delrin acabou final

Guia de Moldagem
DuPont Delrin
™
Resina de acetal
®
Conteúdo
Informações gerais.................................................................................................................... 03
Descrição.................................................................................................................................... 03
Grades........................................................................................................................................ 03
Precauções de segurança a serem observadas na moldagem das resinas de acetal Delrin®...... 04
Embalagem................................................................................................................................ 05
Esrutura do polímero e comportamento durante o processamento................................... 05
Transição vítrea e fusão............................................................................................................. 06
Diagramas PVT.......................................................................................................................... 06
Comportamento de aquecimento-resfriamento.......................................................................... 08
Viscosidade e comportamento reológico.................................................................................... 08
Máquina de moldagem por injeção........................................................................................ 09
Rosca...........................................................................................................................................10
Controle de temperatura do cilindro........................................................................................... 11
Adaptador.................................................................................................................................... 12
Anel de bloqueio.........................................................................................................................12
Bico............................................................................................................................................. 13
Avaliação da qualidade do fundido.............................................................................................13
Moldes........................................................................................................................................ 14
Facilidade de preenchimento..................................................................................................... 15
Pontos de injeção........................................................................................................................ 15
Sistema de canais de alimentação...............................................................................................17
Bico e bucha de injeção.............................................................................................................. 18
Molde de câmara quente para polímeros cristalinos.................................................................. 20
Saídas de gases........................................................................................................................... 21
Contrasaídas................................................................................................................................ 22
Cantos vivos................................................................................................................................22
Projeto de nervuras..................................................................................................................... 22
Linhas de emenda....................................................................................................................... 22
Manutenção do molde................................................................................................................ 23
Limpeza do molde..................................................................................................................... 23
Processo de injeção................................................................................................................... 23
Procedimentos de Partida e Parada.............................................................................................24
Condições de operação para o Delrin® - Ajustes de temperaturas............................................. 25
Condições de operação para o Delrin® - Ciclo de moldagem................................................... 27
Moldagem com Produtividade Ótima........................................................................................ 30
Condições de moldagem padrão para os corpos de prova de tração ISO.................................. 31
Tempo de recalque através da medida de pressão da cavidade................................................. 32
Considerações Dimensionais .................................................................................................. 32
Contração de moldagem............................................................................................................ 33
Fatores que afetam a contração de moldagem............................................................................33
Contração de moldagem para resinas reforçadas....................................................................... 35
Efeito dos pigmentos.................................................................................................................. 35
Contração Pós-Moldagem.......................................................................................................... 35
Moldagem com insertos............................................................................................................. 36
Procedimento de Recozimento................................................................................................... 36
Alterações Ambientais................................................................................................................ 37
Tolerâncias Dimensionais.......................................................................................................... 37
Operações Auxiliares ............................................................................................................... 38
Manuseio do material................................................................................................................. 38
Secagem...................................................................................................................................... 38
Moagem da Resina..................................................................................................................... 39
Coloração................................................................................................................................... 39
Descarte...................................................................................................................................... 39
Guia de Soluções de Problemas.............................................................................................. 40
2
moldagem por injeção, Delrin® 900P e 1700P, são
normalmente indicadas para moldes de difícil
preenchimento. O Delrin® 500P, com viscosidade
intermediária, é utilizado para propósitos gerais.
O grade de mais alta viscosidade, Delrin® 100P, é
freqüentemente utilizado quando há necessidade de
máxima tenacidade.
Informações Gerais
Apresentação
Este manual apresenta uma descrição detalhada do
processo de moldagem por injeção do Delrin®. O
objetivo é o de fornecer informações que possibilitem
o melhor entendimento da moldagem de um polímero
semi-cristalino e fornecer as diretrizes de processamento.
Além das informações contidas nos manuais de
moldagem, a DuPont possui seu próprio sistema para
Otimização e Diagnóstico da Moldagem Assistido por
Computador (CAMDO®). Com o auxílio de seu representante DuPont, é possível otimizar todo o processo
de moldagem de forma interativa. Para mais
informações consulte seu representante DuPont.
A Tabela 1 mostra um resumo dos principais grades.
Tabela 1
Principais grades das resinas de acetal Delrin®
Grades de baixa viscosidade:
Delrin® 900 P
POM Homopolímero.
Características: Resina de baixa viscosidade e moldagem
rápida. Aplicações típicas: Moldes de múltiplas cavidades e
peças com seções delgadas. Ex. bens de consumo,
componentes eletroeletrônicos, zíperes
Delrin® 911 P
Características: Delrin® 900P com cristalinidade superior
Resistência ao creep e à fadiga superiores às do Delrin®
900P. Excelente resistência à gasolina, lubrificantes,
solventes e outros produtos químicos neutros.
Aplicações típicas: Moldes de múltiplas cavidades e peças
com seções delgadas. Ex. bens de consumo, componentes
eletroeletrônicos.
Delrin® 1700 P
POM Homopolímero
Características: Viscosidade muito baixa/alta fluidez, fácil
extração do molde.
Aplicações: Moldes de múltiplas cavidades e peças com
seções delgadas.
Descrição
As resinas de acetal Delrin® são polímeros termoplásticos obtidos a partir da polimerização do
formaldeído. Estas resinas vêm sendo cada vez
mais reconhecidas mundialmente pela sua confiabilidade. Desde sua introdução comercial em 1960,
o Delrin® tem sido utilizado em diversos setores
industriais, tais como automotivo, de consumo, de
eletrodomésticos, de eletroeletrônicos entre outros.
O Delrin® destaca-se devido às seguintes propriedades:
Tenacidade sob baixas temperaturas (até -40°C)
Alta resistência mecânica e rigidez
Resistência à fadiga insuperável
Alta resistência a impactos repetitivos
Excelente resistência à umidade, gasolina, solventes
e a muitos outros produtos químicos neutros.
Excelente estabilidade dimensional
Auto lubrificação
Resiliência
Bom isolamento elétrico
Fácil processamento
Ampla faixa de temperaturas de trabalho (-50 a +90°C
em ar, com utilização intermitente até 140°C).
Grades de média viscosidade:
Delrin® 500
POM Homopolímero
Resina para injeção, para propósitos gerais, com média
viscosidade.
Aplicações: Peças mecânicas em geral
Delrin® 500P
As mesmas características e aplicações do Delrin® 500,
além de oferecer a melhor estabilidade de processamento
para moldagem livre de depósitos em condições críticas
(ex. moldes de câmaras quentes).
Delrin® 507
As mesmas características do Delrin® 500 P, além de
resistência à UV.
Aplicações: Peças mecânicas como pedais de bicicletas
e fixações para construção civil que requeiram boas
propriedades mecânicas aliadas à boa resistência à UV.
Delrin® 527 UV
Características: Delrin® 500 P com resistência
máxima à UV.
Aplicações típicas: Peças automotivas com exigência
de resistência máxima à UV.
As resinas de acetal Delrin® encontram-se
disponíveis em diversos grades para atender às
diferentes exigências de uso e de processamento.
Grades
Os principais grades de Delrin® podem ser
classificados em:
a. Standard
b. Tenazes
c. Baixo atrito/Baixo desgaste
d. Reforçados com fibras de vidro
Delrin® 511 P
Características: Delrin® 500 P com cristalinidade superior.
Aplicações típicas: Componentes de sistema de combustível,
engrenagens, fixações.
Os grades standard abrangem uma grande série de
viscosidades. As resinas de baixa viscosidade para
3
Tabela 1 (continuação)
Principais grades das resinas de acetal Delrin®
e ao desgaste.
Aplicações: Peças que requeiram baixo coeficiente de atrito,
alta resistência à abrasão e ao desgaste, como em mancais.
Grades de alta viscosidade:
Delrin® 500 CL
POM Homopolímero lubrificado quimicamente.
Resina de média viscosidade contendo lubrificante
químico, para moldagem por injeção e extrusão.
Aplicações: Peças que requeiram características de
abrasão superior às do 500, com características
mecânicas equivalentes, como em mancais para
cargas pesadas.
Delrin 100
POM Homopolímero
Material de alta viscosidade para moldagem por injeção.
Excelente resistência à tração e ao creep em uma ampla
faixa de temperaturas, mesmo em ambientes úmidos.
Alta resistência à fadiga e ao impacto.
Aplicações: Engrenagens para altos esforços, mancais e
encaixes de pressão.
®
Grades reforçados com fibras de vidro
Delrin® 100 P
As mesmas características e aplicações do Delrin® 100, além
de melhor estabilidade de processamento, para moldagem
livre de depósitos sob condições críticas (ex. moldes de
câmara quente).
Delrin® 570
POM Homopolímero reforçado com 20% de fibras de
vidro, para moldagem por injeção.
Aplicações: Peças que requeiram alta rigidez e
resistência ao creep.
Delrin® 111 P
Características: Delrin® 100 P com cristalinidade superior.
Resistência ao creep e à fadiga superiores às do Delrin® 100P.
Aplicações típicas: engrenagens para altos esforços,
mancais e encaixes de pressão.
Este resumo ilustra as informações contidas no Campus
Precauções de segurança a serem
observadas na moldagem das
resinas de acetal Delrin®
Delrin® 107
As mesmas características e aplicações do Delrin® 100, além
de resistência à UV
O Delrin®, assim como muitos outros polímeros
termoplásticos, se decompõe em produtos gasosos
quando aquecido por um tempo prolongado. Estes
gases normalmente podem gerar altas pressões
quando confinados. Se o bico estiver entupido, os
gases podem ser expelidos violentamente pelo funil
de alimentação.
Delrin® 127 UV
Características: Delrin® 100 P com resistência máxima à UV.
Aplicações: Peças automotivas com exigência de resistência
máxima à UV.
Grades Tenazes
Delrin® 100 ST
POM Homopolímero, Super Tenaz.
