Introdução
Por muito tempo, a educação profissional foi desprezada e considera-da de segunconsidera-da classe. Atualmente, a opção pela formação técnica é festejaconsidera-da, pois alia os conhecimentos do “saber fazer” com a formação geral do “conhe-cer” e do “saber ser”; é a formação integral do estudante.
Este livro didático é uma ferramenta para a formação integral, pois alia o instrumental para aplicação prática com as bases científicas e tecnológicas, ou seja, permite aplicar a ciência em soluções do dia a dia.
Além do livro, compõe esta formação do técnico o preparo do professor e de campo, o estágio, a visita técnica e outras atividades inerentes a cada plano de curso. Dessa forma, o livro, com sua estruturação pedagogicamente elaborada, é uma ferramenta altamente relevante, pois é fio condutor dessas atividades formativas.
Ele está contextualizado com a realidade, as necessidades do mundo do trabalho, os arranjos produtivos, o interesse da inclusão social e a aplicação cotidiana. Essa contextualização elimina a dicotomia entre atividade intelectual e atividade manual, pois não só prepara o profissional para trabalhar em ati-vidades produtivas, mas também com conhecimentos e atitudes, com vistas à atuação política na sociedade. Afinal, é desejo de todo educador formar cidadãos produtivos.
Outro valor pedagógico acompanha esta obra: o fortalecimento mútuo da formação geral e da formação específica (técnica). O Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) tem demonstrado que os alunos que estudam em um curso técnico tiram melhores notas, pois ao estudar para resolver um pro-blema prático ele aprimora os conhecimentos da formação geral (química, física, matemática, etc.); e ao contrário, quando estudam uma disciplina geral passam a aprimorar possibilidades da parte técnica.
Pretendemos contribuir para resolver o problema do desemprego, pre-parando os alunos para atuar na área científica, industrial, de transações e comercial, conforme seu interesse. Por outro lado, preparamos os alunos para ser independentes no processo formativo, permitindo que trabalhem durante parte do dia no comércio ou na indústria e prossigam em seus estu-dos superiores no contraturno. Dessa forma, podem constituir seu itinerário formativo e, ao concluir um curso superior, serão robustamente formados em relação a outros, que não tiveram a oportunidade de realizar um curso técnico.
Por fim, este livro pretende ser útil para a economia brasileira, aprimo-rando nossa força produtiva ao mesmo tempo em que dispensa a importação de técnicos estrangeiros para atender às demandas da nossa economia.
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Por que a Formação Técnica de Nível Médio É Importante?
O técnico desempenha papel vital no desenvolvimento do país por meio da criação de recursos humanos qualificados, aumento da produtividade industrial e melhoria da quali-dade de vida.
Alguns benefícios do ensino profissionalizante para o formando:
• Aumento dos salários em comparação com aqueles que têm apenas o Ensino Médio. • Maior estabilidade no emprego.
• Maior rapidez para adentrar ao mercado de trabalho. • Facilidade em conciliar trabalho e estudos.
• Mais de 72% ao se formarem estão empregados.
• Mais de 65% dos concluintes passam a trabalhar naquilo que gostam e em que se
formaram.
Esses dados são oriundos de pesquisas. Uma delas, intitulada “Educação profissional e você no mercado de trabalho”, realizada pela Fundação Getúlio Vargas e o Instituto Votorantim, comprova o acerto do Governo ao colocar, entre os quatro eixos do Plano de Desenvolvimento da Educação (PDE), investimentos para a popularização da Educação Profissional. Para as empresas, os cursos oferecidos pelas escolas profissionais atendem de forma mais eficiente às diferentes necessidades dos negócios.
Outra pesquisa, feita em 2009 pela Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica (Setec), órgão do Ministério da Educação (MEC), chamada “Pesquisa nacional de egressos”, revelou também que de cada dez alunos, seis recebem salário na média da categoria. O per-centual dos que qualificaram a formação recebida como “boa” e “ótima” foi de 90%.
Ensino Profissionalizante no Brasil e
Necessidade do Livro Didático Técnico
O Decreto Federal nº 5.154/2004 estabelece inúmeras possibilidades de combinar a
formação geral com a formação técnica específica. Os cursos técnicos podem ser ofertados da seguinte forma:
a) Integrado – Ao mesmo tempo em que estuda disciplinas de formação geral o aluno também recebe conteúdos da parte técnica, na mesma escola e no mesmo turno. b) Concomitante – Num turno o aluno estuda numa escola que só oferece Ensino
Médio e num outro turno ou escola recebe a formação técnica.
c) Subsequente – O aluno só vai para as aulas técnicas, no caso de já ter concluído o Ensino Médio.
Com o Decreto Federal nº 5.840/2006, foi criado o programa de profissionalização para a modalidade Jovens e Adultos (Proeja) em Nível Médio, que é uma variante da forma integrada.
Em 2008, após ser aprovado pelo Conselho Nacional de Educação pelo Parecer CNE/CEB nº 11/2008, foi lançado o Catálogo Nacional de Cursos Técnicos, com o fim de orientar a oferta desses cursos em nível nacional.
O Catálogo consolidou diversas nomenclaturas em 185 denominações de cursos. Estes estão organizados em 13 eixos tecnológicos, a saber:
1. Ambiente e Saúde
2. Desenvolvimento Educacional e Social 3. Controle e Processos Industriais 4. Gestão e Negócios
5. Turismo, Hospitalidade e Lazer 6. Informação e Comunicação 7. Infraestrutura
8. Militar
9. Produção Alimentícia 10. Produção Cultural e Design 11. Produção Industrial 12. Recursos Naturais 13. Segurança.
Para cada curso, o Catálogo estabelece carga horária mínima para a parte técnica (de 800 a 1 200 horas), perfil profissional, possibilidades de
temas a serem abordados na formação, possibilidades de atuação e infra-estrutura recomendada para realização do curso. Com isso, passa a ser um
mecanismo de organização e orientação da oferta nacional e tem função indu-tora ao destacar novas ofertas em nichos tecnológicos, culturais, ambientais e produtivos, para formação do técnico de Nível Médio.
Dessa forma, passamos a ter no Brasil uma nova estruturação legal para a oferta destes cursos. Ao mesmo tempo, os governos federal e estaduais pas-saram a investir em novas escolas técnicas, aumentando a oferta de vagas. Dados divulgados pelo Ministério da Educação apontaram que o número de alunos matriculados em educação profissional passou de 993 mil em 2011 para 1,064 milhões em 2012 – um crescimento de 7,10%. Se considerarmos os cursos técnicos integrados ao ensino médio, esse número sobe para 1,3 millhões. A demanda por vagas em cursos técnicos tem tendência a aumentar, tanto devido à nova importância social e legal dada a esses cursos, como também pelo crescimento do Brasil.
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Comparação de Matrículas Brasil
Comparação de Matrículas da Educação Básica por Etapa e Modalidade – Brasil, 2011 e 2012.
Etapas/Modalidades de Educação Básica Matrículas / Ano 2011 2012 Diferença 2011-2012 Variação 2011-2012 Educação Básica 62 557 263 62 278 216 –279 047 –0,45 Educação Infantil 6 980 052 7 295 512 315 460 4,52% • Creche 2 298 707 2 540 791 242 084 10,53% • Pré-escola 4 681 345 4 754 721 73 376 1,57% Ensino Fundamental 30 358 640 29 702 498 –656 142 –2,16% Ensino Médio 8 400 689 8 376 852 –23 837 –0,28% Educação Profissional 993 187 1 063 655 70 468 7,10% Educação Especial 752 305 820 433 68 128 9,06% EJA 4 046 169 3 861 877 –184 292 –4,55% • Ensino Fundamental 2 681 776 2 516 013 –165 763 –6,18% • Ensino Médio 1 364 393 1 345 864 –18 529 –1,36%
Fonte: Adaptado de: MEC/Inep/Deed.
No aspecto econômico, há necessidade de expandir a oferta desse tipo de curso, cujo principal objetivo é formar o aluno para atuar no mercado de trabalho, já que falta traba-lhador ou pessoa qualificada para assumir imediatamente as vagas disponíveis. Por conta disso, muitas empresas têm que arcar com o treinamento de seus funcionários, treinamento este que não dá ao funcionário um diploma, ou seja, não é formalmente reconhecido.
Para atender à demanda do setor produtivo e satisfazer a procura dos estudantes, seria necessário mais que triplicar as vagas técnicas existentes hoje.
