CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Prof. Almir Turazi, Dr.Eng. 2017/2 almir.turazi@ifsc.edu.br
ENGENHARIA ELÉTRICA 2aFase
- Materiais Poliméricos
Definição
Os polímeros são formados por moléculas muito grandes constituídas pela repetição de pequenas e simples unidades químicas, denominadas de monômeros (do grego“mono” – um).
Matéria-prima, da onde vem?
O arranjo atômico em polímeros é mais complexo do que em metais e cerâmicas;
Os polímeros são geralmente parcialmente cristalinos, com regiões cristalinas dispersas em uma matriz amorfa.
1. Classificação conforme origem
• Polímeros naturais: procedem dos seres vivos.
Ex.: Algodão, seda, unha, proteínas, pele...
• Polímeros sintéticos: obtidos pela indústria.
Ex.: Kevlar, plásticos, Naylon etc...
2. Classificação conforme características mecânicas
2.1 Termoplásticos
2.2 Termorrígidos ou termofixos 2.3 Elastômeros
2.1 Termoplásticos
É um dos tipos de polímeros mais encontrados no mercado. Pode ser fundido diversas vezes. Sua reciclagem é possível.
Parcialmente cristalinos ou totalmente amorfos.
2.1 Termoplásticos – Exemplos 2.1.1 PC – Policarbonato
Cd´s Garrafas
Componentes de interiores de aviões Coberturas translúcidas
Divisórias, vitrines, etc.
2.1 Termoplásticos – Exemplos 2.1.2 PU – Poliuretano
Chapas, tarugos Revestimentos
Molduras Filmes
Estofamento de automóveis Polias e correias
Isolamento térmico em roupas impermeáveis
2.1 Termoplásticos – Exemplos
2.1.3 PVC – Policloreto de vinila ou cloreto de polivinila
Telhas translúcidas Portas sanfonadas
Divisórias Persianas
Tubos e conexões para água Molduras para teto e parede.
2.1 Termoplásticos – Exemplos 2.1.4 PS – Poliestireno
Grades de ar condicionado Fabricação de gavetas de geladeira
Brinquedos Matéria prima do isopor.
2.1 Termoplásticos – Exemplos 2.1.5 PET - Polietiltereftalato
Embalagens para bebidas, alimentos, produtos de limpeza.
Reciclado, presta-se a inúmeras finalidades:
tecidos, vassouras etc...
2.1 Termoplásticos – Exemplos 2.1.6 PP – Polipropileno
Brinquedos Recipientes para alimentos Carcaças para eletrodomésticos Tubos para cargas de canetas esferográficas
Carpetes Seringas de injeção Peças para máquinas de lavar.
2.2 Termorrígidos ou termofixos
São polímeros de alta dureza e comportamento frágil, porém bastante resistentes, sendo muito estáveis a variações de temperatura.
Mais resistentes ao calor do que os termoplásticos.
2.2 Termorrígidos ou termofixos
Uma vez transformados (moldados), não mais se fundem.
O aquecimento do polímero acabado promove decomposição do material antes de sua fusão, tornando impossível sua reciclagem tornando-o inutilizável.
2.2 Termorrígidos ou termofixos – Exemplos 2.2.1 Baquelite (polifenol)
Tomadas, telefones antigos Embutimento de amostras metalográficas
Cabos de panelas
2.3 Elastômeros (Borrachas)
Classe intermediária entre os termoplásticos e os termorrígidos: não são fundíveis, mas apresentam alta elasticidade, não sendo rígidos como os termofixos.
2.3 Elastômeros (Borrachas)
Reciclagem complicada pela incapacidade de fusão.
São amorfos, ou com baixa cristalinidade.
2.3 Elastômeros (Borrachas) – Exemplos 2.3.1 Poliisopreno
Borracha semelhante à natural
2.3.2 Silicone
2.3 Elastômeros (Borrachas) – Exemplos 2.3.3 Neopreno
Reciclagem de Polímeros
Nesse tipo de reciclagem é essencial que se faça o controle da presença de outro polímero ou de impurezas.
Reciclagem de Polímeros
A presença de algum material incompatível pode causar graves danos durante a reciclagem de determinados plásticos.
Exemplo:
A presença de PVC no PET, que não pode passar de 30 ppm. Isso equivale a somente 9 garrafas de PVC em um caminhão com 290 mil garrafas de PET (10 toneladas).
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE
MATERIAIS POLIMÉRICOS
O processamento dos polímeros pode ocorrer através de diversas técnicas, as principais são:
•Extrusão
•Injeção
•Moldagem por sopro
•Rotomoldagem
Processo de Fabricação de descartáveis flexíveis
Processo Produtivo - Bobinas Técnicas
• PEBD
• PEMD
• PEAD
• PEBDL
• PEMDL
• PP
• PS
Processo Produtivo - Bobinas Técnicas
Extrusão
É o processo em que a resina polimérica é fundida pela aplicação de calor e pressão, sendo esta forçada a passar através de uma abertura (matriz) dimensionada para a produção em caráter contínuo.