Alta viscosidade, material super tenaz, para moldagem por
injeção, extrusão e sopro.
Excelente combinação de tenacidade, resistência à fadiga
por impacto, resistência ao desgaste e ao stress cracking,
assim como alto alongamento sob baixas temperaturas.
Aplicações: Principalmente utilizado em peças que exigem
resistência a impactos e cargas repetitivas, tais como
fixações automotivas, tubos e mangueiras.
No caso do Delrin®, os produtos de decomposição
são, em sua maioria, gasosos o que faz com que o
aumento de pressão seja rápido. O gás liberado é o
formaldeído.
Durante a moldagem do Delrin®, é importante que
o operador esteja familiarizado com os fatores que
podem provocar a decomposição, com os sinais que
alertam sobre este problema e com as medidas que
devem ser tomadas. Estas informações devem ser
apresentadas resumidamente em uma ficha a ser
afixada na máquina.
Delrin® 100 T
Características: Resina tenaz de alta viscosidade, com baixo
atrito contra o Delrin® 100/500 em engrenagens.
Aplicações: Fixações, componentes de cintos de segurança,
engrenagens.
As informações aqui apresentadas são baseadas
em nosso melhor conhecimento até o momento.
Possivelmente não abordam todas as situações
possíveis e não têm por objetivo substituir as
qualificações do operador nem as informações de
advertência a serem afixadas na máquina.
Delrin 500 T
POM Homopolímero, lubrificado.
Resina de média viscosidade para moldagem por injeção,
extrusão e sopro.
Aplicações: Utilizado principalmente para peças sujeitas a
cargas e impactos repetitivos, tais como fixações
automotivas, tubos e mangueiras.
®
Siga os procedimentos corretos de partida,
operação e parada como descrito
posteriormente neste manual.
Grades de baixo atrito/baixo desgaste
Delrin® 500 AF
POM Homopolímero carregado com PTFE.
Resina de média viscosidade, carregada com fibras de
Teflon® PTFE, para moldagem por injeção e extrusão.
Coeficiente de atrito muito baixo, alta resistência à abrasão
4
Desligue as resistências do cilindro.
Verifique os controladores de temperatura.
Opere em ciclo semi-automático até que o
processo esteja sob controle.
Providencie exaustão adequada em caso de
explosões.
Utilize sistemas de exaustão para reduzir o odor
de formaldeído.
Esteja ciente dos indicadores de problemas/
causas de decomposição
Alta temperatura – mau funcionamento do controlador
de temperatura, mau contato no termopar, leitura incorreta, resistências queimadas ou com superaquecimento localizado, pico de aquecimento na partida.
Interrupção do ciclo.
Pontos mortos (pontos de retenção) – no cilindro,
adaptador, bico, ponta da rosca, câmara quente e anel
de bloqueio.
Bico entupido - com pedaços de metal, materiais
de alto ponto de fusão ou emperramento da
válvula (em bicos valvulados).
Materiais estranhos.
– Aditivos, cargas ou colorantes diferentes dos
recomendados para utilização com o Delrin®.
– Contaminantes (especialmente aqueles contendo cloro ou que liberam materiais ácidos) tais
como resina de PVC ou retardantes de chama.
– Cobre, latão, bronze ou outras ligas de cobre em
contato com Delrin® fundido (exceto na cavidade).
– Lubrificantes ou graxas a base de cobre.
– Material moído contaminado – especialmente material
moído ou resina reprocessada em fontes desconhecidas.
Consulte a Ficha de Segurança do Material
(MSDS), para informações sobre saúde e
segurança. Para obter uma MSDS atualizada, entre
em contato com seu representante da DuPont.
Embalagem
A resina de acetal Delrin®‚ é fornecida em pellets esféricos
ou cilindricos com dimensões de aproximadamente 3 mm.
São embaladas à granel, em caixas corrugadas, com peso
líquido de 1000 kg ou em sacos de polietileno de 25 kg,
resistentes a rasgos e protegidos contra umidade. A
densidade aparente dos grânulos de resina sem reforço
é de aproximadamente 0,8 g/cm3.
Estrutura do polímero e comportamento durante o processamento
Atenção aos sinais de perigo
Escorrimento de material espumoso pelo bico
Esguichamento pelo bico
Odor pronunciado
Alteração de cor da resina – formação de manchas
marrons ou pretas.
Depósitos – depósito esbranquiçado na peça ou no molde.
Retrocesso da rosca devido à pressão do gás.
Medidas a serem tomadas quando da
ocorrência de sinais de perigo
EVITE EXPOSIÇÃO PESSOAL – Quando os SINAIS
DE PERIGO estiverem presentes, NÃO olhe diretamente
para dentro do funil nem trabalhe próximo ao bico, pois
pode haver expulsão violenta do polímero fundido.
MINIMIZE A EXPOSIÇÃO PESSOALAOS GASES
DE DECOMPOSIÇÃO utilizando ventilação geral
e local. Se necessário, afaste-se da área da máquina
até que a ventilação tenha reduzido a concentração
de formaldeído a um nível aceitável. Pessoas sensíveis
ao formaldeído ou com problemas pulmonares não
devem se envolver na moldagem de Delrin®.
DESOBSTRUA O BICO aquecendo-o com um maçarico. Caso isto não dê resultado, resfrie o cilindro,
certifique-se de que a PRESSÃO FOI ALIVIADA,
CUIDADOSAMENTE REMOVA O BICO e limpe-o.
FAÇA VÁRIAS PURGAS para resfriar a resina
– PURGUE COM POLIESTIRENO CRISTAL.
JOGUE TODO O Delrin® FUNDIDO EM
ÁGUA para reduzir o odor.
5
O comportamento de um polímero durante o processo de
injeção e o comportamento de uma peça moldada durante
toda sua vida útil dependem do tipo de estrutura que os
polímeros tendem a formar durante a solidificação.
Alguns polímeros apresentam, no estado sólido,
aproximadamente a mesma disposição molecular que no
estado fundido, ou seja, uma massa aleatória de moléculas
emaranhadas sem qualquer ordem. Esta classe é chamada
de “polímeros amorfos” e inclui por exemplo a resina
ABS, o policarbonato e o poliestireno.
Outros polímeros tendem a se solidificar de forma
ordenada: as moléculas se dispõem em formas cristalinas
(lamelas, esferolitos). Devido ao comprimento das macromoléculas, partes delas não podem pertencer aos cristais
(devido à falta de espaço e mobilidade) e criam uma zona
inter-cristalina amorfa. Estes polímeros são, portanto,
“parcialmente cristalinos” ou “semi-cristalinos”; como
simplificação, neste texto estes materiais serão referidos
como “cristalinos” (de forma contrária a amorfos).
Tipicamente os materiais cristalinos são o Delrin®
(resinas de acetal), Zytel®‚ (resinas de poliamida),
Rynite®‚ PET e o Crastin®‚ PBT (resinas de poliéster
termoplásticas), polietileno e polipropileno.
A Tabela 2 resume algumas diferenças fundamentais
entre os polímeros cristalinos e amorfos. Estes pontos
encontram-se descritos mais detalhadamente nos
parágrafos seguintes. Estas informações são essenciais
uma vez que permitem compreender porque a otimização
do processo de moldagem é substancialmente diferente
em relação às duas classes de polímeros.
Tabela 2
exemplo, com o Delrin® uma peça pode facilmente
suportar temperaturas de 150°C acima da Tg).
Fornecendo-se mais calor, o material alcança sua
temperatura de fusão (Tm), quando suas estruturas
cristalinas são destruídas. Com a alteração de alguns
graus, o material passa de sólido para líquido e há uma
alteração considerável em suas propriedades. Acima da
Tm, os polímeros cristalinos se comportam como
líquidos de alta viscosidade, podendo ser processados
através de moldagem por injeção, tipicamente sob
temperaturas de 40-60°C acima do ponto de fusão.
Conseqüentemente, o fator predominante para a
utilização de polímeros cristalinos não é a temperatura
de transição vítrea Tg, mas sim a temperatura de fusão
Tm. Para o Delrin®, a Tg é igual a -60°C*, a Tm é igual
a 175°C e a faixa típica de processo é de 210-220°C.
Comparação entre Polímeros
Amorfos e Cristalinos
Tipo de resina
Amorfa
Cristalina
Tg
Abaixo daTg
Contínuo
Alta dependência
Tg,Tm
Abaixo daTm
Descontinuidade emTm
Baixa dependência
Solidificação
Resfriamento
abaixo deTg
Cristalização abaixo
deTm
Pressão de recalque
Diminui durante
o resfriamento
Constante durante a
cristalização
Fluxo através do ponto de injeção
É interrompido após
preenchimento
dinâmico
Super compactação,
stress-cracking,
rechupes
Continua até o fim da
cristalização
Propriedades
Parâmetros térmicos
Temp. máxima em utilização*
Volume específico xTemp.
Viscosidade do fundido xTemp.
Processamento
Defeitos devido a processo
deficiente
Vazios,
deformações,
rechupes
Diagramas PVT
O diagrama PVT é uma apresentação condensada das
interações das três variáveis que afetam o processamento de um polímero: Pressão, Volume e Temperatura.
*Para aplicações típicas de engenharia
Transição vítrea e fusão
Polímeros amorfos
O efeito da temperatura (T) ou volume (V) é
ilustrado na Figura 1 para um polímero amorfo e
outro cristalino.Quando a temperatura do material é
aumentada, seu volume específico (o inverso da
densidade) também aumenta devido à expansão
térmica. A taxa de aumento torna-se mais alta após a
temperatura de transição vítrea pois as moléculas
têm mais liberdade de movimento e ocupam mais
espaço. Esta alteração de inclinação é observada tanto
com os polímeros amorfos como com os cristalinos.