Podemos observar o crescimento da educação profissional no gráfico a seguir:
Educação Profissional Nº de matrículas* 1 362 200 1 250 900 1 140 388 1 036 945 927 978 780 162 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Fonte: Adaptado de: MEC/Inep/Deed. * Inclui matrículas de educação profissional integrada ao ensino médio.
As políticas e ações do MEC nos últimos anos visaram o fortalecimento, a expansão e a melhoria da qualidade da educação profissional no Brasil, obtendo, nesse período, um crescimento de 74,6% no número de matrículas, embora esse número tenda a crescer ainda mais, visto que a experiência internacional tem mostrado que 30% das matrículas da educação secundária correspondem a cursos técnicos; este é o patamar idealizado pelo Ministério da Educação. Se hoje há 1,064 milhões de estudantes matriculados, para atingir essa porcentagem devemos matricular pelo menos 3 milhões de estudantes em cursos técnicos dentro de cinco anos.
Para cada situação pode ser adotada uma modalidade ou forma de Ensino Médio pro-fissionalizante, de forma a atender a demanda crescente. Para os advindos do fluxo regular do Ensino Fundamental, por exemplo, é recomendado o curso técnico integrado ao Ensino Médio. Para aqueles que não tiveram a oportunidade de cursar o Ensino Médio, a oferta do PROEJA estimularia sua volta ao ensino secundário, pois o programa está associado à for-mação profissional. Além disso, o PROEJA considera os conhecimentos adquiridos na vida e no trabalho, diminuindo a carga de formação geral e privilegiando a formação específica. Já para aqueles que possuem o Ensino Médio ou Superior a modalidade recomendada é a subsequente: somente a formação técnica específica.
Para todos eles, com ligeiras adaptações metodológicas e de abordagem do professor, é extremamente útil o uso do livro didático técnico, para maior eficácia da hora/aula do curso, não importando a modalidade do curso e como será ofertado.
Além disso, o conteúdo deste livro didático técnico e a forma como foi concebido refor-ça a formação geral, pois está contextualizado com a prática social do estudante e relaciona permanentemente os conhecimentos da ciência, implicando na melhoria da qualidade da formação geral e das demais disciplinas do Ensino Médio.
Em resumo, há claramente uma nova perspectiva para a formação técnica com base em sua crescente valorização social, na demanda da economia, no aprimoramento de sua regulação e como opção para enfrentar a crise de qualidade e quantidade do Ensino Médio.
O Que É Educação Profissional?
O ensino profissional prepara os alunos para carreiras que estão baseadas em ativi-dades mais práticas. O ensino é menos acadêmico, contudo diretamente relacionado com a inovação tecnológica e os novos modos de organização da produção, por isso a escolari-zação é imprescindível nesse processo.
Elaboração dos Livros Didáticos Técnicos
Devido ao fato do ensino técnico e profissionalizante ter sido renegado a segundo pla-no por muitos apla-nos, a bibliografia para diversas áreas é praticamente inexistente. Muitos docentes se veem obrigados a utilizar e adaptar livros que foram escritos para a graduação. Estes compêndios, às vezes traduções de livros estrangeiros, são usados para vários cursos superiores. Por serem inacessíveis à maioria dos alunos por conta de seu custo, é comum que professores preparem apostilas a partir de alguns de seus capítulos.
Tal problema é agravado quando falamos do Ensino Técnico integrado ao Médio, cujos alunos correspondem à faixa etária entre 14 e 19 anos, em média. Para esta faixa etária é preciso de linguagem e abordagem diferenciadas, para que aprender deixe de ser um sim-ples ato de memorização e ensinar signifique mais do que repassar conteúdos prontos.
Outro público importante corresponde àqueles alunos que estão afastados das salas de aula há muitos anos e veem no Ensino Técnico uma oportunidade de retomar os estudos e ingressar no mercado profissional.
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O Livro Didático Técnico e o Processo
de Avaliação
O termo avaliar tem sido constantemente associado a expressões como: realizar pro-va, fazer exame, atribuir notas, repetir ou passar de ano. Nela a educação é concebida como mera transmissão e memorização de informações prontas e o aluno é visto como um ser passivo e receptivo.
Avaliação educacional é necessária para fins de documentação, geralmente para em-basar objetivamente a decisão do professor ou da escola, para fins de progressão do aluno.
O termo avaliação deriva da palavra valer, que vem do latim vãlêre, e refere-se a ter valor, ser válido. Consequentemente, um processo de avaliação tem por objetivo averiguar o "valor" de determinado indivíduo.
Mas precisamos ir além.
A avaliação deve ser aplicada como instrumento de compreensão do nível de apren-dizagem dos alunos em relação aos conceitos estudados (conhecimento), em relação ao desenvolvimento de criatividade, iniciativa, dedicação e princípios éticos (atitude) e ao processo de ação prática com eficiência e eficácia (habilidades). Este livro didático ajuda, sobretudo para o processo do conhecimento e também como guia para o desenvolvimento de atitudes. As habilidades, em geral, estão associadas a práticas laboratoriais, atividades complementares e estágios.
A avaliação é um ato que necessita ser contínuo, pois o processo de construção de conhecimentos pode oferecer muitos subsídios ao educador para perceber os avanços e dificuldades dos educandos e, assim, rever a sua prática e redirecionar as suas ações, se necessário. Em cada etapa registros são feitos. São os registros feitos ao longo do processo educativo, tendo em vista a compreensão e a descrição dos desempenhos das aprendiza-gens dos estudantes, com possíveis demandas de intervenções, que caracterizam o proces-so avaliativo, formalizando, para efeito legal, os progresproces-sos obtidos.
Neste processo de aprendizagem deve-se manter a interação entre professor e aluno, promovendo o conhecimento participativo, coletivo e construtivo. A avaliação deve ser um processo natural que acontece para que o professor tenha uma noção dos conteúdos assi-milados pelos alunos, bem como saber se as metodologias de ensino adotadas por ele estão surtindo efeito na aprendizagem dos alunos.
Avaliação deve ser um processo que ocorre dia após dia, visando à correção de er-ros e encaminhando o aluno para aquisição dos objetivos previstos. A esta correção de ru-mos, nós chamamos de avaliação formativa, pois serve para retomar o processo de ensino/ aprendizagem, mas com novos enfoques, métodos e materiais. Ao usar diversos tipos de avaliações combinadas para fim de retroalimentar o ensinar/aprender, de forma dinâmica, concluímos que se trata de um “processo de avaliação”.
O resultado da avaliação deve permitir que o professor e o aluno dialoguem, buscando encontrar e corrigir possíveis erros, redirecionando o aluno e mantendo a motivação para o progresso do educando, sugerindo a ele novas formas de estudo para melhor compreensão dos assuntos abordados.
Se ao fizer avaliações contínuas, percebermos que um aluno tem dificuldade em assimilar conhecimentos, atitudes e habilidades, então devemos mudar o rumo das coi-sas. Quem sabe fazer um reforço da aula, com uma nova abordagem ou com outro colega professor, em um horário alternativo, podendo ser em grupo ou só, assim por diante.
Pode ser ainda que a aprendizagem daquele tema seja facilitada ao aluno fazendo práticas discursivas, escrever textos, uso de ensaios no laboratório, chegando à conclusão que este aluno necessita de um processo de ensi-no/aprendizagem que envolva ouvir, escrever, falar e até mesmo praticar o tema.
Se isso acontecer, a avaliação efetivamente é formativa.
Neste caso, a avaliação está integrada ao processo de ensino/apren-dizagem, e esta, por sua vez, deve envolver o aluno, ter um significado com o seu contexto, para que realmente aconteça. Como a aprendizagem se faz em processo, ela precisa ser acompanhada de retornos avaliativos visando a fornecer os dados para eventuais correções.
Para o uso adequado deste livro recomendamos utilizar diversos tipos de avaliações, cada qual com pesos e frequências de acordo com perfil de docência de cada professor. Podem ser usadas as tradicionais provas e testes, mas, procurar fugir de sua soberania, mesclando com outras criativas formas.
Avaliação e Progressão
Para efeito de progressão do aluno, o docente deve sempre conside-rar os avanços alcançados ao longo do processo e perguntar-se: Este aluno progrediu em relação ao seu patamar anterior? Este aluno progrediu em relação às primeiras avaliações? Respondidas estas questões, volta a per-guntar-se: Este aluno apresentou progresso suficiente para acompanhar a próxima etapa? Com isso o professor e a escola podem embasar o deferi-mento da progressão do estudante.
Com isso, superamos a antiga avaliação conformadora em que eram exigidos padrões iguais para todos os “formandos”.