Extrusora plana
Extrusora de filme tubular (balão)
Produz materiais de maior cristalinidade e prop. mecânicas do que a extrusão plana
Processo Produtivo - Bobinas Técnicas
Cilindro (camisa)CORES:
AMARELO
CORES:
AMARELO VERMELHO
CORES:
AMARELO VERMELHO AZUL ESCURO
CORES:
AMARELO VERMELHO AZUL ESCURO MAGENTA
CORES:
AMARELO VERMELHO AZUL ESCURO MAGENTA CIANO
CORES:
AMARELO VERMELHO AZUL ESCURO MAGENTA CIANO AZUL RET
CORES:
AMARELO VERMELHO 1 AZUL ESCURO MAGENTA CIANO AZUL RET VERMELHO 2
CORES:
AMARELO VERMELHO 1 AZUL ESCURO MAGENTA CIANO AZUL RET VERMELHO 2 PRETO
Processo Produtivo - Bobinas Técnicas
Laminação
Quando se necessita ter uma embalagem com propriedades superiores, sejam elas mecânicas ou de barreira, utiliza-se o processo de laminação.
“A laminação nada mais é do que a união de dois ou maissubstratos”
Processo Produtivo - Bobinas Técnicas Processo Produtivo - Bobinas Técnicas
Processo de Fabricação de produtos injetáveis
O processo de moldagem por injeção é uma técnica de moldagem que consiste basicamente em forçar, através de uma rosca simples o polímero fundido para o interior da cavidade de um molde. Para isso utiliza-se um equipamento chamado de injetora.
Vídeo: Componente da Máquina Injetora
Injeção
Este processo é muito complexo em função do número de variáveis que afetam a qualidade da peça injetada, como:
•Tempo de injeção
•Temperatura do molde e do material injetado
•Pressão de injeção e recalque
•Tempo de resfriamento
•Volume do material injetado
Injeção
A moldagem por injeção é um processo dinâmico e cíclico que pode ser dividido, simplificadamente, em seis etapas sucessivas:
Fechamento
do molde Dosagem Preenchimento
Recalque Resfriamento Extração
1. Fechamento do Molde:
Consiste, basicamente, no fechamento da matriz
(metálica) bipartida. Fechamento
do molde Dosagem Preenchimento
Recalque Resfriamento Extração
2. Dosagem:
Consiste na plastificação e homogeneização do polímero no cilindro de injeção, obtidas por meio do movimento de rotação da rosca e do aquecimento do cilindro por resistência elétricas.
Os parâmetros importantes a serem levados em consideração para esta etapa são temperatura do cilindro, velocidade de rotação da rosca e contrapressão da rosca.
Fechamento
do molde Dosagem Preenchimento
Recalque Resfriamento Extração
3. Preenchimento:
Os principais parâmetros nesta etapa são pressão de injeção, velocidade de injeção e dimensionamento dos pontos de injeção da cavidade do molde;
Fechamento
do molde Dosagem Preenchimento
Recalque Resfriamento Extração
4. Recalque:
Finalizando o preenchimento das cavidades com volume de fundido maior que o volume real da cavidade, a pressão nas paredes da mesma é mantida constante até a solidificação da peça.
Esta manutenção da pressão nas cavidades é conhecida como recalque, e se destina a compensar a contração da peça moldada durante seu resfriamento, evitando a ocorrência de defeitos como rechupes e outras imperfeições, bem como perda de parâmetros dimensionais.
4. Recalque:
O nível de pressão de recalque determina quanto material foi adicionado a mais do que o necessário para o completo preenchimento do molde.
Uma regra básica define que a dosagem deve incluir um volume entre 5 e 10% maior que o necessário para o completo preenchimento da cavidade;
Fechamento
do molde Dosagem Preenchimento
Recalque Resfriamento Extração
5. Resfriamento:
Tempos de resfriamento longos são indesejáveis pois diminui a produtividade do processo.
Fechamento
do molde Dosagem Preenchimento
Recalque Resfriamento Extração
6. Extração:
Encerrada a etapa de resfriamento o molde é aberto e a peça é extraída por ação de extratores mecânicos, hidráulicos, elétricos ou pneumáticos, que são definidos de acordo com a concepção do molde e a geometria da peça.
Vídeo: Como se fabrican las botas de PVC.
Moldagem por sopro
Vídeo: Injeção e sopro PET máquina AOKI
Rotomoldagem
Vídeo: O que é Rotomoldagem?
Rotomoldagem 1, 2 e 3