Sob temperaturas mais altas, a fusão dos polímeros
cristalinos é marcada por um aumento repentino do
volume específico, quando as zonas cristalinas bem
ordenadas e rígidas tornam-se aleatoriamente orientadas
e livres para se moverem. O volume específico é,
portanto, uma indicação das alterações da estrutura do
polímero em função da temperatura.
O comportamento geral dos polímeros amorfos é,
em grande parte, determinado por suas respectivas
temperaturas de transição vítrea (Tg).
Abaixo desta temperatura, as moléculas estão
essencialmente bloqueadas na fase sólida. O material é
rígido e possui uma alta resistência ao creep, mas
também tende a ser quebradiço e sensível à fadiga.
Quando a temperatura é aumentada acima da Tg, as
moléculas podem se mover por rotação em torno das
ligações químicas. A rigidez diminui gradualmente e o
material passa a apresentar características elastoméricas,
podendo então ser processado através de técnicas
como termoformação, sopro e moldagem por injeção
(sob temperaturas de 120 -150°C acima da Tg).
Os polímeros amorfos utilizados em aplicações de
engenharia possuem a Tg acima da temperatura ambiente. A temperatura máxima de trabalho deve ser inferior à Tg. Por exemplo, o poliestireno possui uma Tg =
90 -100°C e é moldado por injeção entre 210 e 250°C.
O diagrama PVT é uma apresentação das curvas
obtidas através da medição do volume específico em
função da temperatura sob pressões distintas. A Figura 2
mostra o diagrama PVT de um polímero amorfo típico
(poliestireno) e a Figura 3 mostra o diagrama PVT do
Delrin®.
Polímeros cristalinos
No caso dos polímeros cristalinos, o início do
movimento molecular no material também define a
temperatura de transição vítrea Tg.
Quando a temperatura é aumentada acima da Tg, os
polímeros cristalinos mantêm uma alta rigidez, permitindo seu uso em aplicações de engenharia (por
O processo de moldagem pode ser ilustrado por
um ciclo de transições no diagrama PVT. Para
simplificação, é presumido na descrição a seguir que
o aquecimento ocorre sob pressão constante (ao
longo das linhas isobáricas) e que a aplicação de
pressão é isotérmica (linhas verticais).
* Alguns autores atribuem o início do movimento molecular a -60°C no Delrin®, a uma rotação do eixo nas zonas cristalinas (envolvendo 2-3 unidades repetidoras) e
utilizam o termo “transição vítrea” para o início do movimento coletivo de 20-80 unidades repetidoras em zonas amorfas, o que se acredita ocorrer a -13°C. Em peças
típicas moldadas por injeção em Delrin®, a cristalinidade é tão alta que há poucos segmentos longos nas zonas amorfas, e a transição a -13°C é raramente observada.
Entretanto, a transição a -60°C sempre aparece e o comportamento das peças a -30°C corresponde muito bem à mobilidade molecular. Desta forma, pode-se afirmar que
o Delrin® tem uma Tg a –60°C.
6
Para um material amorfo o ciclo de moldagem é o
seguinte (veja a Figura 2):
A partir da temperatura ambiente e pressão de
1 MPa (ponto A) o material é aquecido no cilindro.
O volume específico aumenta de acordo com a
linha isobárica sob pressão de 1 MPa para
alcançar a temperatura de moldagem (ponto B).
O material é injetado na cavidade e é aplicada
pressão. Este processo é praticamente isotérmico
(para o ponto C) e o volume específico diminui
para um valor próximo ao de 1 MPa e da Tg.
A resina é resfriada no molde e a pressão de
recalque é diminuída, seguindo uma linha
horizontal no diagrama de PVT e alcançando o
ponto D, em que a peça pode ser extraída quando estiver sob a pressão de 1 MPa e temperatura
abaixo da Tg. O ideal seria a ausência de fluxo
de material através do ponto de injeção durante
o resfriamento, possibilitando a produção de
uma peça livre de tensões.
Figura 1 Volume específico em função da temperatura
para polímeros amorfos e cristalinos
Volume específico cm3/g
AMORFO
Tg
Temperatura, °C
CRISTALINO
Fase “Líquida”
Fase “Sólida”
Tg
Tm
Temperatura, °C
Figura 2 Diagrama de PVT (Pressão-Volume-Temperatura) para o poliestireno. Os pontos A, B, C e
D se referem às diferentes fases do processo
de moldagem (veja o texto)
1,10
Poliestireno
Volume específico cm3/g
Esta diferença em comportamento tem importantes
implicações na moldagem por injeção. Durante o processo de solidificação (após o preenchimento dinâmico):
A pressão de recalque diminui com o tempo para os
polímeros amorfos, e se mantém constante para os
polímeros cristalinos;
O fluxo através do ponto de injeção após o
preenchimento da cavidade deve ser interrompido
para os polímeros amorfos e continuar até o fim da
solidificação para os polímeros cristalinos. Isso
implica em regras diferentes de projetos de peças,
pontos de injeção, canais de distribuição e buchas
para materiais cristalinos (veja a seção “Moldes”).
Volume específico cm3/g
Para um material cristalino, as condições são diferentes (veja a Figura 3):
O material é aquecido sob a pressão de 1 MPa a
partir da temperatura ambiente (ponto A) até a
temperatura de processamento (ponto B). Isto
resulta em uma grande alteração de volume
(quase 25% para o Delrin‚);
A resina é injetada e comprimida na cavidade. O
volume específico diminui para o ponto C, onde
seu valor é ainda bem maior do que a 1 MPa/23°C;
A cristalização ocorre no molde sob pressão de
recalque constante. Quando os cristais se formam
na fase líquida, ocorre uma grande diferença de
volume, que deve ser compensada pela injeção de
mais resina fundida através do ponto de injeção
(caso contrário são criados vazios dentro da peça);
No final da cristalização (ponto D), a peça está no
estado sólido e pode ser extraída imediatamente; a
contração de moldagem é a diferença entre o
volume específico na temperatura de cristalização
(ponto D) e na temperatura ambiente (ponto A).
B
1,05
20
40
60
1,00
C
D
A
100
160
0,95
P(MPa)
0,90
0
50
100
150
Temperatura, °C
7
1
200
250
300
Figura 3 Diagrama PVT (Pressão-Volume-Temperatura)
para o Delrin® 500. Os pontos A, B, C e D se
referem às diferentes fases do processo de
moldagem (veja o texto).
Figura 4
Calor específico em função da temperatura
para Delrin® 500, PA66 e poliestireno
Delrin®‚ 500
2,8
0,90
B
40
0,85
Volume específico, cm3/g
PA66
1
Calor específico, kJ.kg-1.K-1
Delrin ‚ 500
®
C
0,80
80
120
140
180
P (MPa)
0,75
2,0
1,6
1,2
0,8
A
0,70
PS
0,4
D
0,65
2,4
0
0
50
100
150
200
250
0
100
200
300
400
Temperatura, °C
Temperatura, °C
Comportamento de aquecimentoresfriamento
Influência da Temperatura
A regra geral de que os líquidos tornam-se menos
viscosos com a elevação da temperatura também é
válida para os termoplásticos fundidos. Entretanto,
os polímeros cristalinos e amorfos têm comportamentos diferentes, conforme mostra a Figura 5.
As curvas para o Delrin® e para o poliestireno
foram obtidas mediante a redução gradativa da
temperatura dos materiais de 230 para 100°C.
Duas diferenças merecem destaque. Sob temperaturas acima de 180°C, a variação da viscosidade
em função da temperatura é mais pronunciada para
o poliestireno que para o Delrin®. Deste modo, um
aumento na temperatura do Delrin® fundido não
aumenta consideravelmente a sua habilidade de
preencher seções delgadas. Abaixo de 170°C a
viscosidade do Delrin® aumenta bruscamente pois o
material se cristaliza em uma faixa de temperaturas
muito estreita.
Para qualquer substância, a energia necessária para
aumentar a temperatura de 1 g de material em 1°C é
definida como calor específico. Esta quantidade de
energia é geralmente determinada pela Calorimetria
Diferencial de Varredura (DSC). O comportamento do
Delrin®, do nylon 66 e do poliestireno é ilustrado na
Figura 4. Os dois polímeros cristalinos, o Delrin® e o
nylon 66, apresentam um pico alto que deve-se ao calor
adicional necessário para fundir a fase cristalina (calor
latente de fusão). O polímero amorfo não apresenta tal
pico, mas exibe uma alteração de inclinação na Tg.
A energia total para levar cada material a sua temperatura de moldagem é dada pela área sob a curva. A partir
da Figura 4 fica claro que os polímeros cristalinos
precisam de mais energia que os amorfos. Isto explica
porque o perfil da rosca para um polímero cristalino
como o Delrin® deve ser diferente (e normalmente mais
crítico) do perfil de rosca para um polímero amorfo.
Figura 5
Curvas de Viscosidade/Temperatura para o
Delrin®‚ 500 e para o poliestireno sob uma
taxa de cisalhamento constante de 1000s-1
(temperatura reduzida de 230° para 100°C).
Viscosidade e comportamento
reológico
A viscosidade do polímero fundido determina
em grande parte seu comportamento durante o
preenchimento da cavidade do molde. Alta viscosidade implica em dificuldade de preenchimento
de seções delgadas e altas pressões de injeção.
A temperatura e a taxa de cisalhamento são
parâmetros críticos na determinação da viscosidade
de polímeros fundidos, devendo sempre
acompanhar seu valor.
Para polímeros compostos de moléculas lineares,
como o Delrin®, a viscosidade também está diretamente relacionada com o peso molecular médio.
Viscosidade aparente, Pa.s
600
Delrin®‚ 500
Termoformação
400
Poliestireno
Extrusão
200
Moldagem por Injeção
0
0
120
140
160
180
Temperatura, °C
8
200
220
240
grades são mantidas sob altas taxas de cisalhamento,
conforme mostra a Figura 8.