Nossa proposta significa, conceitualmente, que ao estudante é dado o direito, pela avaliação, de verificar se deu um passo a mais em relação às suas competências. Os diversos estudantes terão desenvolvimentos diferenciados, medidos por um processo avaliativo que incorpora esta pos-sibilidade. Aqueles que acrescentaram progresso em seus conhecimentos, atitudes e habilidades estarão aptos a progredir.
A base para a progressão, neste caso, é o próprio aluno.
Todos têm o direito de dar um passo a mais. Pois um bom processo de avaliação oportuniza justiça, transparência e qualidade.
Tipos de Avaliação
Existem inúmeras técnicas avaliativas, não existe uma mais adequada, o importante é que o docente conheça várias técnicas para poder ter um con-junto de ferramentas a seu dispor e escolher a mais adequada dependendo da turma, faixa etária, perfil entre outros fatores.
Avaliação se torna ainda mais relevante quando os alunos se envol-vem na sua própria avaliação.
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A avaliação pode incluir:1. Observação 2. Ensaios 3. Entrevistas
4. Desempenho nas tarefas 5. Exposições e demonstrações 6. Seminários
7. Portfólio: Conjunto organizado de trabalhos produzidos por um
alu-no ao longo de um período de tempo.
8. Elaboração de jornais e revistas (físicos e digitais) 9. Elaboração de projetos 10. Simulações 11. O pré-teste 12. A avaliação objetiva 13. A avaliação subjetiva 14. Autoavaliação
15. Autoavaliação de dedicação e desempenho 16. Avaliações interativas
17. Prática de exames
18. Participação em sala de aula 19. Participação em atividades
20. Avaliação em conselho pedagógico – que inclui reunião para avaliação
discente pelo grupo de professores.
No livro didático as “atividades”, as “dicas” e outras informações destaca-das poderão resultar em avaliação de atitude, quando cobrado pelo professor em relação ao “desempenho nas tarefas”. Poderão resultar em avaliações se-manais de autoavaliação de desempenho se cobrado oralmente pelo professor para o aluno perante a turma.
Enfim, o livro didático, possibilita ao professor extenuar sua criativida-de em prol criativida-de um processo avaliativo retroalimentador ao processo ensino/ aprendizagem para o desenvolvimento máximo das competências do aluno.
Objetivos da Obra
Além de atender às peculiaridades citadas anteriormente, este livro está de acordo com o Catálogo Nacional de Cursos Técnicos. Busca o desenvolvi-mento das habilidades por meio da construção de atividades práticas, fugin-do da abordagem tradicional de descontextualizafugin-do acúmulo de informações. Está voltado para um ensino contextualizado, mais dinâmico e com o suporte da interdisciplinaridade. Visa também à ressignificação do espaço escolar, tor-nando-o vivo, repleto de interações práticas, aberto ao real e às suas múltiplas dimensões.
Ele está organizado em capítulos, graduando as dificuldades, numa linha da lógica de aprendizagem passo a passo. No final dos capítulos, há exercícios e atividades complemen-tares, úteis e necessárias para o aluno descobrir, fixar, e aprofundar os conhecimentos e as práticas desenvolvidos no capítulo.
A obra apresenta diagramação colorida e diversas ilustrações, de forma a ser agradá-vel e instigante ao aluno. Afinal, livro técnico não precisa ser impresso num sisudo preto--e-branco para ser bom. Ser difícil de manusear e pouco atraente é o mesmo que ter um professor dando aula de cara feia permanentemente. Isso é antididático.
O livro servirá também para a vida profissional pós-escolar, pois o técnico sempre necessitará consultar detalhes, tabelas e outras informações para aplicar em situação real. Nesse sentido, o livro didático técnico passa a ter função de manual operativo ao egresso.
Neste manual do professor apresentamos:
• Respostas e alguns comentários sobre as atividades propostas. • Considerações sobre a metodologia e o projeto didático.
• Sugestões para a gestão da sala de aula. • Uso do livro.
• Atividades em grupo. • Laboratório.
• Projetos.
A seguir, são feitas considerações sobre cada capítulo, com sugestões de atividades suplementares e orientações didáticas. Com uma linguagem clara, o manual contribui para a ampliação e exploração das atividades propostas no livro do aluno. Os comentários sobre as atividades e seus objetivos trazem subsídios à atuação do professor. Além disso, apre-sentam-se diversos instrumentos para uma avaliação coerente com as concepções da obra.
Referências Bibliográficas Gerais
FREIRE, P. Pedagogia da autonomia: saberes necessários à prática educativa. São Paulo: Paz e Terra, 1997.
FRIGOTTO, G. (Org.). Educação e trabalho: dilemas na educação do trabalhador. 5. ed. São Paulo: Cortez, 2005.
BRASIL. LDB 9394/96. Disponível em: <http://www.mec.gov.br>. Acesso em: 23 maio 2009. LUCKESI, C. C. Avaliação da aprendizagem na escola: reelaborando conceitos e recriando a prática. Salvador: Malabares Comunicação e Eventos, 2003.
PERRENOUD, P. Avaliação: da excelência à regulação das aprendizagens – entre duas lógi-cas. Porto Alegre: Artes Médicas Sul, 1999.
ÁLVAREZ MÉNDEZ, J. M. Avaliar para conhecer: examinar para excluir. Porto Alegre: Artmed, 2002.
SHEPARD, L. A. The role of assessment in a learning culture. Paper presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association. Available at: <http://www.aera. net/meeting/am2000/wrap/praddr01.htm>.
Orientações gerais
O desenvolvimento de conhecimentos e competências relacionados aos polímeros termoplásticos e seu processamento para manufatura de produtos, constituem os princi-pais objetivos do livro Plásticos.
Os plásticos são materiais amplamente utilizados na indústria de fabricação de bens, pode-se destacar os segmentos automotivos, de embalagens, da construção civil, têxtil, de eletrônicos, de eletrodomésticos, entre outros. Assim, são abordados vários exemplos es-senciais para a assimilação. Para tanto, a obra foi dividida e organizada em nove capítulos, graduando as dificuldades, mas em uma linha lógica de aprendizagem.
No primeiro capítulo são apresentados conceitos relacionados à ciência dos políme-ros, desenvolve-se a terminologia específica dessa área e relacionam-se os diferentes ma-teriais às suas aplicações. Nos três capítulos subsequentes, a estrutura no estado sólido de polímeros termoplásticos é estudada, buscando-se relacioná-la às propriedades finais de produtos plásticos. Nesses capítulos também são apresentadas informações referentes aos ensaios de caracterização de plásticos. Nos capítulos 5, 6, 7 e 8 os principais processos de transformação de termoplásticos são apresentados, nos quais foram desenvolvidos conhe-cimentos sobre os fenômenos que ocorrem com o plástico durante a transformação em pro-dutos, relacionando as características dos equipamentos e os parâmetros de processamen-to à obtenção de produprocessamen-tos com qualidade. O último capítulo tem por objetivo apresentar os principais métodos de reciclagem de plásticos, possibilitando ao aluno compreender a importância do reaproveitamento desses materiais e suas especificidades técnicas, relacio-nando-as também com questões ambientais, sociais e econômicas.
Objetivos do material didático
• Apresentar os conceitos e terminologia. • Conhecer a origem e a obtenção de polímeros. • Entender a estrutura e a classificação.
• Expor cristalinidade de polímeros e sua estrutura no estado sólido. • Saber sobre o comportamento térmico.
• Aprender sobre o processo de extrusão; injeção e sopro.
• Empregar termoformagem e rotomoldagem.
• Saber sobre reciclagem.
Princípios pedagógicos
Os princípios pedagógicos que orientam o livro constituem-se de atividades de fixação e, principalmente, uma linguagem acessível ao nível técnico e tecnológico, sem perda da es-sencialidade do conteúdo. Ou seja, apresenta uma abordagem teórica dos conceitos, que são apresentados e debatidos, transmitindo o conhecimento técnico de forma clara e prática.
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Articulação do conteúdo
O estudo que envolve o conhecimento e competências aos polímeros termoplásticos e seu processamento para manufatura de produtos pode ser realizado por meio de atividades interdisciplinares que incluam, por exemplo, a história, geografia, biologia, física e química.
Atividades complementares
Além das atividades do livro, é fundamental que o professor incentive trabalhos indi-viduais e em grupo. Bem como a leituras e pesquisas (em sites confiáveis); visitas técnicas, entre outras atividades que envolvam o estudo em questão.
Sugestão de leitura
BRETAS, R. E. S.; D’AVILA, M. A. Reologia de polímeros. São Carlos: Editora da UFSCAR, 2000. CALLISTER, W. D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 8. ed. São Paulo: LTC, 2012. CANEVAROLO, JR. S. V. Ciência dos polímeros. 1. ed. São Paulo: Artliber, 2002.
