Aula 3 - Extrusão-Sopro e Injeção - Sopro

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MOLDAGEM POR SOPRO

Carlos Henrique Scuracchio

UFSCar

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Processamento de Materiais Poliméricos

Processos mais importantes

Outros processos utilizados



Extrusão (linhas de extrusão)



Termoformagem



Injeção



Moldagem por Sopro

(extrusão - sopro e

injeção - sopro)

 Calandragem  Rotomoldagem

 Moldagem por compressão  Moldagem por vazamento  Outros

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Produção de produtos ocos (principalmente, mas não só, garrafas) e com paredes relativamente finas

Propriedades importantes são a viscosidade do polímero, resistência do fundido, viscosidade elongacional

Processo dependente de uma etapa anterior (extrusão ou injeção)

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Distribuição do Mercado de Máquinas de

Transformação de Plásticos, no Brasil

Injetoras Extrusoras "Sopradoras" Outras

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PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS

A MOLDAGEM POR SOPRO pode ser realizada:

Em uma só etapa

(Extrusão + Moldagem por sopro)

(sempre uma etapa neste tipo de processo)

(Injeção + Moldagem por sopro)

PROCESSAMENTO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS





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Injeção: fabricação da pré-forma (ou

“preforma”) por Injeção,

totalmente

separada

da operação de sopro

Em duas etapas:





É a modalidade importante para a Injeção - Sopro

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As etapas básicas são comuns a todas as diferentes variações do processo e consistem de três estágios básicos:

1. Fusão e plastificação: pode ser realizado tanto por extrusão ou injeção, para produzir o fundido;

2. Conformação da pré-forma (injeção) ou parison

(extrusão): através da matriz de extrusão ou do molde de injeção

3. Sopro e conformação: um compressor auxiliar fornece a pressão necessária para o sopro e uma unidade de

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Em resumo:

Extrusão e

sopro Uma etapa

Injeção e sopro Uma etapa Duas etapas

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OBSERVAÇÃO

obtenção

de

produtos

em

camadas

(“multicamadas”)





Os tipos de processo de moldagem por sopro

anteriormente

mencionados

podem

ter

alterações, como por exemplo:

estiramento antes da etapa (ou estágio) de

Sopro; nestas variações são denominados:



ESBM - Extrusion Stretch Blow Molding

ISBM - Injection Stretch Blow Molding

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EXTRUSÃO – MOLDAGEM POR SOPRO

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

Um cilindro ou um tubo de polímero aquecido,

designado por

“parison”

(mangueira aquecida),

é colocado entre as paredes de um molde.

O molde é fechado prendendo as extremidades

do cilindro e injeta-se ar comprimido que força

o polímero contra as paredes do molde.



Portanto, é um processo de moldagem por sopro

que utiliza pressão de ar para conformar o

polímero fundido na cavidade do molde.

(14)

Extrusão do parison Deposição do parison dentro de um molde de sopro Sopro do parison contra as paredes do molde Resfriamento e extração e acabamento

Materiais mais utilizados: PEBD, PEAD, PVC, PP e PET ou ainda co-extrusão com PVDC e EVOH.

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Cabeçote de fluxo axial

1- Alimentação- peça de conexão entre o cabeçote e a extrusora, permitindo o fluxo do fundido entre ambos os elementos

2- Anel de suporte-elemento que promove a sustentação do torpedo 3- Torpedo- realiza a distribuição da massa fundida auxiliando a sua

homogeneização

4- Matriz pode ser fixada por cruzetas

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O processo de formação do parison extrusão-sopro pode ser em contínuo ou intermitente.

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Um dos principais problemas, principalmente para recipientes grandes é o escoamento do parison fundido

pela ação da gravidade (variação da espessura)

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MOLDAGEM POR EXTRUSÃO-SOPRO

• Muitos dos recipientes, com diferentes dimensões,

produzidos na moldagem por extrusão - sopro são

utilizados em vários segmentos, incluindo a indústria

alimentícia, para a embalagem de produtos sólidos e

líquidos.

• Recipientes de grande porte, por exemplo, com

capacidade de 180 litros (45 galões) são produzidos

na moldagem por extrusão - sopro.

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Vantagens do Processo de Extrusão-Sopro

1. Possível moldar pecas com alças e “furos”

2. Processo preferido para recipientes muito grandes

Desvantagens do Processo de Extrusão-Sopro

1. Baixa uniformidade de espessura das paredes

2. Tolerâncias dimensionais precisas difíceis de se conseguir 3. Relativamente baixa acuracidade de detalhes superficiais 4. Produção de rebarbas

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EXTRUSÃO - MOLDAGEM POR SOPRO

(ou MOLDAGEM POR EXTRUSÃO-SOPRO)



Processo muito utilizado na fabricação de garrafas, frascos, tambores, bombonas, tanques de gasolina, etc. (artigos ocos com gargalos/ abertura).



É muito empregado para os seguintes termoplásticos: polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade, polietileno linear de baixa densidade, polipropileno, PVC, policarbonato, ABS, PET-EX; PETG.