Influência da taxa de cisalhamento
A taxa de cisalhamento caracteriza a taxa de deformação
do material e é definida como a derivada da velocidade
sobre a direção perpendicular ao fluxo (veja a Figura 6);
em outras palavras, a taxa de cisalhamento é
proporcional à variação da velocidade dentro da
espessura da peça. Portanto, ela depende da velocidade
de fluxo e da geometria dos canais.
Uma comparação mais direta da habilidade de preenchimento pode ser obtida utilizando-se um molde de fluxo
em espiral de extremidade aberta. Os resultados para os
diferentes grades de Delrin® são apresentados mais adiante.
Tabela 3
Viscosidade, fluidez e peso molecular
dos grades de Delrin®
Para o Delrin®, a viscosidade do polímero fundido
diminui consideravelmente com o aumento da taxa
de cisalhamento, conforme mostra a Figura 7. Este
efeito é mais importante do que as diferenças
resultantes de variações de temperatura do fundido
durante o processamento.
Figura 6
Comprimento de fluxo
IF
(190°C /
2,16 kg)
Grade
100
500
900
1700
Forma aproximada da distribuição de
velocidade entre duas placas paralelas. A
taxa de cisalhamento é a derivada dv(y)/dy
em espiral
Peso
Facilidade de molecular, (215°C / 100 MPa / 2 mm)
fluxo Tenacidade Temperatura do molde de 90°C
2,2 g/10m Mais baixa Mais alta
14 g/10m
25 g/10m
37 g/10m Mais alta Mais baixa
170 mm
295 mm
350 mm
400 mm
Figura 8 Viscosidade em função da taxa de cisalhamento
para vários grades de Delrin®‚ a temperatura
constante de 215ºC (fonte: Campus).
Y
1000
Viscosidade, Pa.s-1
100
V(Y)
Figura 7
10
100
Viscosidade em função da taxa de
cisalhamento do Delrin® 500 sob 3
temperaturas (fonte: Campus).
Viscosidade, Pa.s-1
1 000
Taxa de cisalhamento, s-
1000
100 000
1
Máquina de moldagem por injeção
200°C
215°C
230°C
As resinas de acetal Delrin®‚ são moldadas em
uma grande variedade de tipos e modelos de
equipamentos de injeção e extrusão.
100
10
102
100
500
900
1700
103
Taxa de cisalhamento, s-
O objetivo principal de uma unidade de injeção para a
moldagem de um material cristalino é suprir o molde
com a quantidade necessária de polímero fundido
homogêneo (sem a presença de partículas não fundidas
ou material degradado). As regras de construção da
unidade de injeção dependem, portanto, das características dos diferentes materiais a serem moldados em
termos de comportamento térmico e calor necessário.
O primeiro ponto a ser considerado para um material
cristalino é a estabilidade térmica na temperatura de
moldagem, para evitar a degradação. Então, a rosca,
o bico, o anel de bloqueio e o adaptador, devem ser
projetados para proporcionar a fusão e injeção
eficientes de materiais cristalinos.
104
1
Influência do peso molecular
O Delrin®‚ encontra-se disponível em quatro
viscosidades básicas. Eles são codificados de acordo
com sua fluidez (veja a Tabela 3). Valores altos
significam um fácil fluxo e habilidade de preencher
peças delgadas, enquanto valores baixos significam
alta viscosidade, alto peso molecular e alta tenacidade
(resistência ao impacto, alongamento na ruptura).
Dois métodos simples de avaliação da presença de
material não fundido ou degradado são apresentados em
“Avaliação da Qualidade do Fundido” (pág.13).
O Índice de Fluidez é medido sob uma baixa taxa
de cisalhamento, mas as diferenças relativas entre os
9
Assim como apresentado na seção anterior, uma das
diferenças entre os materiais amorfos e os cristalinos é o
comportamento de “fusão”. O polímero amorfo começa
a amolecer imediatamente após a Tg e apresenta uma
alteração contínua de viscosidade. Isto permite uma
grande faixa de temperaturas de processamento (porém,
uma grande variação de viscosidade com a temperatura).
Em contraste, o polímero cristalino permanece sólido até
o ponto de fusão e se funde repentinamente sob alta temperatura. Isso limita a faixa de temperatura de processamento entre a de estado sólido e a de degradação térmica
(especificamente para o Delrin®, de 190°C a 250°C).
O segundo fator é o tempo em que o material permanece
sob tal temperatura. Para todos os polímeros, as moléculas
podem suportar um certo tempo sob uma temperatura
antes que a degradação seja iniciada. Obviamente, este
limite de tempo aceitável torna-se mais curto quando a
temperatura for mais elevada. O comportamento típico
do Delrin® é apresentado na Figura 9. A degradação do
Delrin®‚ resulta na geração de gases que causam bolhas
no material fundido, estrias prateadas na peça, depósitos
sobre os moldes, manchas amarelas e marrons nas peças.
O tempo de residência (TR) médio na unidade de injeção
está diretamente relacionado com a quantidade de
polímero no cilindro, o peso de injeção e o tempo de
ciclo e pode ser calculado através da seguinte equação:
TR médio =
capacidade de injeção
peso de injeção
x tempo de ciclo
Uma aproximação rápida pode ser feita através da
seguinte equação:
TR médio =
curso máximo de dosagem x 2
curso de dosagem atual*
Material aderido a partes metálicas superaquecidas.
Devido à alta viscosidade dos polímeros, a velocidade
próxima às paredes da unidade de injeção (rosca, anel
de bloqueio, adaptador e bico) e dos canais das câmaras
quentes é quase zero e o tempo de residência tende ao
infinito (todo transformador sabe o tempo gasto para
trocas de cores em uma unidade de injeção). Enquanto,
no cilindro, o polímero fundido é limpo pela rosca e
pelo anel de bloqueio, em outras áreas o material
permanece aderido às paredes. Para suportar um tempo
de residência muito longo, a temperatura do aço em
contato com o material fundido deve ser controlada e
mantida abaixo de 190°C (veja a Figura 9).
Degradação química. Contaminantes (por exemplo,
PVC, resinas com retardantes de chama ou que liberam
gases ácidos), sistemas de coloração incompatíveis
(pigmentos ácidos ou básicos), contato com cobre
(puro, ligas, graxas) aceleram a degradação térmica do
Delrin® fundido na unidade de injeção. Nota: componentes do molde em cobre ou ligas de cobre (tais
como cobre-berílio) não causam qualquer degradação e
têm sido utilizados por anos sem qualquer problema.
Figura 9
Temperatura do fundido, °C
Estabilidade térmica durante o processamento
250
240
230
220
210
200
190
Efeito da temperatura no Tempo de
Residência do Delrin®500
Zona recomendada
de operação
Temperatura do fundido
mínima recomendado
0
20
40
60
80
100
Tempo de residência (min)
x tempo de ciclo
* curso de dosagem atual = distância que a rosca percorre durante a rotação apenas.
Rosca
Com um curso de dosagem de 1 diâmetro (baixo peso
de injeção) e um tempo de ciclo de 1 minuto (ciclo
longo), o TR médio é igual a 8 minutos. De acordo com
a curva de degradação mostrada na Figura 9, o Delrin®
deve suportar este tempo com uma temperatura de
fundido de 240°C. Alguns clientes têm moldado o
Delrin® com sucesso a esta temperatura.
O design deve levar em consideração o comportamento específico de fusão dos materiais cristalinos,
isto é, alta necessidade de energia durante a fusão e
baixa viscosidade do fundido.
Sob a temperatura de fundido recomendada de
215°C, o TR máximo é superior a 30 minutos e os
grades standard de Delrin® são estáveis termicamente mesmo sob estas condições extremas.
Há 3 principais causas potenciais de degradação:
Material aprisionado em pontos de retenção. Nestes
pontos, o material permanece retido por um tempo
excessivamente longo e se degrada. Desta forma, a
unidade de injeção (cilindro, rosca, anel de bloqueio,
adaptador e bico) e câmaras quentes devem ser
projetadas evitando pontos de retenção (veja o projeto
recomendado a seguir).
10
O design da rosca é um parâmetro chave para a produtividade, uma vez que, para materiais cristalinos o
tempo de plastificação é parte integrante do ciclo total.
Apesar das roscas para propósitos gerais ou “universais” serem amplamente utilizadas para processar o
Delrin®, para obter máxima produtividade é necessário
um design específico. Se a taxa de plastificação de
uma rosca projetada inadequadamente for excedida,
ocorre grande variação de temperatura e podem aparecer
partículas não fundidas (algumas vezes, material não
fundido e degradado podem ser observados ao mesmo
tempo). Isto resulta em perda de tenacidade, variação
na contração e nas dimensões, empenamento, defeitos
superficiais, obstrução dos pontos de injeção (levando
a peças incompletas) e outros problemas de moldagem.
Devido às necessidades específicas do processo de fusão
de um polímero cristalino, uma rosca projetada para
processar Delrin® deve ter uma zona de homogeneização
rasa e uma taxa de compressão levemente superior à de
roscas para propósitos gerais. A Tabela 4 apresenta
sugestões específicas para vários diâmetros de rosca e
grades das resinas de acetal Delrin®.
A taxa de compressão é a relação do volume de material
contido numa volta da rosca na zona de alimentação e
numa volta na zona de homogeneização (pode ser aproximado pela relação entre a profundidade dessas duas zonas).
contrário, a velocidade de rotação da rosca deve
ser reduzida no final do curso para garantir uma
fusão homogênea, levando a uma perda de
produtividade. Na prática, a otimização da
produtividade é obtida com um curso de dosagem
entre 1 e 2 diâmetros da rosca.