OLIVEIRA, S. T. Ferramentas para o aprimoramento da qualidade. 1. ed. São Paulo: Pioneira, 1996.
PIVA, A. M.; WIEBECK, H. Reciclagem do plástico. 1. ed. São Carlos: Artliber, 2004.
Sugestão de planejamento
Este manual foi elaborado para dar suporte ao livro: Plásticos, e ser utilizado em 50 ho-ras em sala de aula. Essas hoho-ras podem ser divididas em dois semestres. Quanto à sequência do conteúdo não há uma regra rígida que deva ser seguida, embora seja interessante dar continuidade, para melhor aproveitamento da temática e do desenvolvimento.
Semestre 1
Primeiro bimestre
Capítulo 1 – Plástico: conceito e terminologia
Capítulo 2 – Cristalinidade de polímeros
Capítulo 3 – Comportamento térmico
Objetivos
• Conhecer os conceitos e terminologia; a origem; estrutura e a classificação de plásticos. • Saber sobre cristalinidade de polímeros; a estrutura no estado sólido e a
caracteriza-ção de materiais.
Atividades
Para enriquecer ainda mais o conhecimento e a observação, o aluno pode navegar em sites confiáveis, além de visitas a indústrias do setor; apresentação de produtos usados no dia a dia.
Segundo bimestre
Capítulo 4 – Propriedades mecânicas
Capítulo 5 – Processo de extrusão
Objetivos
• Conhecer as propriedades mecânicas, como frágil ou dúctil; mudança de comporta-mento.
• Saber sobre fadiga e processamento e propriedades mecânicas.
Atividades
Explicar que resistência é sinônimo de qualidade e, com frequência, espera-se que o produto resista às condições de uso. No entanto, é comum encontrar, por exemplo, sacolas que não suportam o peso das compras ou produtos que quebram em dois ou mais pedaços. Ao mencionar a ruptura de uma sacola ou quebra (fratura) do produto, estamos nos referin-do às características mecânicas de resistência desses produtos.
Portanto, para esses dois capítulos, as explicações de propriedades mecânicas e a fa-diga, podem ser demonstrados com produtos usados no dia a dia.
Semestre 2
Primeiro bimestre
Capítulo 6 – Processo de injeção
Capítulo 7 – Processo de sopro
Objetivos
• Saber sobre equipamentos e ciclo de injeção.
• Conhecer o que é sopro; extrusão-sopro e injeção sopro.
Atividades
Abordar a teoria do processo sopro e, se possível (sugerir) uma exposição de variados tipos de produtos obtidos pelo processamento de plásticos usados no cotidiano de cada aluno.
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Segundo bimestre
Capítulo 8 – Termoformagem e rotomoldagem
Capítulo 9 – Reciclagem
Objetivos
• Explanar termoformagem e rotomoldagem.
• Saber, de fato, o que é reciclagem de materiais. • Conhecer plásticos biodegradáveis.
Atividades
Além dos assuntos dos dois últimos capítulos, é importante que o professor reveja alguns temas anteriores, sanando possíveis dúvidas e, principalmente, aborde o meio am-biente, no sentido de conscientização e o posicionamento do ser humano nas transforma-ções dos ecossistemas, e como a reciclagem pode ajudar na preservação do meio ambiente.
Orientações didáticas e respostas das
atividades
Capítulo 1
Orientações
O primeiro capítulo, por se tratar de um texto informativo e de contextualização, tal-vez seja o capítulo de maior interação com os alunos a partir de perguntas e respostas. Perguntar aos alunos se eles sabem que o desenvolvimento dos produtos da indústria pe-troquímica, por exemplo, o plástico, substitua gradativamente o aço, a madeira, o papel, etc. E ainda, questioná-los quanto à principal fonte de matéria-prima do plástico (petróleo).
Nesse capítulo é desenvolvidas a terminologia e os conceitos relacionados à ciência dos polímeros. Pois a partir da compreensão desses conceitos e dos conhecimentos refe-rentes à origem, à obtenção e à estrutura dos polímeros, pretende-se que o aluno seja capaz de distinguir os tipos de materiais poliméricos e associar as características à utilização dos mesmos na fabricação de bens de consumo. Ainda, espera-se que por meio da apropriação dessa terminologia, o aluno consiga compreender textos, palestras técnicas e se expressar, utilizando assim a linguagem adequada.
Respostas – páginas 23-24
1) a. Os polímeros são macromoléculas grandes obtidas pela união de várias moléculas pequenas, chamadas monômeros.
b. Os polímeros de baixa massa molecular, entre 1 000 e 10 000 g/mol, são chamados oligômeros.
c. Monômeros são moléculas pequenas que constituem os polímeros.
d. As macromoléculas são chamadas também de cadeias poliméricas e possuem como característica principal a existência de unidades que se repetem unidas por liga-ções covalentes, chamadas meros.
2) Possuem como característica principal a existência de unidades que se repetem uni-das por ligações covalentes, chamauni-das meros.
3) Os polímeros naturais são obtidos diretamente da natureza. A celulose e a seda são exemplos de polímeros naturais. Os polímeros sintéticos são produzidos pelo homem por reações químicas. O polipropileno e o polietileno são exemplos de polímeros sin-téticos.
4) As reações que originam os polímeros são chamadas reações de polimerização. 5) Fontes renováveis são aquelas que podem ser repostas pela natureza em curto ou
mé-dio prazo, portanto não se esgotam. Fontes não renováveis são aquelas cujas reservas se encontram na natureza, em quantidades limitadas, e cuja utilização leva ao esgota-mento dessas reservas. Portanto as fontes renováveis apresentam menor impacto am-biental e maior sustentabilidade, pois os recursos podem ser administrados conforme as necessidades. 6) H H H C C H ... H H H C C H H H H C C H ... ... C C C C C C ... H H H H H H H H H H H H Polietileno Etileno
7) Professor, depois que os alunos pesquisarem essa atividade, faça em sala de aula um “bate-papo” a respeito.
8) Essa atividade também deverá ser resolvida e comentada em sala de aula.
9) Um polímero é caracterizado por um valor médio de massa molecular e uma distribui-ção de massa molecular em reladistribui-ção à média, sendo que essas características influen-ciam, por exemplo, na resistência mecânica e na processabilidade desse tipo de material. Assim, à medida que a massa molecular aumenta, o material resultante tende a apresen-tar maior resistência mecânica, mas processabilidade mais difícil. Por outro lado, se o polímero tem distribuição larga de massa molecular, a presença de cadeias poliméricas de menor massa tende a atuar como lubrificante, auxiliando no processamento.
10) As cadeias poliméricas podem ser constituídas por cadeias lineares, cadeias ramifica-das, estruturas em rede ou cadeias com ligações cruzadas.
11) A diferença de estrutura das cadeias resulta em diferença nas densidades dos mate-riais produzidos, dando origem ao polietileno de baixa densidade, PEBD e ao polietile-no de alta densidade, PEAD. O PEAD possui cadeias lineares que facilita aproximação entre as cadeias e o arranjo cristalino, enquanto o PEBD apresenta cadeias ramifica-das dificultando a formação ramifica-das estruturas cristalinas tornando esse polímero menos
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12) Polímeros de estrutura linear ou ramificada podem sofrer a interligação das cadeias adjacentes, por ligações covalentes, durante o processamento. Esse processo chama--se reticulação e resulta em uma estrutura molecular final formada por ligações cru-zadas.
13) A funcionalidade representa o número de sítios reativos na molécula, capazes de rea-gir e possibilitar o crescimento da cadeia polimérica.
14) a. Polímeros de cadeia linear ou ramificada são obtidos a partir da polimerização de monômeros com funcionalidade igual a dois.
b. Monômeros com funcionalidade maior do que três, ou seja, com três ou mais sítios de reação, se submetidos às condições de polimerização, resultam estruturas tridi-mensionais unidas por ligações covalentes, chamadas estruturas em rede.
15) Homopolímero é o polímero cuja cadeia polimérica é formada por um único mero. Os polímeros polietileno, polipropileno, poliestireno, poli (tereftalato de etileno), poliamida-6, poliamida-6,6, poli (ácido láctico), são exemplos de homopolímeros, uma vez que possuem apenas uma unidade que se repete na cadeia polimérica.
Copolímero é o polímero cuja cadeia polimérica é formada por dois ou mais meros. EVA e SAN são exemplos de copolímeros.