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Garrafas produzidas com termoplásticos

contendo pigmentação especial e/ou

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Etapa de Dosagem do Material pela

Extrusora

Moldagem por extrusão e sopro pode ser dividida em dois tipos:

Processo contínuo:

- O parison é continuamente extrudado e o molde (ou conjunto de moldes) coleta os parisons

Processo intermitente ou com acumulador:

- a extrusora ainda funciona de modo contínuo, porém há um acumulador no cabeçote responsável por coletar uma certa quantidade de material que será

posteriormente forçado a passar pela matriz por um pistão, na quantidade exata para o sopro.

- Comum para peças grandes (até aproximadamente 60 kg)

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Moldagem por Extrusão-Sopro

Recipientes: 1cm3 até 300 litros

Peso do parison afeta a própria deformação

Cabeçote com acumulador necessário rapidez

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- Possibilita a fabricação de artigos moldados grandes

- Permite formação do parison em altas velocidades, evitando a deformação de parisons grandes pela gravidade.

Porém:

-Altas velocidades de cisalhamento provocam: fratura do fundido e inchamento do extrudado (defeitos devidos a vazão e taxas de

cisalhamento muito altas)

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- Não deixar o parison “escoar” excessivamente - Manter a temperatura do parison

- Reduzir o tempo do ciclo

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Além do acumulador com pistão, também é possível utilizar uma rosca recíproca na extrusora (processo semelhante ao de moldagem por

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Garrafa Coextrusão/Sopro

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MOLDAGEM

POR COEXTRUSÃO – SOPRO

3.barreira

1.suporte

2.adesivo

5.suporte

4.adesivo

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Moldagem por Sopro

Parison

- Parison é formado pela matriz - Parison é abraçado pelo

molde e cortado

- Bico encaixa no molde e sopra

- Resfriamento da peça

- Molde abre e o recipiente é ejetado

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A matriz pode ser divergente ou convergente,

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- Pinos: frascos ou corpos de grandes volumes - Agulhas: produtos de baixo volume

Funções:

- Expandir o parison contra o molde

- Exercer pressão no parison para produzir detalhes da superfície

- Auxiliar no resfriamento

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Pressões e Velocidades

-Pressão para produção do parison depende do material, da temperatura do fundido, da perda de pressão dentro do cabeçote e da abertura do bocal

-Importante controlar a viscosidade do fundido para não forçar os lábios da matriz que resultaria em perda de controle do programador.

-Velocidades lentas: alongamento do parison, distribuição defeituosa, cristalização parcial na superfície, acabamento superficial inferior.

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MOLDE PARA EXTRUSÃO-SOPRO

• CONSISTE EM DUAS METADES QUE QUANDO ACOPLADAS , FORMAM UMA OU MAIS CAVIDADES.

• OS MATERIAIS UTILIZADOS PARA A CONFECÇÃO DE UM MOLDE DEPENDEM BASICAMENTE DA SUA VIDA ÚTIL .

• MATERIAIS MUITO UTILIZADOS: LIGAS DE ALUMÍNIO FUNDIDO, ZINCO ,COBRE-BERÍLIO.

Não envolvendo grandes pressões, o molde pode ser feito de materiais menos resistentes mecanicamente, ao contrário do que acontece, por exemplo, com a moldagem por injeção

Porém é importante que o material do molde tenha uma boa condutividade térmica (resfriamento rápido)

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diâmetro médio da peça

diâmetro médio do parison

Razão de sopro =

Quanto maior a razão de sopro, maior a diferença entre a espessura inicial do parison e a espessura da parede da peça

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Problemas que podem ser gerados por cantos vivos durante a moldagem.

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Deve-se evitar cantos vivos no molde para sopro, principalmente para peças grandes => gera regiões com espessura muito fina e frágil

Quanto maior a razão de sopro média, mais adequado é o uso de ângulos grandes em relação à direção perpendicular do parison e raios maiores nos cantos (ambos limitados pelo projeto).

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Geometrias Complexas: as diferentes regiões podem ter razões de sopro diferentes

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Dependendo da geometria do recipiente, a razão de estiramento do material pode variar bastante de ponto a

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Nestes casos muitas vezes é interessante que a cavidade do molde seja menor que o diâmetro do parison,

diminuindo a razão de estiramento total:

Porém:

• Maior geração de rebarbas. • Maior retrabalho

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MOLDAGEM POR EXTRUSÃO-SOPRO

COM ESTRANGULADOR E

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MOLDAGEM POR

COEXTRUSÃO - SOPRO

Frasco com camadas

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Tanque de Combustível

Coextrusão / Sopro

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1) Programação do Parison

É um método para controle de espessura da parede e peso do artigo soprado

Vantagens: redução de custo, otimização da produção, melhoria na resistência ao impacto e redução de

peso.