O comprimento da rosca também tem efeito sobre
a qualidade do fundido (um material isolante
termicamente requer um tempo relativamente longo
para receber a energia, mesmo quando o
cisalhamento contribui para o aquecimento).
Design da rosca para utilização de
masterbatches
Os ajustes de temperatura do cilindro
dependem do tempo de residência e, portanto,
do tempo de ciclo. As regras são apresentadas
em “Processo de Injeção”.
O fluxo do material na rosca é laminar em sua
maior parte, dividido no anel de bloqueio (devido
às alterações na direção de fluxo), e continua
laminar no adaptador, bico, canal de alimentação,
etc… Para obter um fundido de boa qualidade e
para dispersar pigmentos e masterbatches, é
altamente recomendada a utilização de uma ponta
homogeneizadora. O propósito de uma ponta
homogeneizadora adequadamente projetada não é
de misturar o material por turbulência (fluxo
turbulento não ocorre com polímeros fundidos
altamente viscosos), mas através de alterações
forçadas na direção de fluxo. Maiores detalhes
sobre pontas homogeneizadoras podem ser
obtidas com o seu representante DuPont.
O comprimento ótimo é de aproximadamente 20 vezes
o diâmetro da rosca ou 20 voltas quando o passo e o
diâmetro forem iguais. A rosca deve ser dividida da
seguinte forma: 30-40% (6-8 voltas) para a zona de
alimentação, 35-45% (7-9 voltas) para a zona de compressão e 25% (5 voltas) para a zona de homogeneização.
As roscas com 20 voltas são normalmente divididas em
7 voltas de alimentação, 8 de compressão e 5 de homogeneização. Em roscas com menos de 16 diâmetros de
comprimento, é provável que se tenha que reduzir o
passo para obter até 20 voltas. Definitivamente a seção
de alimentação nunca deve ter menos de 6 voltas.
As roscas com taxas de compressão mais altas
sugeridas para o Delrin® são projetadas para fornecer
maior quantidade de calor através do trabalho mecânico
realizado na resina. Uma vez que a energia para tal fim
vem do motor, deve-se ter disponível maior potência
para o caso de aumento de taxa de plastificação.
Tamanho da rosca
O tamanho ideal da rosca é determinado pelo peso de
injeção. A produtividade máxima é obtida quando o
peso de injeção requer um curso de dosagem igual ou
inferioror a 50% da capacidade de injeção. Caso
Controle de temperatura do cilindro
Este controle é determinado pelo fabricante da
máquina, no entanto, duas observações devem
ser feitas.
O controle de temperatura deve ter pelo menos
três zonas independentes, com termopares
colocados próximos do centro de cada zona. A
queima de uma ou mais resistências dentro de
uma zona pode não ser imediatamente indicada
pelos controladores de temperatura, sendo
assim, alguns transformadores têm utilizado
amperímetros em cada uma das zonas para
detectar o mal funcionamento das resistências.
Tabela 4
Design de rosca para as resinas de acetal Delrin®
(relação comprimento/diâmetro de 20/1)
ZONA DE
COMPRESSÃO
ZONA DE ALIMENTAÇÃO
D
nominal
Passo
t1
t2
Delrin®‚ 500, 900, 500 T, 1700 (incluindo os grades da série Delrin® P)
Profundidade da zona de
alimentação (T1)
mm
30
45
60
90
120
ZONA DE
HOMOGENEIZAÇÃO
mm
5,5
7,0
8,0
11,0
13,5
Profundidade da zona de
homogeneização (T2)
mm
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
11
Delrin® 100, 100 ST
Profundidade da zona de
alimentação (T1)
mm
5,0
6,5
7,5
9,0
Profundidade da zona de
homogeneização (T2)
mm
2,5
3,0
3,0
3,5
Normalmente para o Delrin®, não há a necessidade
de resfriamento da base do funil, mas caso haja tal
necessidade, o fluxo de água deve ser mantido no
mínimo possível. O resfriamento excessivo da base
do funil tem sido notado como um dos motivos
principais de geração de pontos pretos. Eles são
gerados no cilindro, entre a primeira e segunda zona
de aquecimento, de acordo com o seguinte mecanismo (veja a Figura 10): O termopar TP1 é influenciado pela temperatura baixa devido ao resfriamento
excessivo e o sistema responde LIGANDO as
resistências R1 e R2. Isto não gera problemas na
região da R1, mas resulta em um superaquecimento
e degradação na área sob a R2. Para reduzir o risco
de formação de pontos pretos, deve-se observar o
seguinte:
a) o resfriamento da base do funil de alimentação
deve ser limitado a uma temperatura mínima
de 80-90°C;
b) a resistência R2 deve ser controlada pelo TP2 ou
o TP1 deve ser posicionado no meio da R2 ou
ainda, a R2 deve ter metade da potência da R1.
cilindro, permitindo um controle mais preciso da
temperatura do bico. Um adaptador separado, feito
em aço mais macio que o utilizado para o cilindro,
oferece maior facilidade e menor custo de reparos
que o cilindro. Ele ainda protege o cilindro contra
danos causados pela freqüente troca do bico. Com o
adaptador parafusado, deve-se tomar um cuidado
especial durante a montagem para garantir o
paralelismo (não apertar excessivamente os
parafusos de um lado apenas).
Anel de Bloqueio
O anel de bloqueio, conforme mostrado na Figura 11,
impede o contrafluxo do material durante a injeção. Esta
peça normalmente não é projetada adequadamente,
apresentando pontos de retenção e restrições ao fluxo.
O mal funcionamento, permitindo contrafluxo de resina,
é também uma ocorrência comum, sendo normalmente
provocado por um projeto ou manutenção deficiente.
Um anel de bloqueio com vazamento aumenta o tempo
de dosagem, o que pode afetar o tempo de ciclo e prejudicar
o controle do recalque e das tolerâncias dimensionais.
O anel de bloqueio deve atender às seguintes exigências:
Não conter pontos de retenção
Não criar restrições ao fluxo
Prover boa vedação
Ter boa resistência ao desgaste
Figura 10 Formação de pontos pretos devido a
resfriamento excessivo da base do funil
(fonte: CAMDO)
Estes requisitos estão presentes no anel de bloqueio
representado na Figura 11.
R8
R1
R2
TP1
Canais de
resfriamento
R3
R4
TP2
R5
R6
TP3
Figura 11 Design do adaptador e do anel de bloqueio
R7
TP4
Fonte de
contaminação
Adaptador
B
A
Adaptador
D
O adaptador mostrado na Figura 11 foi projetado
para evitar pontos de retenção e restrições de fluxo,
as duas causas principais de degradação e problemas
ligados a esta área. Note que os requisitos são os
mesmos para adaptadores roscados como o da figura (utilizados em roscas pequenas – diâmetro < 40
mm) e parafusados (utilizados para roscas maiores).
O adaptador possui pequenas zonas cilindricas (A e
B) onde se liga ao cilindro e ao bico, para assegurar
um perfeito encaixe entre suas superfícies, mesmo
após pequenas usinagens.
As superfícies de encaixe (C) devem oferecer uma
boa vedação quando o bico ou adaptador forem
apertados e suficientemente resistentes para evitar
deformações. Além de sua função mecânica de
redução de diâmetro, o adaptador atua de modo a
isolar o bico termicamente da parte frontal do
E
C
H
G
F
Bico
As ranhuras (D) na ponta da rosca são generosamente
dimensionadas e o espaço (E) entre o anel de bloqueio
e a ponta da rosca é o suficiente para o fluxo de resina.
O assento do anel é cilíndrico nos pontos onde se une
tanto com a extremidade (F) como com a ponta da
rosca (G) para permitir um encaixe preciso destes
diâmetros e evitar pontos de retenção.
12
A ponta da rosca tem uma seção cilíndrica (H) que
se ajusta em um furo para suporte e alinhamento da
ponta rosca e do assento do anel.
Não havendo a disponibilidade deste recurso, deve ser
utilizado um design como o ilustrado na Figura 13.
Apesar de os bicos valvulados serem ocasionalmente
utilizados com o Delrin®, eles tendem a causar
retenções de resina, o que resulta em manchas
marrons ou gases, especialmente após a ocorrência
de algum desgaste nas partes móveis do bico. Por
motivos de segurança, estes bicos não são
recomendados para o Delrin®.
A ponta da rosca e o assento do anel devem ser
mais duros (aproximadamente 52 Rc) do que o anel
deslizante (44 Rc), pois é menos custoso substituir
o anel na ocorrência de desgastes. Sugere-se um
aço resistente à corrosão para a ponta da rosca.
Bico
Observação: Com um bico longo, o termopar B
deve ser posicionado no centro do bico e não em
sua parte traseira.
Assim como com outros polímeros semi-cristalinos,
o Delrin® pode apresentar escorrimento no bico
entre os ciclos caso o bico esteja muito quente, ou
pode se resfriar caso haja muita perda de calor para
o molde.
Figura 13 Bico de orifício cilíndrico, somente para
máquinas sem descompressão.
O design do bico mostrado na Figura 12 pode
resolver estes problemas. Devem ser considerados
os seguintes tópicos:
Resistência
1. A resistência (A) deve se estender o máximo
possível até à ponta do bico e cobrir, conforme
possível, a maior parte da superfície exposta.
Isto compensa qualquer perda de calor,
especialmente perda de calor para o molde.
2. A localização do termopar é importante. A
mesma figura mostra uma localização adequada (B).
3. É necessário que haja uma uniformidade de
temperatura, de modo que seja evitado o
superaquecimento local ou o resfriamento
prematuro.
4. Para impedir a degradação do polímero a
temperatura do aço não deve exceder 190°C.
5. A resistência do bico deve ter seu próprio
controlador independente de temperatura.
Poço do Termopar
Avaliação da qualidade do fundido
Apresentamos abaixo dois testes “rápidos e fáceis”
para avaliação da qualidade do fundido produzido.