16) Nos copolímeros, além da proporção relativa entre os diferentes meros, é possível a formação de mais de um arranjo dos meros na cadeia polimérica durante a reação de polimerização. Dessa maneira, um copolímero pode ser classificado como aleatório, alternado, em bloco ou enxertado. Na ilustração abaixo, os meros estão representados pelos símbolos X e Y.
~~~~XX-YYY-X-Y-X-Y~~~~ Copolímero aleatório ~~~~X-Y-X-Y-X-Y-X-Y~~~~ Copolímero alternado XXX~~~~XXX-YYY~~~~YYY-XXX~~~~XXX Copolímero em bloco
X X X X X
Y Y Y Y Copolímero enxertado
17) Polímeros termoplásticos quando submetidos ao aumento da temperatura e da pres-são amolecem e adquirem a capacidade de fluir, possibilitando a moldagem de pro-dutos. Esse processo pode ser repetido várias vezes, sendo muito utilizado na reci-clagem desse tipo de material. Polímeros termofixos o amolecimento e escoamento de polímeros nem sempre é possível. Esses polímeros possuem estruturas em rede ou formada por ligações cruzadas, o aumento da temperatura e da pressão resulta no aumento da agitação molecular, mas devido às ligações covalentes entre as cadeias, não é possível o deslizamento de uma cadeia em relação à outra, o que impede o escoamento. Para esses polímeros, o aumento da temperatura pode resultar na quebra das ligações covalentes existentes entre as cadeias poliméricas, ou seja, eles degradam.
18) Quando as cadeias poliméricas estão organizadas no estado sólido elas formam uma fase cristalina.
19) Quando as cadeias poliméricas estão desordenadas no estado sólido, diz-se que elas formam uma fase amorfa.
20) Para compreender o uso desse termo, é importante saber que a fase cristalina nem sempre está presente no estado sólido, e existem polímeros totalmente amorfos, ou seja, onde todas as cadeias no estado sólido estão desorganizadas. Nessa situação, o amolecimento e o escoamento do polímero devem ser referidos como plastificação, tendo em vista que não há regiões cristalinas para que ocorra a fusão.
Capítulo 2
Orientações
Esse capítulo trata da estrutura de polímeros no estado sólido. O objetivo é possibilitar que o aluno consiga diferenciar as estruturas amorfas e cristalinas, bem como compreender de que modo essas estruturas se formam e quais as influências nas propriedades finais de produtos.
Repostas – página 30
1) Algumas propriedades que são influenciadas pela estrutura no estado sólido de po-límeros são a densidade, a resistência à abrasão e a resistência ao impacto. Uma vez que nos polímeros semicristalinos as fases amorfa e cristalina coexistem, a mudança na proporção relativa entre estas fases resulta em mudança nas propriedades finais. 2) O grau de cristalinidade expressa a proporção de regiões cristalinas em relação à
mas-sa total do polímero e, por exemplo, quanto maior o grau de cristalinidade, maior a densidade e a resistência à abrasão e menor a resistência ao impacto.
3) As regiões cristalinas conferem rigidez ao material, enquanto que regiões amorfas, acima da temperatura de transição vítrea conferem flexibilidade ao material.
4) Quando o polímero está plastificado, todas as cadeias poliméricas estão desordena-das e constituem uma única fase amorfa. No entanto, após a conformação, o material é resfriado a partir do estado plastificado e, nos polímeros semicristalinos, durante o resfriamento, os segmentos de cadeias se movimentam e se organizam em um arranjo tridimensional, o que é chamado de cristalização.
5) Como as cadeias poliméricas são muito longas e elas possuem mobilidade restrita, a organização perfeita de todos os segmentos de cadeia é impossível. Dessa forma não há polímero 100% cristalino e, um percentual de cristalinidade pode ser medido (grau de cristalinidade).
6) As fases cristalina e amorfa coexistem no estado sólido de polímeros semicristalinos. Durante o resfriamento ocorrerá a formação de regiões cujos segmentos de cadeias estão organizados, a fase cristalina, e regiões onde a organização dos segmentos de cadeia não foi alcançada, constituindo a fase amorfa.
7) Domínios cristalinos são regiões organizadas que formam estruturas menores do que os cristais normalmente encontrados em outros tipos de materiais. Além de serem menores, os domínios cristalinos apresentam muitas imperfeições e estão interconec-tados por regiões desordenadas (a fase amorfa).
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8) Os esferulitos constituem a morfologia característica observada pela cristalização de polímeros a partir do estado plastificado. Além do grau de cristalinidade, o tamanho dos esferulitos tem influência significativa nas propriedades finais do produto. Por exemplo, a claridade ótica de produtos poliméricos é consequência do tamanho dos esferulitos, sendo que é possível obter produtos desde transparentes a opacos, em função das condições que influenciam a formação e o tamanho dos esferulitos.
9) No caso dos polímeros, se os esferulitos formados durante a cristalização possuírem tamanhos relativamente pequenos, haverá pouca ou nenhuma interferência na passa-gem da radiação, resultando produtos transparentes. Por outro lado, se a morfologia cristalina provocar interferência na passagem da luz, pode resultar no espalhamento, e a transmissão da luz poderá ocorrer de forma difusa, sendo que nesse caso os pro-dutos são considerados translúcidos.
10) Um ensaio de caracterização, ou ensaio de laboratório, consiste na realização de um teste que objetiva realizar a medição de uma ou mais propriedades e, além disso, uti-liza condições estabelecidas previamente.
11) Os ensaios em laboratório devem ser realizados utilizando condições que possam ser repetidas. A padronização é necessária, uma vez que mudanças nas condições de realização do ensaio podem influenciar na resposta, ou seja, no valor da propriedade medida.
12) As normas técnicas são publicadas por organizações nacionais e internacionais, po-dendo-se citar as Normas Brasileiras Regulamentadoras (NBR), a American Society for Testing Materials (ASTM) e a International Organization for Standardization (ISO). 13) • A determinação da densidade aparente, que caracteriza a densidade de materiais
sólidos particulados.
• O ensaio de impacto por queda de dardo utilizado para teste de filmes.
• O ensaio de opacidade também aplicado a filmes que permite avaliar se o filme possui as propriedades ópticas desenhadas.
Capítulo 3
Orientações
Nesse capítulo são apresentadas as características térmicas dos polímeros e, assim, é feita a associação das estruturas do estado sólido a temperaturas. Também, há a compreen-são de como a temperatura influência nas propriedades finas do produto.
Respostas – página 35
1) Estado vítreo é o estado físico de menor energia é o estado vítreo, no qual as cadeias poliméricas que compõem as regiões amorfas e cristalinas apresentam baixa (ou ne-nhuma) mobilidade.
2) A partir do estado vítreo, a primeira mudança de estado físico é observada na temperatura de transição vítrea, Tg, a partir da qual as cadeias poliméricas que compõem a região amorfa adquirem mobilidade, e um polímero semi-cristalino passa do estado vítreo para o estado borrachoso.
3) Durante o aquecimento, a segunda mudança de estado físico ocorre na tem-peratura de fusão cristalina, Tm, a partir da qual as cadeias poliméricas que compõem a região cristalina também adquirem mobilidade, e um polímero semicristalino passa do estado borrachoso para o estado viscoso.
4) Por meio de ensaio no equipamento de DSC, utilizando-se as normas técnicas ASTM D 3418 e D 3417, respectivamente.
5) No estado viscoso todas as cadeias poliméricas tem mobilidade e podem es-coar umas sobre as outras. Essa característica é que possibilita o processa-mento dos polímeros termoplásticos.
6) Um polímero que é submetido a um esforço mecânico no estado vítreo, tem pouca habilidade para absorver energia e deforma muito pouco, o que propi-cia a ocorrênpropi-cia de fratura frágil, quebrando como um vidro.
7) No entanto, se o esforço mecânico for realizado em um polímero que está no estado borrachoso, a mobilidade das cadeias poliméricas da região amorfa possibilita a absorção da energia e a distribuição da tensão, conferindo fle-xibilidade ao produto, sendo que o polímero flexiona na abertura da tampa, mas não fratura.
8) Para transformar um polímero em um produto é necessário aquecê-lo até que ele atinja o estado viscoso. Na verdade, o processamento de polímeros semicristalinos é realizado em temperaturas acima da Tm (cerca de 50 °C). Isso é necessário, pois a viscosidade na Tm é muito alta e a capacidade de fluxo é reduzida, o que dificulta muito a conformação. O aumento da tem-peratura no estado viscoso resulta na diminuição da viscosidade e facilita a conformação.
