Principais Processos de Moldagem com mais de um Componente

Um dos principais e mais antigos processos de moldagem por injeção envolvendo mais de um componente é a injeção sobre insertos, que apresenta como vantagens a união em uma única etapa do polímero injetado com a componente que é colocado na cavidade (inserto), sem a necessidade de uma operação ou linha para montagem dos dois componentes.

Embora isso seja verdade, a evolução dos materiais utilizados na moldagem por injeção tornou possível de diversas maneiras a aplicação da tecnologia de moldagem sobre insertos.

No princípio os insertos compreendiam apenas peças simples tais como pinos ou buchas com roscas. Atualmente, qualquer componente posicionado dentro da cavidade que possa suportar o processo de injeção pode ser considerado como sendo um inserto, segundo a classificação citada anteriormente (Figura 2.9).

Na maioria dos casos, os insertos são fabricados em materiais tais como cobre, bronze ou aço, e usualmente na forma de peças estampadas, usinadas, etc. Também itens como peças fabricadas em material cerâmico, fundidas ou mesmo componentes injetados são freqüentemente utilizados como insertos (Figura 2.10).

O processo segue praticamente as mesmas etapas observadas na moldagem por injeção convencional, utilizando também os mesmos materiais empregados nesse processo. Contudo, na moldagem sobre insertos, o componente utilizado como inserto é posicionado dentro do molde antes que o polímero seja injetado na cavidade. Após ser colocado o molde é fechado e o polímero é injetado sobre o inserto. Desta forma o inserto é envolvido pelo polímero permitindo uma melhor união entre estes dois componentes.

Figura 2.10 - Exemplos de componentes fabricados pela técnica de injeção sobre insertos metálicos e não metálicos (Fonte LEECH INDUSTRIES INC, 2008)

Outra diferença entre a moldagem por injeção convencional e a moldagem com insertos é, geralmente, a necessidade de utilizar, no lugar de uma máquina com unidade de fechamento horizontal, uma máquina com a unidade de fechamento vertical, por facilitar a fixação do inserto.

Como resultado da aplicação desta tecnologia obtém-se, geralmente, uma redução nas dimensões e custos do produto final (produto híbrido – plástico e metal), acompanhada de uma melhora na sua qualidade.

Como desvantagem do processo pode ser citado o custo para implementação deste tipo de tecnologia, sendo mais vantajosa para a produção de peças mais complexas, as quais exigiriam muito tempo de montagem caso os componentes fossem produzidos separadamente.

Outra desvantagem do processo é a necessidade do inserto resistir a esforços durante o processo de injeção (injeção do polímero sobre o inserto). Como as pressões e temperaturas aplicadas dentro da cavidade normalmente são elevadas, o inserto deve suportá-las sem sofrer deformações. Contudo, em algumas situações, principalmente quando são utilizados insertos de materiais poliméricos, os esforços podem ser críticos e produzir deformações no mesmo dificultando o uso destes materiais. Contudo, a aplicação de certas soluções de projeto podem permitir a

Inserto metálico de latão para fixação de parafuso

moldagem sobre estes componentes, sem que os mesmos sofram qualquer tipo de deformação por ação de calor e pressão.

Outro processo largamente utilizado hoje em dia, em diversos setores produtivos, é a sobre- injeção (overmolding), onde um polímero é injetado sobre uma peça de plástico, previamente fabricada.

Uma das principais aplicações industriais é a injeção de borrachas termoplásticas (TPR’s) sobre polímeros mais rígidos como poliamidas (PA) e poliacetais (POM). O objetivo é propiciar características de “maciez” ao toque do produto produzido, a combinação de materiais com características diferentes, bem como a produção de efeitos decorativos.

Uma possível aplicação da sobre-injeção é a união de componentes injetados na forma de duas metades. Neste caso, as duas metades, previamente injetadas, são posicionadas dentro de outro molde, feito para acomodar as duas peças ao mesmo tempo, e o polímero utilizado para unir os componentes é injetado como se observa na Figura 2.11.

Figura 2.11 - Exemplo de aplicação do processo de injeção sobre insertos de plástico, onde é realizada a união de duas metades por uma junta injetada (Adaptado de Braun e Enewoldsen, 1999).

A grande vantagem deste processo é a eliminação de processos mais complexos e dispendiosos para a união dos dois componentes tais como moldagem com núcleo perdido (VANDRESEN, 2003) ou a soldagem das partes (realizada posteriormente a moldagem das duas metades). Uma das dificuldades encontradas é quando à limitação dos materiais que podem ser empregados, já que existe a necessidade de afinidade química, que pode ser estimada pelo

Componente sobreinjetado Espessura de parede 2,5mm Metade superior Metade inferior Espaço ocupado pelo molde Espaço ocupado pelo molde 6mm 10 mm

coeficiente de Hildebrand (BAIJAL, 1982), entre o par de polímeros, para que ocorra adesão entre os mesmos.