Apesar de estar diretamente relacionado ao ajuste
de temperaturas, o resultado depende em grande
parte do design da unidade de injeção.
Teste de formação de espuma
O teste de formação de espuma é recomendado para
a determinação da qualidade da resina após a
plastificação, ou seja, testa a qualidade da resina e
da unidade de injeção.
A descompressão da rosca é freqüentemente
utilizada para controlar o escorrimento de material
ao utilizar bicos abertos. Este recurso encontra-se
disponível na maioria das máquinas.
Procedimento:
1. Quando a máquina estiver operando em seu ciclo
normal, interrompa-a após a dosagem por 3 minutos
para o Delrin® colorido (10 minutos para material
natural).
2. Purgue em velocidade baixa (para evitar espirros de
material quente) descarregando o material em um
recipiente e observe o material fundido por 1 ou 2
minutos. Então coloque o material fundido em um
balde com água.
3. Então recarregue a rosca e espere mais 2 minutos
(10 minutos para o material natural)
4. Repita a operação 2.
Figura 12 Bico de orifício cônico
Resistência A
Poço do Termopar B
Um material fundido instável (espuma) surge
durante a observação e flutua no balde. Um material
13
fundido estável permanece brilhante com uma
tendência de encolher durante a observação e
submerge no balde.
Repita a operação até que seja possível detectar
irregularidades no material purgado saindo pelo bico.
Se tais irregularidades aparecerem após menos de 3
operações de purga, o risco de apresentar material não
fundido é muito grande e deve ser solucionado
mediante o aumento da temperatura do cilindro,
redução do RPM da rosca ou do aumento da contrapressão. Se tais alterações aumentarem muito o tempo
de duração do ciclo, deve ser utilizada uma rosca com
um design mais adequado (veja a Tabela 4).
Se as irregularidades aparecerem após 3 operações de
purga, mas antes de 6, a situação é aceitável, porém
não há uma margem de segurança muito ampla.
Se aparecerem após 6 operações de purga, é uma
indicação de que há muito pouco risco de apresentar
material não fundido.
A resina que forma espuma rapidamente causa
depósitos no molde e acelera depósitos na rosca, o
que pode levar à contaminação por pontos pretos.
Esta técnica é útil para avaliar corantes não fornecidos pela DuPont (masterbatch, corantes líquidos).
O teste de formação de espuma pode, ainda, ser
utilizado para detectar algum problema da unidade
de injeção (por exemplo, problemas de resfriamento na
região do funil e conseqüente superaquecimento, temperatura excessiva do bico, pontos de retenção etc.).
Teste de material não fundido
O teste de material não fundido é recomendado
para avaliar a homogeneidade do fundido:
Moldes
As resinas de acetal Delrin® têm sido utilizadas em
muitos tipos de moldes, e geralmente os moldadores
possuem um grande conhecimento a respeito do projeto mais adequado. Os moldes para o Delrin® são basicamente os mesmos que para outros termoplásticos.
Os componentes típicos de um molde podem ser identificados na Figura 14.
Quando a máquina estiver operando em seu ciclo
normal, interrompa-a no final de um ciclo e
purgue uma injetada;
Carregue a rosca imediatamente com o volume
de injeção utilizado e purgue novamente;
Figura 14
Vista explodida do molde
Anel de Centragem
Bucha de injeção
Placa de Fixação Superior
Placa de Cavidade Parte Fixa (Placa “A”)
Coluna Guia
Bucha Guia
Placa de Cavidade Parte Móvel (Placa “B”)
Placa Suporte
Cavidade
Espaçador
Placa Porta Extratores
Pino de Retorno
Placa Impulsora
Pinos Extratores
Placa de Fixação Inferior
Extrator do Canal
Suporte do Extrator
Topes
14
Esta seção se concentra no projeto dos
componentes do molde que merecem considerações
especiais para a moldagem do Delrin® e podem levar
a uma produtividade mais alta e custos mais baixos.
Estes tópicos são os seguintes:
Facilidade de preenchimento Contrasaídas
Pontos de injeção
Saída de gases
Canais de alimentação
Manutenção
Câmaras quentes
A contração e outros aspectos relacionados ao
dimensionamento são abordados em:
“Considerações Dimensionais”.
Facilidade de preenchimento
A viscosidade do fundido é o principal fator que controla a
habilidade de uma resina preencher um molde. As resinas
de acetal Delrin® variam com relação à fluidez/viscosidade
a partir do Delrin® 1700, o de menor viscosidade, ou maior
fluidez, ao Delrin® 100 com a mais alta viscosidade ou menor fluidez. A viscosidade do Delrin® não diminui significativamente à medida em que se eleva a temperatura, ao contrário das resinas termoplásticas amorfas, tais como a resina
acrílica. O aumento da temperatura da massa não melhora a
capacidade do Delrin® em preencher uma seção delgada.
Além das propriedades da resina, as condições de moldagem e a espessura da peça determinam o comprimento de
fluxo percorrido pelo fundido. A Figura 15 mostra os comprimentos máximos de fluxo que podem ser previstos em
duas espessuras diferentes para as resinas de acetal Delrin®
Figura 15 Comprimento máximo de fluxo das
resinas de acetal Delrin®
como função da pressão de injeção. Estas comparações foram
efetuadas em um molde de fluxo em espiral de extremidade aberta sem restrição no ponto de injeção. Obstruções
no percurso do fluxo, tais como alterações repentinas na
direção ou machos, podem reduzir significativamente o
comprimento de fluxo.
Pontos de Injeção
Os pontos de injeção em um molde exercem um papel
muito importante no sucesso ou no fracasso da moldagem.
A localização, o tipo e as dimensões do ponto de injeção são
fatores importantes para que se tenha um recalque eficiente.
Evidentemente, o design é diferente daquele utilizado para a
moldagem de materiais amorfos. Neste caso o fluxo deve
ser interrompido o mais rápido possível após o preenchimento da cavidade para evitar uma super-compactação e
rechupes. Com materiais cristalinos, a localização, o design
e as dimensões do ponto de injeção devem ser de tal forma
a permitirem um fluxo contínuo durante TODA a fase de
recalque (tempo de recalque – veja pág. 28).
Localização do ponto de injeção
Como regra geral, quando uma peça não apresentar espessuras de parede uniformes, o ponto de injeção deve estar localizado na seção mais espessa. A observação deste princípio
básico é muito importante para a se obter um recalque
eficiente e, portanto, peças com melhores propriedades
mecânicas, estabilidade dimensional e aspecto superficial.
Evidentemente, toda restrição ao fluxo do fundido deve ser
evitada entre o ponto de injeção e as outras áreas da peça.
O ponto de injeção tem o mesmo efeito que um entalhe,
fragilizando a peça, e também pode acumular tensões residuais na região ao seu redor. Por este motivo o ponto de
injeção não deve ser localizado em áreas sujeitas a impactos
ou flexão. Da mesma forma a posição do ponto de injeção
deve evitar a formação de linhas de emenda em zonas críticas.
O ponto de injeção deve ser localizado de tal forma a permitir que o ar seja expulso em direção à linha de abertura do
molde ou do pino extrator – onde possam estar localizadas as
saídas de gases. Por exemplo, um tubo fechado tal como a tampa
de uma caneta deve ter um ponto de injeção no centro da
extremidade fechada, de modo que o ar possa ser expulso
através da linha de abertura. Um ponto de injeção na base provoca
o aprisionamento de gases no lado oposto, próximo à extremidade fechada. Quando linhas de emenda forem inevitáveis,
por exemplo, ao redor de insertos, deve existir uma saída
de gases de modo a evitar a fragilização da peça ou defeitos
visuais. Recomendações específicas para saídas de gases
são apresentadas posteriormente nesta seção.
Outra consideração ao escolher a melhor localização do
ponto de injeção para o Delrin® está relacionada à aparência
superficial. Manchas ao redor do ponto de injeção ou linhas
de fluxo são minimizadas localizando o ponto de injeção de
tal forma que o material, ao entrar na cavidade, vá de encontro a uma parede ou um macho. Uma localização central
do ponto de injeção é freqüentemente necessária para controlar a simetria de engrenagens e de outras peças circulares críticas.
15
Pontos de injeção múltiplos, normalmente dois ou quatro,
são utilizados quando há um orifício central e se quer evitar
um ponto de injeção em diafragma de difícil remoção.
Figura 16
Vista esquemática dos tipos mais
comuns de ponto de injeção
Ponto de injeção em
diafragma
Design do ponto de injeção
Conforme mencionado acima, para os materiais cristalinos
tal como o Delrin®, a espessura do ponto de injeção ou seu
diâmetro (para pontos de injeção capilares ou submarinos)
determina o tempo de solidificação e, portanto, se é possível
recalcar a peça (compensar a redução de volume devido à
cristalização) e manter a pressãodurante a solidificação.Para
um material específico, o ponto de injeção deve permanecer
aberto até que a densidade da peça seja máxima. A espessura
(ou diâmetro) do ponto de injeção deve ser de 50-60% a
espessura da parede adjacente ao ponto de injeção. A largura
do ponto de injeção deve sempre ser igual ou maior que a
espessura do mesmo e seu comprimento deve ser o menor
possível, nunca excedendo 0,8 mm. A área do ponto de injeção da peça não deve estar sujeita a tensões de flexão durante a sua utilização. Geralmente os impactos são responsáveis pela ocorrência de quebras na área do ponto de injeção.
Ponto de
injeção
em leque
Ponto de injeção direto
Ponto de injeção capilar
Ponto de
injeção na
extremidade
Ponto de
injeção em anel
Ponto de injeção
em lâmina
Ponto de injeção
submarino
Os tipos mais comuns de ponto de injeção
encontram-se resumidos na Figura 16.
