A ocorrência de defeitos típicos em moldados por injeção como empenamento, rechupes, deformações, distorções etc, está fundamentalmente associada às
características de contração, contração diferencial e rigidez do polímero no momento da extração. Neste item estão apresentadas algumas características e propriedades
específicas que devem ser consideradas durante o processamento, pois influenciam na qualidade dos moldados.
Relação entre espessura de parede e contração O nível de contração do moldado é afetado:
• pelo projeto do molde;
• pelo desenho da peça, principalmente em função da espessura de parede; • pelas características da resina empregada;
• pelas condições de processamento (principalmente temperaturas de injeção e do molde).
Como o resfriamento das seções mais espessas ocorre mais lentamente, o polímero tende a apresentar nestas regiões um maior grau de cristalinidade, resultando numa maior contração em relação às paredes mais finas.
Outro fator que contribui para aumentar a contração em zonas mais espessas (como nervuras, por exemplo) é o fato de que nestas regiões a pressão exercida é menor do que nas paredes mais finas. Desta forma, nestas regiões há uma menor compensação
da contração devido ao recalque.
O empenamento é causado pela contração diferencial na direção do fluxo e perpendicular a este.
Alguns problemas associados à contração diferencial podem ser
solucionados facilmente. Por exemplo, no carretel esquematizado no quadro nove, a ocorrência do “chupado” na face contrária (conforme aparece em a) é eliminada com a redução de sua largura conforme proposto em b.
De modo similar, no quadro abaixo, a distorção provocada na peça do desenho a, resultante da variação brusca da espessura, é resolvida utilizando-se um perfil modificado (conforme mostrado em b).
Materiais contendo agentes nucleantes são utilizados para a produção de peças com maior transparência e maior estabilidade dimensional. Além disso, a nucleação aumenta
ciclo total de moldagem.
Por outro lado, o uso de nucleantes pode acarretar numa redução da resistência ao impacto e aumento na tendência da formação de tensões residuais. Vale ressaltar que as grades clarificadas apresentam comportamento semelhante aos nucleados, porém com maior eficiência no aumento de transparência.
Considerações sobre o Fluxo
Para determinar a espessura mínima de parede do ponto de vista de processabilidade, o fluxo da resina no molde deve ser considerado com respeito às temperaturas do fundido e do molde, profundidade/comprimento da cavidade e dimensões do canal e ponto de injeção.
Em geral, moldes de peças maiores com paredes finas devem ser preenchidos por resinas de alta fluidez, enquanto moldes de paredes grossas permitem o uso de resinas com fluidez variando de média a baixa.
Peças contendo dobradiças integrais freqüentemente requerem fluidez alta para
assegurar rápido preenchimento e boa qualidade das dobradiças. Porém, cuidado deve ser tomado na escolha do tipo de material a ser usado, uma vez que para fluidez
crescente há diminuição de resistência das dobradiças.
A espessura de parede deve ser constante sempre que possível para diminuir
chupagem, contração diferencial e conseqüente empenamento. Se isto não for possível, deve-se diminuir a espessura progressivamente na direção do fluxo.
Nervuras
A principal função das nervuras é o aumento de rigidez e resistência mecânica da peça. As nervuras, quando localizadas convenientemente, podem ser utilizadas também para facilitar o fluxo do polímero, evitando assim o empenamento.
O raio de curvatura da região de encontro entre a nervura e a parede da peça deve variar entre 20% e 50% da espessura nominal da parede (quadro). Estudos mostram que a concentração de tensões nesta região é minimizada quando este raio equivale a 50% da espessura da parede.
A espessura da base da nervura deve variar ente 50% e 75% da espessura da parede adjacente. As paredes da nervura devem possuir uma inclinação de 1º a 2º para facilitar a extração, e a altura deve ser 1,5 vez a espessura da parede. Alturas maiores podem ser usadas contanto que a espessura da base seja aumentada. Nestes casos podem ocorrer dificuldades na extração da peça.
Nervuras de grandes dimensões
Em situações nas quais é necessária a utilização de nervuras de grandes dimensões, os eventuais “chupados” podem ser disfarçados por meio de artifícios como:
b) incorporação de filete decorativo ;
c) uso de texturização da superfície oposta à nervura. Esse artifício é o mais indicado para caixas com divisórias.
Arestas
O design de peças deve incluir raios de curvatura em qualquer tipo de canto vivo para minimizar a concentração de tensões.
Nos cantos internos o raio deve variar entre 0,25 e 0,5 vezes a espessura de parede e nos cantos externos, os raios de curvatura devem variar entre 1,25 e 1,5 vez a
espessura, conforme ilustrado no quadro ao lado.