Outro processo de grande relevância atualmente é o conhecido como In Mold Decoration ou simplesmente IMD. Em termos gerais o termo IMD refere-se a qualquer tecnologia capaz de aplicar tecidos, lâminas metálicas, gráficos etc, sobre uma peça, durante o processo de moldagem da mesma. Como exemplo da aplicação desta tecnologia pode ser citado o painel de controle de condicionadores de ar de automóveis. Nestes painéis podem, normalmente, existir textos ou símbolos, produzidos em diversas cores ou padronagens imitando, por exemplo, madeira. Os gráficos ou textos podem também ser transparentes, permitindo a sua iluminação por LED’s colocados por trás dos mesmos, ou então o console ser decorado com filmes que combinem com a cor do resto do veículo (Figura 2.12).

Em sua forma mais simples, este processo envolve o posicionamento de um filme plano dentro de um molde de injeção, sendo o polímero injetado sobre este filme, havendo a adesão entre o mesmo e o polímero injetado. Em sua forma mais avançada, este processo utiliza um filme ou chapa, que deve permitir sua termoformação, a qual tem previamente decorada a superfície que ficará em contato com o polímero injetado, podendo a sua outra superfície receber uma texturização. O filme ou chapa é então termoformado, obtendo, assim, a forma da cavidade do molde de injeção, sendo posteriormente inserido no mesmo para que seja realizado o processo de injeção. Desta forma, o filme forma sobre o material injetado uma camada que pode ter como funções a decoração, proteção ou mesmo texturização da peça injetada. A Figura a seguir mostra um processo típico de decoração através de in mold decoration.

Figura 2.12 - Exemplo de aplicação do processo de In Mold Decoration na indústria automotiva (Adaptado de Braun e Enewoldsen, 1999).

Uma das principais aplicações do processo de in mold decoration é na indústria automotiva, porém também são encontrados exemplos como na indústria de telecomunicações, informática e eletroeletrônica (Figura 2.13).

Figura 2.13 - Exemplos de produtos da linha de eletrônicos produzidos pelo processo IMD (Adaptado de © CARL HANSER VERLAG, 2003 e © GENERAL ELECTRIC COMPANY, 1997-

2004).

VARMA e VENKATQASURAMY (2003), realizaram estudos relativos à sobreinjeção de uma camada de elastômero termoplástico (TPE) sobre materiais poliméricos rígidos como polietileno de alta densidade, polipropileno, policarbonato, polimetacrilato de metila, poliestireno de alto impacto e polioxidofenileno, avaliando as combinações específicas entre diferentes tipos de TPE’s e os polímeros referidos anteriormente, bem como a influência exercida pela máquina injetora, condições de processamento utilizadas e o projeto do molde e do produto.

ROUSE (2002) investigou a sobreinjeção de peças da linha automotiva, fabricadas com polímeros mais rígidos, com elastômeros termoplásticos discutindo sobre suas principais aplicações, vantagens e limitações dentro deste setor.

GEDEON e MARTIN (2000) investigaram, por meio de projeto de experimento, os fatores que influenciam na adesão entre elastômeros termoplásticos e poliamida 6.6 com fibra de vidro e polibutileno tereftalato com fibra de vidro. Fatores como temperatura do fundido, do molde, taxa de cisalhamento e posição do ponto de injeção foram avaliados.

SEPE (2000) avaliou os efeitos da presença de contaminantes em polímeros na adesão resultante entre os mesmos e elastômeros termoplásticos.

JANSEN et al. (2001) estudaram o aparecimento de trincas e a falha de produtos fabricados por sobre-injeção indicando os agentes prováveis causaetdores das trincas. Os autores também

realizaram uma revisão sobre ensaios que podem ser utilizados para a caracterização estrutural de componentes produzidos por sobreinjeção.

TCHALAMOV e CUNHA (2003) investigaram, utilizando projeto de experimentos, a influência da interface entre PP/PEAD de componentes sobre-injetados no comportamento mecânico das amostras, observando também as características microestruturais da interface.

LEAVERSUCH (2004), avaliou a união mecânica entre chapas metálicas estampadas e uma camada sobre-injetada de PA 6 e PA 6.6 reforçados com fibra de vidro.

TURNG (2001) realizou uma revisão sobre novos processos de moldagem por injeção, tais como injeção sobre núcleo perdido, moldagem por injeção compressão, in-mold decoration/lamination, injeção assistida por gás, injeção a baixa pressão, utilizando polímeros como

blendas PC/ABS e PET (polietileno tereftalato), avaliando suas potencialidades e aplicabilidades relativas ao projeto do produto e do molde, benefícios econômicos e qualidade das peças produzidas.

UMAMAHESWARAN e TRUESDAIL (2001) investigaram a substituição da pintura, e outros processos de decoração, de componentes injetados de veículos automotores por filmes termoformados e sobreinjetados, avaliando os benefícios econômicos e ambientais desta nova solução.

2.5 Fabricação e Utilização de Moldes pela Técnica de Vazamento de Resina Epóxi na