9) A fusão de uma substância simples ocorre em uma temperatura definida, a fusão de polímeros ocorre ao longo de uma faixa de temperaturas.
10) IF é índice de fluidez e possibilita avaliar a facilidade de fluxo de um material. Ele pode ser determinado utilizando-se um plastômetro e a descrição exis-tente na norma ASTM D 1238.
Capítulo 4
Orientações
O Capítulo 4 apresenta os conteúdos referentes às propriedades mecânicas de plásticos, com o objetivo de que o aluno possa compreender a influência da temperatura, da força e da velocidade de aplicação da força nas propriedades de
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Respostas – página 44
1) As propriedades mecânicas descrevem como os polímeros se comportam quando estão sujeitos a diferentes esforços, tais como tração, compressão, cisalhamento e impacto. Em outras palavras, o comportamento mecânico de um material repre-senta a sua resposta a uma carga ou força aplicada. Algumas propriedades mecâ-nicas importantes que são avaliadas nos materiais são a resistência, a ductilidade, a dureza e a rigidez.
2) Fatores como a natureza da carga aplicada (estática ou dinâmica) e a duração de sua aplicação, assim como, as condições ambientais são importantes na determi-nação das propriedades mecânicas.
3) O comportamento tensão versus deformação de produtos rígidos e flexíveis pode ser avaliado pelo ensaio de tração utilizando-se os procedimentos descritos na norma ASTM D 638 e ASTM D 882.
4) Tensão Deformação a E R
5) Na fratura frágil o polímero sofre a ação de uma tensão e após passar pela região elástica rompe facilmente. Na fratura dúctil o polímero passa pela região elástica sofre um alongamento que promove escoamento plástico das cadeias por um de-terminado tempo e depois rompe. As curvas de tensão deformação podem auxiliar na visualização.
6) A temperatura tem influência no comportamento mecânico e quanto menor a tem-peratura, menor a capacidade do material deformar. No caso de polímeros abaixo da Tg, o material deforma pouco antes de romper. Se a tensão for aplicada acima da Tg, um polímero semicristalino estará no estado borrachoso e as cadeias polimé-ricas das regiões amorfas, que apresentam mobilidade suficiente para absorver energia, se deformarão e resistirão ao rompimento. Se a tensão for aplicada abaixo da Tg, um polímero semicristalino estará no estado vítreo e as cadeias poliméricas terão pouca (ou nenhuma) habilidade de absorver energia, se deformando pouco antes de romper.
7) Quanto maior a velocidade de aplicação da carga, menor a habilidade do material em deformar. Assim, com o aumento da velocidade de aplicação da carga um ma-terial que era dúctil passa a ter um comportamento menos dúctil, podendo apre-sentar até um comportamento frágil.
8) Resistência ao impacto representa a resistência do material quando submetido à apli-cação de uma carga em um curto espaço de tempo. O ensaio de impacto pode ser realizado em corpos rígidos ou flexíveis, utilizando os procedimentos descritos nas normas ASTM D 256 e D1709, respectivamente.
9) Fadiga mecânica é o fenômeno de ruptura progressiva de materiais sujeitos a ciclos repetidos de tensão ou deformação. O ensaio de fadiga flexural com amplitude de for-ça constante está descrito na norma ASTM D671 que cobre a determinação do efeito de repetições da mesma magnitude de tensão flexural sobre plásticos em um corpo de prova de plástico.
10) O estiramento no processo de transformação ocorre quando, no estado plastificado, os plásticos são submetidos a esforços que resulta no alinhamento e na orientação das ca-deias poliméricas e é o alinhamento e a orientação de caca-deias poliméricas em resposta mecânica do material às tensões impostas pelas condições de processo. O estiramen-to tem consequências nas propriedades mecânicas do produestiramen-to final e quanestiramen-to maior a orientação, maior será a resistência mecânica na direção do alinhamento das cadeias.
Capítulo 5
Orientações
Nesse capítulo é abordado o processamento de termoplásticos por extrusão. A partir de conhecimentos sobre o equipamento e os fenômenos que ocorrem com o plástico du-rante a transformação em produtos extrusados, e como resultado o aluno saberá relacionar os componentes dos equipamentos de extrusão à sua função no processo, bem como iden-tificar a influência deles na obtenção desses produtos e ainda a utilizar os conhecimentos adquiridos para compreender outros processos de fabricação.
Respostas – página 67
1) Extrusar é forçar a passagem de um material através de um orifício. Na indústria em geral, a extrusão de um material é usada para dar forma a ele e conferir determinadas características. A extrusão pode ser aplicada a polímeros, plásticos e borrachas, bem como para metais.
2) Tubos e perfis.
3) Sistema de acionamento, sistema de alimentação, sistema de aquecimento, sistema de filtração, sistema de conformação.
4) A seção é dada pela geometria da rosca sendo delimitada no momento do projeto e da confecção da mesma. Basicamente, a rosca extrusora é dividida em três seções geomé-tricas: alimentação, compressão e dosagem.
5) As zonas funcionais descrevem o que está ocorrendo naquele momento dentro da máquina. A rosca pode ser dividida em três zonas funcionais: zona de transporte de sólidos, zona de plastificação (onde o polímero apresenta um líquido com alta visco-sidade, alguns autores se referem ao estado fundido), zona de transporte de polímero
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6) O fluxo em tubo e o arqueamento. Esses problemas de fluxo podem ser resolvidos o funil de alimentação, frequentemente, é equipado com um sistema que permite vibra-ção mecânica contínua, para impedir a formavibra-ção da ponte. Outra forma de solucionar o problema é pelo projeto do funil de alimentação. Funis com ângulo externo igual a 60° podem facilitar o fluxo do material.
7) A densidade aparente é a densidade das partículas poliméricas, incluindo os vazios entre elas. A densidade aparente está relacionada com a irregularidade de tamanho e forma do material.
8) Quando o material está no canal da rosca, o movimento do sólido em direção à ma-triz, ocorre como o resultado do movimento relativo entre as superfícies de contato dos sólidos. O material polimérico sólido em contato com as superfícies da rosca e do cilindro serão os responsáveis pelo movimento de avanço do polímero. As forças de fricção que atuam nas interfaces do material sólido com o cilindro são maiores que as forças do material sólido com a rosca. Esta diferença impulsiona o avanço do material sólido para frente.
9) A plastificação inicia com a formação de um fino filme no estado líquido que se forma devido às forças friccionais que geram calor suficiente para que o polímero inicie a plastificação.
10) Segundo o modelo de Tadmor: a plastificação inicia com a formação de um fino filme no estado líquido que se forma devido às forças friccionais que geram calor suficien-te para que o polímero inicie a plastificação. O masuficien-terial fundido que se movimenta na direção da alimentação, bate no flanco ativo do filete e se deposita gerando um reservatório de material plastificado. O material sólido e o fundido ficam separados, o sólido se acumula junto ao flanco passivo do filete, enquanto o fundido forma um reservatório de fundido junto ao flanco ativo do filete. O leito sólido vai sendo em-purrado contra o flanco passivo da rosca sendo forçado também a se movimentar na direção da parede do cilindro. Dessas maneira, a espessura do filme plastificado vai diminuindo, pois o polímero sólido ao se movimentar faz com que o filme se desloque para trás no sentido do flanco passivo do filete, formando um reservatório de políme-ro plastificado. A largura do reservatório de material plastificado aumenta à medida que mais polímero é plastificado. Assim, a largura do reservatório de fundido aumenta e a largura do leito sólido diminui.
11) Esta zona inicia quando todo o material está plastificado, ou seja, o polímero sólido se apresenta num estado líquido e muito viscoso.
12) Reologia é a ciência que estuda o fluxo e a deformação de um material. Ela analisa as res-postas de um material quando submetidos à aplicação de uma tensão ou deformação. 13) A deformação por cisalhamento ocorre quando um material sofre a ação de uma força
tangencial a uma das superfícies, essa força que será chamada força de cisalhamento provoca uma deformação do material que é a deformação por cisalhamento. Se houver uma deformação uniforme esta será dada pela seguinte relação:
� = X H
14) A taxa de deformação por cisalhamento ou apenas taxa de cisalhamento está associa-da ao gradiente de velociassocia-dade e para sistema em regime permanente pode ser defini-da pela equação abaixo:
� = V H .
15) Viscosidade é a medida da resistência interna ou fricção interna de uma substância ao fluxo quando submetida a uma tensão. Quanto mais viscoso for o material, mais difícil de escoar e maior a sua viscosidade.