Ângulo de saída
Para facilitar a extração, é recomendado que o molde apresente um ângulo de saída de pelo menos 1º nas paredes interna e externa da peça. Quanto maior o ângulo, maior será a facilidade de desmoldagem. Para o caso de superfícies texturizadas, é requerido um aumento de 1º no ângulo para cada aumento de 0,025 mm na profundidade de textura.
Ressaltos
Ressaltos devem ser evitados. Contudo, para que o ressalto não provoque deformação da peça acima de limites toleráveis, devem ser obedecidos quatro critérios:
1. A altura máxima do ressalto para uma peça circular deve ser dada pela diferença percentual entre o diâmetro máximo (T) e o diâmetro mínimo (E) indicado
no quadro abaixo:
2. Para artigos como tampas com rosca, os ressaltos devem ser desenhados com um angulo de inclinação de aproximadamente 25º para facilitar sua extração.
3. A base do ressalto e a espessura da parede onde está localizado devem ter dimensões suficientes para suportar a tensão de cisalhamento incidente.
4. Os ângulos envolvidos nos ressaltos não devem possuir raio de curvatura inferior a 1,5 mm.
Fundos e paredes laterais
Peças com fundo plano apresentam distorções devidas a contração diferencial que ocorre nas direções paralela e perpendicular ao fluxo do polímero. O quadro A mostra como o desenho da base deve ser tal que permita ao polímero relaxar as tensões internas, acumuladas no preenchimento da cavidade. Em peças retangulares é comum ocorrer à flexão das paredes laterais para o lado interno (quadro B). Em peças
h%= T - E X 100 T
Quadro A Quadro B
Um aumento de 20% a 30% na espessura de parede provocará o aumento local da contração, fazendo com que a parede permaneça reta. Em peças maiores, com ou sem dobradiças, é mais conveniente o uso de paredes convexas.
Perfis de borda
A rigidez necessária às bordas de bacias, vasilhas e recipientes de grande capacidade são conseguidas com a utilização de perfis de reforço nessas arcas. É essencial manter a uniformidade da parede no desenho desses perfis.
Perfis, como os mostrados no quadro, não são recomendáveis apesar de serem encontrados algumas vezes na prática, pois a maior
concentração que ocorre na região da borda tende a abaular o corpo da peça.
Ao contrário, pode-se obter bons resultados com os perfis mostrados no quadro abaixo.
Dobradiças integrais
Dobradiças feitas em polipropileno possuem excelente vida útil. Porém, para alcançar esta performance, é necessário obedecer algumas regras de projeto.
No quadro, está apresentada a seção transversal de um projeto de dobradiça integral. As dimensões indicadas são aquelas recomendadas para a maximização da vida útil da dobradiça, sendo que o projeto pode ser adaptado a requisitos funcionais de casos
tampa e o frasco.
Devido à tendência ao arqueamento da dobradiça, o plano externo da mesma deve ser rebaixado em 0,3 mm ajudando no controle do encaixe da tampa. Comprimento de 1,5mm e espessura variando de 0,20 a 0,30 mm são recomendados para um bom equilíbrio entre processabilidade e propriedades mecânicas da dobradiça.
Recomenda-se que imediatamente após o processamento da dobradiça, esta seja fletida algumas vezes para que ocorra orientação molecular e conseqüente aumento da vida útil da mesma.
As linhas de refrigeração do molde devem ser concentradas na região da dobradiça, uma vez que nesta região há uma geração adicional de calor por fricção entre a massa fundida e as paredes do molde. Um cuidado adicional que deve ser tomado é o
posicionamento adequado ponto de injeção que ajuda a evitar defeitos como linhas de solda e delaminação da dobradiça. Maiores detalhes são dados no item referente ao projeto do molde.
Inserções de metal
Frequentemente ocorrem peças de metal em produtos moldados por injeção,
especialmente roscas, porcas e componentes elétricos. A inserção de metal oferece ao produto maior resistência mecânica e estabilidade dimensional.
As máquinas de moldagem por injeção vertical são bastante convenientes para a
sobre ela. Na maioria dos casos, a mesa giratória tem duas (às vezes quatro) partes inferiores do molde idênticas, e somente uma parte superior. O molde fica aberto na posição, e as peças de metal podem ser facilmente colocadas. Então a mesa circular gira 180º, posição em que o molde fecha e a moldagem de injeção tem lugar (neste ínterim, o operador coloca as peças de metal na outra cavidade. Depois da solidificação o molde abre-se, a mesa executa um meio-giro e o ejetor levanta o produto da primeira cavidade do molde).