PONTO DE INJEÇÃO EM DIAFRAGMA: Ponto de
injeção circular utilizado para preencher uma única cavidade simétrica. As vantagens são a redução da formação
de linha de emenda e melhor preenchimento. Entretanto
para a remoção do canal a peça deve ser usinada.
PONTO DE INJEÇÃO DIRETO: O ponto de injeção
alimenta diretamente a cavidade do molde sem canais
de alimentação. Este design pode freqüentemente levar a
defeitos superficiais provenientes do bico (resfriamento
prematuro, material frio, casca de laranja, ar preso, etc..)
PONTO DE INJEÇÃO NA EXTREMIDADE: Tipo
usual de ponto de injeção com molde de duas placas.
Este canal não é auto extraível.
PONTO DE INJEÇÃO EM LEQUE: Utilizado para
aumentar a frente de fluxo. Normalmente se utiliza este
design para reduzir a concentração de tensões na área do
ponto de injeção. Pode-se prever um menor empenamento das peças ao utilizar este tipo de ponto de injeção.
PONTO DE INJEÇÃO CAPILAR: Utilizado com moldes de três placas. A peça é separada automaticamente.
PONTO DE INJEÇÃO EM ANEL: Veja PONTO
DE INJEÇÃO EM DIAFRAGMA.
PONTO DE INJEÇÃO SUBMARINO: Um tipo de
ponto de injeção na extremidade onde a entrada para a
cavidade não se encontra localizada na linha de
fechamento do molde. Utilizada para separar o canal
da peça em um molde de duas placas.
Figura 17
Detalhes de ponto de injeção na
extremidade típico para o Delrin®
Vista Lateral
Canal de alimentação
1,2 T
Z = Máx. 0,8 mm
x=0,5T
T
Detalhes de ponto de injeção na extremidade típico
para o Delrin®, veja na Figura 17.
16
T = Espessura da Peça
A Figura 18 mostra detalhes de ponto de injeção submarino adequado para o Delrin® (lado esquerdo).
O design do lado direito não é adequado para polímeros
cristalinos e causaria problemas com o Delrin®.
Critérios de projeto:
Localizar o ponto de injeção na seção mais
espessa da peça.
O diâmetro do ponto de injeção “d” deve ser de,
pelo menos, metade da espessura da peça. O
comprimento deve ser inferior a 0,8 mm para
impedir uma solidificação prematura do ponto de
injeção durante a fase de recalque.
O diâmetro inscrito “D” do canal adjacente ao
ponto de injeção deve ser de, no mínimo, 1,2
vezes a espessura da peça.
Para que as peças moldadas com o Delrin® possam
apresentar as melhores propriedades físicas, os canais
de alimentação próximos ao ponto de injeção devem
ter, pelo menos, um diâmetro inscrito de 1,2 vezes a
espessura “T” da peça.
Figura 18 Detalhes de projeto de ponto de injeção
submarino adequado para o Delrin® (esquerda).
O da direita não é adequado para polímeros
cristalinos como o Delrin®.
D1
30°
d
O ponto de injeção mostrado ao lado direito da
Figura 18 não é recomendado para materiais cristalinos tais como o Delrin®, porque uma seção cônica
leva a cristalização antes da completa atuação da
pressão de recalque na peça. Isto resulta em baixa
performance mecânica e contração descontrolada.
D
T
A Figura 19 mostra os detalhes de um projeto de ponto
de injeção para um molde de “três placas”, adequado
para o Delrin® (à esquerda), em comparação com um
tipo similar não recomendado para materiais cristalinos.
Os critérios de projeto descritos acima também são
aplicáveis para este tipo de ponto de injeção.
Observação: As restrições ao redor do extrator do
canal podem levar a uma compactação incompleta da
peça. Assim sendo, o diâmetro “D1” na Figura 19
deve ser, pelo menos, igual ao diâmetro “D”.
Figura 19 Detalhes de projeto de ponto de injeção para
moldes de “três placas” adequado para o
Delrin® (lado esquerdo). O do lado direito não
é adequado para polímeros cristalinos e
causaria problemas com o Delrin®. *O
comprimento do canal deve ser <0,8 mm.
2°
D1
*
D
Sistema de canais de alimentação
d
Diretrizes
As diretrizes chave a serem observadas ao projetar
um de canal de alimentação são as seguintes:
a. os canais devem permanecer abertos até que as
cavidades estejam completamente preenchidas e
compactadas;
b. os canais devem ser suficientemente grandes para
se atingir um fluxo adequado e perda mínima de
pressão sem superaquecimento;
c. o tamanho e comprimento dos canais devem ser
mantidos no mínimo necessário para atender as
diretrizes anteriores.
Para o caso de peças muito delgadas, este canal não
pode ter uma espessura menor que 1,5 mm.
A espessura do canal de alimentação normalmente
aumenta a cada mudança na direção de fluxo a partir
da cavidade, conforme mostra o exemplo na Figura 20.
Figura 20 Espessura correta do canal de alimentação
para um molde de oito cavidades
Cada um destes fatores pode afetar a qualidade e custo
das peças moldadas. O item (a) deve ser considerado
como o mais crítico.
A seção transversal dos canais de alimentação é,
em muitos casos, trapezoidal o que representa uma
compensação prática em relação à seção ideal (totalmente circular). A seção transversal efetiva do canal
de alimentação é, neste caso, o diâmetro completo
de um círculo inscrito.
T
ø3= D1
ø2= D1 + 0,5 mm
ø1= D1 + 1 mm
17
No caso de moldes com múltiplas cavidades (≥ 16
cavidades) o chamado “efeito espiral” pode ocorrer
nas cavidades “internas” do layout (veja, por exemplo,
a Figura 24), devido ao superaquecimento do material fundido nos canais de alimentação, causado por
cisalhamento localizado. Para minimizar efeitos
negativos tais como defeitos superficiais ou depósito de
resíduos no molde, o cisalhamento deve ser reduzido
pela utilização de dimensões adequadas nos canais.
Molde de uma cavidade
A configuração mais simples de um canal para um molde
de cavidade simples é o ponto de injeção direto (veja a
Figura 21, lado esquerdo). Neste caso, entretanto, é
necessário ter um “poço frio”, diretamente na peça o que
acarreta problemas superficiais e baixas propriedades mecânicas nesta região. A solução ideal é então “interromper
o fluxo” conforme o indicado na Figura 21, à direita.
Layout do canal de alimentação
Para moldes com múltiplas cavidades, tratando-se de
peças com pequena espessura (≤ 1 mm), o projeto de
canais de alimentação deve ser realizado detalhadamente
incluindo a execução de uma análise do fluxo de material.
Um layout perfeitamente balanceado (com o mesmo
comprimento de fluxo entre a bucha de injeção e cada
uma das cavidades) pode ser obtido mais facilmente se
a quantidade de cavidades for um número par. Veja o
exemplo de um molde com 16 cavidades na Figura 22
com canal de alimentação balanceado (à esquerda) e
não balanceado. Um layout perfeitamente balanceado
pode ser impraticável e caro.
Bico e bucha de injeção
Os diâmetros do bico e da bucha de injeção estão
diretamente ligados com as dimensões da peça e dos
canais de alimentação. O projetista deve primeiro
decidir se há ou não necessidade da bucha.
Caso a bucha seja necessária, pode ser selecionado um
design tal como o mostrado na Figura 25, o qual por
inúmeras vezes comprovou ser o mais eficaz com
materiais cristalinos tal como o Delrin®. Devido à sua
forma cilíndrica é fácil de ser usinado e polido, permite
buchas com grandes diâmetros e é de fácil extração
devido à alta contração. As diretrizes para as dimensões
são as seguintes:
um diâmetro de bucha Ø1 pelo menos igual ao
diâmetro de um círculo inscrito no canal de
alimentação principal;
um diâmetro do bico “DN1” igual a Ø1 menos 1 mm.
Quando um sistema de canal de alimentação não balanceado for selecionado, o layout mostrado na Figura 23
(à esquerda) pode apresentar mais riscos de problemas
de qualidade. O fluxo tende a parar ao atingir os primeiros pontos de injeção devido à restrição e o material
começa a se cristalizar. Então, à medida em que o canal
for sendo preenchido a pressão aumenta e a frente de
fluxo fria, que começou a se acumular, é empurrada
para dentro da cavidade.
Para reduzir este risco, a solução mostrada na Figura 23
(à direita) é recomendada. Nesta configuração a frente
fria de fluxo tende a permanecer confinada em cada
um dos poços frios.
Figura 23 Exemplos de molde de 16 cavidades não
balanceado. A solução à direita dispõe de
poços frios para coletar as frentes frias de fluxo.
Figura 21 Ponto de injeção direto (à esquerda) e ponto
de injeção indireto para interromper o fluxo
(à direita), em molde de uma cavidade
Figura 24 Exemplo do “efeito espiral” em um molde de
32 cavidades. As cavidades 11, 14, 19 e 22 são
preenchidas primeiro e podem apresentar
defeitos superficiais e depósitos no molde.
Figura 22 Sistemas de canal de alimentação balanceado
(à esquerda) e não balanceado (à direita) em
um molde com 16 cavidades
8
1
16
14
11
9
17
19
22
24
32
18
25
Caso o projetista selecione um design sem bucha,
é possível que seja necessário um bico longo,
conforme o mostrado na Figura 26 para um
equipamento de 2 placas, e na Figura 27 para um
equipamento de 3 placas. Novamente, as dimensões
são proporcionais às dimensões da peça e dos
canais de alimentação (diretriz: diâmetro do bico
“DN1” igual ao diâmetro de um círculo inscrito no
canal de alimentação principal menos 1 mm).
Figura 25 Design da bucha e bico normalmente utilizados
com o Delrin®. As dimensões são proporcionais às
dimensões da peça e dos canais de alimentação.