16) Em geral a maior parte dos polímeros plastificados diminui sua viscosidade com o aumento da taxa de cisalhamento. Esse comportamento é denominado de comporta-mento pseudoplástico.
17) O fluxo da extrusora pode ser representado por:
QE = QA – (QP + QV), onde QE = fluxo na extrusora, QA = fluxo de arrasto, QP = fluxo por pressão, QV = fluxo de vazamento.
18) • Extrusão de filmes – Sacos, sacolas.
• Extrusão de tubos e perfis – Tubos e canos para construção civil, perfis de portas e janelas, forros.
• Extrusão de fibras e fitas – Monofilamentos para indústria têxtil, fitas de ráfia para sacaria.
19) A critério do aluno.
Capítulo 6
Orientações
O processo de extrusão estudado no Capítulo 5 possibilita a fabricação contínua de produtos com seção transversal constante. No Capítulo 6, é apresentada a moldagem por injeção, que possibilita a fabricação de peças individuais que tenham seção transversal va-riável e complexa, bem como texturas e características superficiais diferenciadas. A partir de conhecimentos sobre o equipamento e os fenômenos que ocorrem com o plástico du-rante a transformação em produtos injetados, poderão ser relacionados os componentes dos equipamentos de injeção à função e identificada a influências desses componentes na obtenção de produtos injetados.
Respostas – página 76
1) O processo de injeção possibilita a fabricação de peças individuais que tenham seção transversal variável e complexa, bem como, texturas e características superficiais di-ferenciadas.
2) O processo de injeção apresenta alta repetibilidade, ou seja, as peças podem ser feitas com muito pouca variação de peça para peça. As máquinas injetoras possuem alto grau de automação e os produtos requerem pouca (ou nenhuma) operação de
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3) As dificuldades da moldagem por injeção são o alto custo dos equipamentos e moldes, bem como, uma quantidade relativamente grande de resíduos gerados (canais de injeção), além da necessidade de desenvolver sistemas próprios e ade-quados para a alimentação automatizada e sistemas de controle.
4) Esse processo é conceitualmente simples, no qual o termoplástico é plastificado e, então, forçado para uma cavidade de um molde que tem a forma do produto. Após um tempo suficiente para o produto solidificar, o molde abre e a peça é re-movida.
5) O sucesso da moldagem por injeção está relacionado à escolha de um equipa-mento adequado, com capacidades de plastificar e de injetar uma quantidade de termoplástico a cada ciclo. Para atender a esses requisitos, existem máquinas com diferentes capacidades a cada ciclo, requerendo a escolha adequada conforme o produto e o molde. Também é necessária a escolha de polímero que atenda aos requisitos de desempenho do produto, de projeto de molde, da programação e da operação adequadas para a definição de ciclos de moldagem eficientes, que favoreçam a obtenção de peças com qualidade, em menos tempo e com alta pro-dutividade.
6) Os maiores fatores que determinam os custos são o tipo de material e o tempo de ciclo. Uma vez que o tipo de material é, normalmente, selecionado pelos requeri-mentos de desempenho da peça, os maiores esforços para a redução dos custos estão na redução do tempo de ciclo de moldagem.
7) Existem três unidades funcionais principais, a unidade injetora, a unidade de fe-chamento e o molde.
8) A unidade injetora tem como funções plastificar o material e injetá-lo para dentro do molde.
9) O conjunto de plastificação das injetoras tem a capacidade de realizar movimen-tos lineares para trás e para frente, sendo denominada de rosca recíproca.
Durante a plastificação do material, a rosca recíproca gira e se movimenta para trás (no sentido do funil de alimentação) permitindo que o material plastificado se acumule na ponta da rosca. Quando todo o material necessário para a execução de um ciclo estiver plastificado, a rosca recíproca para de girar e cessa também o seu movimento linear. Nessa situação diz-se que o material está dosado, ou seja, a dosagem está completa. A quantidade de material a ser dosado por ciclo de-pende da massa necessária para fabricar as peças e os canais de injeção. Uma vez que o material esteja dosado, a rosca recíproca pode realizar o movimento linear de avanço, no sentido da unidade de fechamento. Esse movimento representa a etapa de injeção e tem como função forçar o material plastificado para dentro da cavidade do molde.
10) Na rosca recíproca há um elemento chamado de válvula de não retorno que, durante a etapa de injeção, atua bloqueando o fluxo na direção da alimentação, assegurando que ele seja injetado apenas para dentro da cavidade.
11) Devem ser programadas valores de pressão e de velocidade para que a etapa de injeção ocorra.
12) A unidade de fechamento tem como principais funções abrir e fechar o molde, bem como, manter o molde fechado durante a injeção do polímero plastificado para dentro da cavidade com também pode auxiliar na etapa de extração das peças produzidas a cada ciclo.
13) Sistemas hidráulicos e/ou elétricos costumam exercer essa função, da mesma forma que na unidade injetora.
14) A força de fechamento é dependente da área total projetada na cavidade e da pressão de injeção, entre outros parâmetros. A força de fechamento é responsável por manter o molde fechado
15) O molde de injeção é a ferramenta que possibilita a conformação do produto injetado, ou seja, é para onde o material plastificado flui e assume a forma do produto.
16) O preenchimento da cavidade ocorre pelo fluxo de polímero em uma cavidade oca e, ao atingir o final da cavidade, diz-se que a etapa de preenchimento está finalizada. 17) As características da peça e do molde, associadas à velocidade de fluxo alcançada pelo
polímero nessa etapa, devem assegurar que o ar existente na cavidade saia, bem como, devem garantir que o material plastificado alcance todas as regiões da cavidade. Os parâmetros de injeção devem ser programados de forma a compensar as dificuldades de fluxo.
18) Uma vez que a cavidade está preenchida, a inclusão de mais polímero resulta no au-mento significativo da pressão na cavidade, sendo essa etapa chamada de pressuriza-ção.
19) A geração de pressões muito altas na cavidade durante a fabricação de injetados não é desejada e essa situação origina muitos dos defeitos encontrados em produtos injeta-dos.
20) Sim, poderá gerar defeitos. À medida que ocorre o resfriamento da peça na cavidade, ocorre a contração da mesma e, se o resfriamento completo da peça ocorrer nessa condição, vários defeitos no produto injetado poderão surgir, por exemplo, a existên-cia de dimensões menores do que as desejadas para o produto.
21) O recalque é a manutenção da pressão na cavidade utilizando pressão inferior à pres-são de injeção, evitando a geração de pressões elevadas após o preenchimento da ca-vidade. Essa pressão de recalque deverá ser capaz de forçar mais polímero para den-tro da cavidade e compensar a diferença de volume resultante da contração.
22) As mudanças que resultam na passagem da etapa de injeção para a etapa de recalque é chamada de comutação. Essa mudança é necessária para a manutenção do processo. 23) No ciclo de injeção, o tempo de resfriamento representa a maior parte do tempo total
de ciclo (tempo para a fabricação do produto) e, qualquer mudança no processo que resulte na diminuição do tempo de ciclo, representa ganho em produtividade e redu-ção de custos.
24) O ciclo de injeção pode ser descrito em 6 etapas:
• Início da plastificação: a rosca rotaciona e transporta o polímero plastificado de-positando-o na frente da rosca recíproca. Nessa etapa a rosca se desloca para trás,
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• Final da plastificação: a rosca para de rotacionar e de deslizar para trás. Na frente da rosca existe material plastificado suficiente para o ciclo.
• Fechamento do molde: na unidade de fechamento, as duas metades do mol-de se movem até o contato. A força mol-de fechamento começará a atuar confor-me a programação.
• Início da injeção: a rosca se move axialmente, sem rotação, em direção à uni-dade de fechamento. O transporte de material plastificado ocorre para o in-terior do molde.
• Final da injeção e resfriamento do molde: o molde é preenchido volumetrica-mente com o polímero plastificado. Como a peça moldada resfria no molde, uma maior quantidade de polímero plastificado é transportada para dentro da cavidade para compensar a contração de volume; após a solidificação do canal de alimentação, a etapa 1, referente ao início da plastificação, pode ser repetida minimizando o tempo necessário para a realização total do ciclo. • Extração da peça: após a peça ter resfriado suficientemente, o molde abre e a
peça pode ser extraída. Durante essa etapa o processo de plastificação esta-ria finalizado (etapa 2) e a produção do próximo ciclo pode ter continuidade (etapa 3).
