o fecho do molde, o espaço compreendido entre cavidades e buchas é preenchido com o plástico na altura da injecção, dando origem à peça final. O correcto alinhamento entre as diversas partes do molde é assegurado por pinos e furos-guia.

De forma a incrementar a produtividade do processo, e nos casos em que a dimensão das peças o permite, alguns moldes possibilitam a realização simultânea de duas ou mais peças iguais. Nestes casos, os moldes estão dotados de canais de alimentação principais que, por sua vez estão ligados às cavidades moldantes através de canais estreitos, designados normalmente por 'ataques'.

Num processo de moldação por injecção, o arrefecimento do molde é promovido por um sistema composto por uma bomba externa ligada aos canais de refrigeração do molde, que asseguram a circulação da água e, consequentemente, o arrefecimento do molde.

O dimensionamento de todo o sistema de alimentação é feito de forma que a distribuição do plástico fundido seja realizada o mais uniformemente possível. A Figura 2-3 a) representa esquematicamente o sistema de alimentação de um molde.

A contracção da peça, aquando o seu arrefecimento, provoca que esta adira às buchas, dificultando a sua separação do molde. O sistema de extracção é então utilizado para facilitar a remoção da peça acabada. É composto por pinos vulgarmente designados por pinos ejectores ou pinos extractores, montados na parte móvel do molde de forma que quando este abre, os pinos actuam no sentido de projectar a peça para o exterior do molde, conforme representado na Figura 2-3 b).

a) b)

Figura 2-3 a) Representação esquemática do canal de entrada, canais de alimentação e gitos ou ataque de um molde de quatro peças (www.dmeuniversity.net) e b) sistema de extracção de um molde de injecção

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