Moldagem por Extrusão - Sopro

Pode ser utilizado tanto para peças com variação de diâmetro como para compensar o efeito de variação de espessura pelo escoamento do parison antes do fechamento do molde e sopro (sagging)

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Sistema onde um dispositivo eletrônico de programação controla outro dispositivo hidráulico O embolo do cilindro hidráulico é conectado

a uma bucha que movimenta abre ou fecha a abertura do lábio da matriz e assim

modifica a espessura da pré-forma

Servo amplificador e servo válvula

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MOLDAGEM POR INJEÇÃO – SOPRO

POLÍMERO MUITO IMPORTANTE

NESTE PROCESSO:

PETgg - Poli(tereftalato de etileno)

grau garrafa

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Bebidas Carbonatadas

Água Mineral

Óleo

Sucos, Chás e

Bebidas Isotônicas

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Processos de Injeção-Sopro: um ou dois estágios

1 ESTÁGIO:

injeção e sopro são operações realizadas na mesma máquina 2 ESTÁGIOS: injeção e sopro ocorrem em máquinas diferentes (podendo

estar em locais bem distantes) PET Injeção + Sopro Sopro Injeção 1 estágio 2 estágios

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Vantagens do Processo de Injeção-Sopro

1. Ausência de rebarbas ou sobras no processo de sopro (porém na injeção da pré-forma existirão os galhos de injeção)

2. Alta qualidade dimensional do bocal (geralmente rosca) e de detalhes.

3. Baixíssima ou inexistente variação de massa entre peças

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Desvantagens do Processo de Injeção-Sopro

1. Custo do maquinário maior que da extrusão-sopro 2. Formato das garrafas são limitadas a uma razão de

largura/espessura de 2:1 e razão de estiramento não maior que 3:1

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(INJEÇÃO - MOLDAGEM POR SOPRO)

(

em uma etapa

; não é a modalidade mais

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Injeção sopro em 1 estágio Etapa1: Injeção

A resina é injetada pela rosca recíproca na cavidade do molde. A temperatura da pré-forma é condicionada. É aqui que o pré-formato preciso do bocal é produzido.

Etapa2: Sopro

Depois de rotacionar a pré-forma 120º o molde de sopro fecha. O bocal é fixado

enquanto a pre-forma é soprada até o formato final e resfriada.

Epata 3: Ejeção

Nova rotação de 120º até a posição onde o frasco é removido do molde.

Todos os estágios ocorrem

simultaneamente com o ciclo sendo

normalmente determinado pela injeção da pré-forma (geralmente a etapa mais

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INJEÇÃO – MOLDAGEM POR

SOPRO

Em duas etapas:

modalidade extremamente

mais importante para

INJEÇÃO-SOPRO

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Etapa n°1 Injeção da préforma Granulos de PET Préforma Préforma

Esquema do processo de sopro de garrafas em

duas etapas - Ilustração da primeira etapa

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Molde e Injetora de pré-formas: primeiro estágio do processo de

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pré-forma: grau de cristalinidade próximo de zero Resina PET: estado cristalino

Injeção das Pré-formas

• A resina PET pós-condensada apresenta elevado grau de cristalinidade (60%) e, por isso, é opaca.

• Em um resfriamento rápido e sob a aplicação de tensões, pode-se atingir um bom compromisso entre as propriedades de transparência, resistência mecânica e barreira a gases.

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Fator primordial que afeta transparência de PET:

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“Pearlescence” = perolização causada pela criação de microvazios e

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História térmica do polímero nos processo de injeção – sopro em 1 e em 2 estágios

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Etapa n°2 Sopro da Garrafa Granulos de PET Préforma Préforma

Esquema do processo de sopro de garrafas em

duas etapas - Ilustração da segunda etapa

Alimentação de préformasCondicionamento térmico Estiragem Sopro

Préforma fria Reaquecimento Sopro

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Variação de cristalinidade durante o ciclo

de fabricação de garrafas de PET

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Diferentes estados das moléculas de PET

possíveis em uma garrafa soprada.

Área Amorfa

Área Orientada

Área com possível cristalização quiescente

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MOLDAGEM POR INJEÇÃO

ESTIRAMENTO E SOPRO

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Razão de Estiramento

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Estiramento radial interno 47% maior que o externo neste caso específico.

(89)

Sopradora de pré-formas para a fabricação de garrafas de PET biorientado: segundo estágio do processo de INJEÇÃO– ESTIRAMENTO – SOPRO (ISBM)

(90)

Sopradora de pré-formas para a fabricação de garrafas de PET biorientado: segundo estágio do processo de INJEÇÃO– ESTIRAMENTO – SOPRO (ISBM)

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ANÁLISE DE TIPO DE EMBALAGEM

NO BRASIL

(92)

Propriedades importantes nas garrafas PET

• Resistência à pressão interna;

• Baixa permeabilidade a CO

₂

e O

_2;

• Resistência ao fissuramento sob tensão;

• Resistência à compressão dinâmica;

• Resistência ao impacto por queda livre;

• Estabilidade dimensional;

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COMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS

URBANOS NO BRASIL

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O Destino do PET Reciclado no Brasil 2011

43% 28% 29% Não tecidos Cerdas/Cordas/ Monofilamentos Tecidos e Malhas Têxteis 39,3% Resinas Insaturadas e Alquídicas 18,7% Laminados e chapas 7,9% Outros_7,5% Embalagens Alimentos e Não Alimentos 18,0% Tubos 1,9% Fitas de Arquear 6,7%