25) Máquinas injetoras funcionam, geralmente, de forma autônoma e ocupam áreas relativamente pequenas nas empresas, sendo comum que apenas um operador atenda a diversas máquinas. Na extrusão as extrusoras ocupam áreas relativa-mente grandes e, geralrelativa-mente, requerem um operador para cada máquina. 26) As principais funções de um operador de injetora são assegurar que boas
pe-ças sejam feitas, separar as pepe-ças dos canais de alimentação, assegurar que o polímero particulado seja alimentado no funil, bem como, realizar operações de monitoramento que garantam que as temperaturas, as pressões, os tempos e outros parâmetros da máquina estejam ocorrendo dentro do intervalo pro-gramado. Se insertos são colocados no molde de forma manual, essa atividade também faz parte da função do operador de injetoras.
27) A critério do aluno.
Capítulo 8
Orientações
No Capítulo 8, o processamento de termoplásticos por sopro é abordado com base em duas técnicas específicas: a extrusão-sopro e a injeção-sopro. Os conheci-mentos sobre extrusão e injeção, desenvolvidos nos capítulos 5 e 6, são integralmen-te utilizados nesse capítulo. A partir de conhecimentos sobre o equipamento e os fenômenos que ocorrem com o plástico durante a sua transformação em produtos soprados, será possível relacionar os componentes dos equipamentos de extrusão--sopro e injeçãoextrusão--sopro à sua função no processo, bem como identificar a influência deles na obtenção de produtos soprados.
Respostas – página 86
1) Os processos de sopro são utilizados para a obtenção de produtos ocos, como gar-rafas, bombonas, brinquedos, frascos, jarras, bolas.
2) No processo de extrusão sopro, uma máquina extrusora é utilizada e, geralmente, está localizada em uma altura maior que a observada nos processos convencionais de extrusão. A instalação em altura maior permite a acomodação de estações com moldes e sistema de sopro, que possibilita a obtenção do produto oco. O extrusado tem o formato de uma mangueira plastificada, que também é chamado de parison, e é obtido por uma matriz de extrusão do tipo circular. Ao sair da matriz, a mangueira ainda aquecida é depositada dentro de um molde de sopro que é bipartido. Quando a mangueira atinge o comprimento adequado, o molde se fecha e, em uma das con-figurações de equipamento, a mangueira é cortada na parte superior, permitindo que o molde se desloque para a estação de sopro, sem problemas para o processo. Na estação de sopro, os pinos de sopro descem entrando na mangueira aquecida, encaixando mecanicamente sobre o molde e exercendo pressão interna de ar na mangueira. A mangueira expande tomando a forma da cavidade do molde. Após o resfriamento do produto expandido, o molde abre e possibilita a extração do pro-duto final. O processo ocorre de forma repetida, sendo que a mangueira continua-mente está sendo produzida e, de forma, cíclica, o produto oco está sendo soprado e resfriado.
3) O esmagamento da mangueira resulta na formação de uma linha de solda na base do produto, sendo essa uma característica observada nos produtos ocos feitos por extrusão sopro. Um esmagamento da mangueira também é frequentemente obser-vado na região do gargalo de frascos. Todas as regiões de esmagamento geram acú-mulos de material excedente que é denominado rebarba.
4) O gargalo do produto é formado quando o pino de sopro sopra o frasco dando o aca-bamento final do mesmo uma vez que o molde apresenta os contornos do mesmo e precisa assumir o dimensional final que é dado pelo pino de sopro.
5) Na extrusão sopro é possível aplicar a pressão de ar por meio de um pino muito fino, normalmente denominado de agulha, dessa forma o produto acabado não apresen-ta um orifício grande como o originado por um pino. Quando não há necessidade de um gargalo no produto, mas ao contrário, se deseja esconder a presença do orifício de entrada o uso de agulha de sopro é apropriado, Alguns exemplos são acento para vaso sanitário, bolas de plástico, bonecas, carrinhos.
6) Quando a produção de frascos requer um produto com geometria variável, um frasco com corpo não cilíndrico, por exemplo, que apresenta partes do corpo com diâmetro diferente em uma ou mais posições é necessário utilizar um dispositivo controlador, chamado programador de parison. Esse dispositivo permite variar a espessura da mangueira ao longo do seu comprimento para que o produto após ser soprado possa manter uma espessura de parede uniforme, mesmo apresentando uma ou mais partes com diferentes diâmetros. O programador de parison é ajusta-do pelo operaajusta-dor conforme o projeto ajusta-do produto. O uso ajusta-do programaajusta-dor de parison permite economia de massa, reduzindo excessos e economia do tempo de ciclo.
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7) O processo intermitente é utilizado para a obtenção de produtos de grande volume como bombas, bombonas. Ele utiliza cabeçotes de acu-mulação, onde o parison a ser extrusado é acumulado até atingir a quantidade suficiente de material para ser ejetado em uma única vez dentro do molde. O processo de sopro do produto é feito por baixo. 8) O conjunto bocal e núcleo podem ter formato convergente, geralmente
utilizado para produtos de diâmetro pequeno (até aproximadamente 25 mm) ou ter formato divergente, utilizados quando o diâmetro do produto é grande ou quando o frasco apresenta alça, pois o diâmetro do produto também é maior.
9) Para o perfil retangular as matizes (macho e fêmea) podem ser feitas com perfil ovalizado. Esta modificação permite melhor acabamento dos cantos do frasco e melhor uniformidade das espessuras de pare-des, economia de massa, e economia do tempo de ciclo.
10) Alguns dos polímeros mais utilizados em extrusão sopro são PEBD, PEAD, PP e o PVC.
11) Esse processo combina os princípios da moldagem por injeção e da moldagem por sopro, sendo utilizado quando a moldagem por extru-são e sopro não é adequada. Um tipo de material muito utilizado nesse processo é o PET com o objetivo de produzir garrafas para conter be-bidas carbonatadas (com gás CO2).
12) A possibilidade de utilizar gargalos de vários formatos, espessuras de paredes mais precisas, os produtos são isentos de rebarbas e não há presença de costura nas bases do produto, produz produtos com alto brilho e transparência.
13) Alto custo do equipamento, alto custo de moldes e pinos, limitação no tamanho das peças que podem ser produzidas, peças com alça não po-dem ser produzidas por esse processo.
14) A critério do aluno.
Capítulo 8
Orientações
Nesse capítulo, é abordado o processamento de termoplásticos por termoformagem e rotomoldagem para que se possa compreender esses processos, bem como o modo de identificar os produtos obtidos por meio deles.
Respostas – página 94
1) Termoformagem é um processo usado para dar forma a chapas de po-límeros termoplásticos originando um produto.
2) A etapa de resfriamento do processo de termoformagem geralmente é rá-pida. O processo não se aplica a polímeros termofixos ou passíveis de cura. As pressões utilizadas no processo são baixas (levemente maiores que a pressão atmosférica). Em função do uso de baixas pressões é possível utili-zar moldes produzidos por materiais menos resistentes que aqueles solici-tados pelos processos de extrusão, injeção e sopro. Produtos de grande ta-manho, portanto podem ser produzidos pelo processo de termoformagem sem o alto custo de moldes e de pressurização.
3) Processo a vácuo, processo por pressão; processo por pressão mecânica assistida com pistão.
4) O processo de moldagem rotacional é chamado de rotomoldagem. Esse processo utiliza a rotação de um molde em uma câmara aquecida para for-mar um artefato.
Comparada a outros processos, a maior vantagem da rotomoldagem é a de produzir peças grandes com custo relativamente baixo, além de trabalhar com pressões e temperaturas baixas.
5) Como desvantagem o processo de termoformagem em relação aos pro-cessos de extrusão, injeção e sopro gera uma quantidade muito maior de rebarbas proveniente das partes que sobram das chapas. O processo gera tensões internas e alguns produtos podem apresentar partes tensionadas.
Capítulo 9
Orientações
Nesse capítulo, a reciclagem de plásticos é abordada para que se reconheça, classifique e separe materiais termoplásticos utilizando a simbologia existente para esse tipo de material. Além disso, pretende-se que, a partir do conhecimento e da compreensão das possibilidades de reciclagem dos plásticos, compreenda--se os processos, bem como, a importância e a necessidade de reduzir, reutilizar e reciclar materiais, disseminando a informação e a conscientização da reciclagem para a conservação do meio ambiente e bem-estar da sociedade.
Respostas – página 103
1) A maioria dos plásticos, atualmente, não são produzidos para serem biode-gradados, portanto, eles podem permanecer sem se degradar por centenas de anos. A reciclagem possibilita a reutilização desses materiais promoven-do a revalorização promoven-dos resíduos promoven-domésticos e industriais, mediante uma série de operações, que permitem o reaproveitamento dos materiais como matéria-prima para a obtenção de outros produtos.