D N2
D N1
Ø1
Figura 26 Exemplo de um design para bico sem bucha
utilizado com moldes de 2 placas. Lembre-se de
que para o Delrin® a temperatura do bico não deve
exceder 190°C.
D N2
A seguir é apresentada uma revisão das recomendações
chave correlacionadas com o sistema de bucha e canais
de alimentação. Esta revisão pode ser utilizada como um
checklist para verificação rápida de seus respectivos projetos.
1. Preferência pela bucha cilíndrica: veja a Figura 25
e Figura 28-1.
2. Retentor do canal para molde de 2 placas: veja a
Figura 28-2.
3. Poço frio para molde de 3 placas: veja a Figura 28-3.
4. Divisores de fluxo perpendiculares com poços
frios a cada divisor, veja a Figura 28-4.
5. Em moldes de 3 placas o retentor do canal não
deve causar restrições do fluxo, veja a Figura 28-5.
6. Dimensões do canal de alimentação:
– Para peças com espessura > 1,5 mm, siga as regras
gerais para os polímeros cristalinos (Figura 20);
– Para peças mais delgadas e moldes com diversas
cavidades, deve ser realizada uma análise de fluxo
para selecionar dimensões que evitem um
cisalhamento acentuado.
7. Os canais de alimentação devem ser adequadamente providos de saídas de gases, consulte a
Figura 28-6 e 30.
8. Recomenda-se canais balanceados (veja a Figura 24).
9. Para peças delgadas e múltiplas cavidades, os canais
de alimentação não balanceados podem ser aceitáveis.
Entretanto, as peças nunca devem ser diretamente
alimentadas pelo canal principal (veja a Figura 23).
D N1
Figura 28 Regras chave para o design da bucha de
injeção e canais de alimentação para um
molde de 2 placas (parte superior) e um
molde de 3 placas (parte inferior).
5 mm
1
Figura 27 Exemplo de um design para bico sem bucha
utilizado com moldes de 3 placas. Lembre-se de
que para o Delrin® a temperatura do bico não deve
exceder 190°C.
4
2
6
Saída
de Gases
D N2
DSP 1
2°
D N1
3
5 mm
19
5
6
Este comportamento de um material cristalino
pode envolver o risco de:
Escorrimento no ponto de injeção, com conseqüentes
problemas de acabamento superficial e deformação.
Molde de câmara quente para
polímeros cristalinos
Comentários preliminares
Esta seção inclui todos os tipos de câmaras quentes,
buchas quentes, e moldes sem canais. A descrição não tem
por objetivo recomendar nenhuma marca comercial ou
sistema, mas apenas mostrar o comportamento e necessidades dos polímeros cristalinos em tais equipamentos.
Entupimento do ponto de injeção por material solidificado, partículas sólidas que são empurradas para
dentro das cavidades, com conseqüentes problemas de
defeitos superficiais e menor desempenho mecânico.
A melhor maneira de se prevenir contra estes
problemas é a utilização de SUB-CANAIS FRIOS.
Uma dúvida que freqüentemente aparece é a de
quando utilizar moldes de câmara quente com
polímeros cristalinos tal como o Delrin®. Este é um
assunto muito controverso. A escolha depende de
muitos fatores e, particularmente, da qualidade
necessária, ou seja, do desempenho mecânico,
aspecto superficial, porcentagem de refugo.
Figura 29 Comportamento de amolecimento/fusão
de polímeros amorfos e cristalinos.
Status
Todos estes moldes oferecem a vantagem óbvia de necessitarem de menos material fundido, sem (ou muito pouco)
material a ser recuperado e ciclos mais curtos. Por outro
lado são mais dispendiosos e mais pesados; precisam de
mais manutenção e operadores mais qualificados que os
moldes convencionais. Além disto, se não forem projetados
adequadamente o aquecimento necessário para operá-los
poderia se espalhar para todas as partes do molde podendo,
de fato, causar um aumento no tempo de ciclo.
Um método é avaliar o aumento previsto de produtividade
comparado a moldes convencionais. Se for menor que 25%,
é mais interessante selecionar um molde de 3 placas pois este
é mais barato quanto à construção, preparação e operação.
O ponto de equilíbrio de aproximadamente 25%
aplica-se a sistemas completos de câmara quente;
para outros moldes (com bucha aquecida e subcanais
frios) o ponto de equilíbrio é muito mais baixo.
Controle térmico de moldes de
câmara quente
O controle térmico e o caminho do fluxo são muito
importantes para os moldes com câmara quente.
Deve ser verificado se um ajuste relativamente baixo
de temperatura (≤190°C) permite um fluxo livre do
material, sem pontos de retenção.
O motivo é que, devido à viscosidade do polímero,
seu fluxo é sempre laminar. Isto significa que o material
permanece em contato com o aço da parede da câmara
quente, e o tempo de residência é muito longo. No caso
do Delrin®, para se evitar a degradação térmica com
tempos prolongados, a temperatura do aço nunca
deve exceder os 190°C. Se o material se solidificar na
câmara quente nesta temperatura, então o sistema deve
ser modificado no sentido de melhorar o isolamento térmico e a distribuição de calor, possibilitando a eliminação
de pontos frios. A degradação pode resultar em problemas
superficiais, odor, pintas negras e depósito no molde.
Injeção direta versus subcanais frios
para polímeros cristalinos
Ao projetar um molde de câmara quente para polímeros
cristalinos, deve ser previsto que a injeção direta com
câmaras quentes é mais difícil com polímeros cristalinos do que com amorfos. A diferença está do comportamento do fundido destes dois tipos de polímeros.
Um material amorfo apresenta um amolecimento gradual
acima da Tg do estado sólido para o estado fundido,
permitindo uma ampla faixa de temperaturas e viscosidades
de processamento. De fato, à medida em que a temperatura
aumenta acima da Tg (veja a Figura 29) um polímero
amorfo (curva “A”) seria mais adequado primeiramente à
termoformação (“T”), em seguida moldagem por sopro
(“BM”) e finalmente à moldagem por injeção (“IM”).
Conclusões
Com os polímeros cristalinos tal como o Delrin®,
recomendamos o seguinte:
Uma diminuição mínima de 25% de custo
teórico deve ser prevista antes de se considerar
uma câmara quente.
Deve haver a disponibilidade de operadores e
ferramenteiros altamente qualificados para
manutenção de moldes.
De forma contrária, a Tg normalmente exerce um efeito
limitado ou desprezível sobre a estrutura dos polímeros
cristalinos que permanecem no estado sólido acima da Tg.
Após a temperatura Tm, os polímeros cristalinos amolecem
rapidamente e passam para o estado fundido (curva “C”).
20
Utilizar subcanais frios, nunca injeção direta.
Utilizar Delrin® da série P.
Qualquer temperatura na câmara quente não deve
exceder os 190°C.
Evitar a utilização de moldes de câmara quente se
não forem aceitos defeitos superficiais e for
necessário um alto desempenho mecânico da peça.
Evitar a utilização de câmaras quentes para
grades tenazes.
Saídas de gases
O sistema de saídas de gases para a moldagem do Delrin®
é especificamente importante, e uma atenção especial
deve ser dedicada a este ponto durante o projeto do
molde e seu tryout inicial. Esta atenção é necessária
porque a queima das peças causada por uma saída de
gases inadequada não é facilmente observada com o
Delrin®. Com outras resinas, a saída de gases deficiente
resulta em um ponto escurecido e queimado na peça.
Com o Delrin®, entretanto, pode não haver qualquer
marca visível ou apenas uma marca branca
imperceptível.
Os problemas de saída de gases com as resinas de acetal
Delrin® podem se tornar mais evidentes pulverizando a
cavidade com hidrocarbonetos (querosene) imediatamente
antes da injeção. Se a saída de gases for deficiente, os
hidrocarbonetos causam marcas pretas onde o ar estiver
confinado. Esta técnica é especificamente útil para a
detecção de saídas de gases deficientes em moldes com
múltiplas cavidades. Uma fonte eficiente de pulverização
de hidrocarbonetos é um protetivo contra oxidação.
no cilindro de injeção, que geram quantidades de gás
além do normal. Uma alta velocidade de injeção
também pode agravar estes problemas. As medidas
corretivas para os problemas de depósito em moldes
encontram-se relacionadas no “Guia de Solução de
Problemas”.
A saída de gases normalmente ocorre através da
linha de abertura do molde, sendo possibilitada por
canais usinados na placa da cavidade e insertos.
Em alguns casos, as saídas de gases podem ser localizadas
ao redor de um pino extrator. Este tipo de saída de gás
também pode ser melhorado pela usinagem de faces planas
no pino e aliviando a saída após uma pequena distância.
Saídas de gases localizadas em pinos que não se movem
com o sistema de extração tendem a entupir e deixam de
funcionar adequadamente após um curto período de tempo.
A saída de gases nos canais de alimentação é útil para
a redução da quantidade de ar que deve ser eliminada
pelas cavidades. Como as rebarbas não são críticas no
canal de alimentação, estas saídas de gases podem ser
levemente mais profundas que as saídas de gases das
cavidades, por exemplo, 0,06 mm.
Os desenhos na Figura 30 mostram as dimensões recomendadas para as saídas de gases em moldes para o Delrin®.
Observação: Durante a manutenção do molde, a profundidade e/ou deformação das saídas de gases devem ser cuidadosamente verificadas. As saídas de gases devem ser modificadas se sua profundidade for menor que 0,01-0,015 mm.
Figura 30 Disposição de saídas de gases recomendada
para peça e sistema de alimentação.
As saídas de gases devem estar localizadas nos
seguintes pontos:
na extremidade de qualquer canal de alimentação;
qualquer união de frentes de fluxo, onde o ar possa
estar confinado, resultando em uma linha de emenda.
Somente a AUSÊNCIA de saída de gases, juntamente
com velocidades de injeção excessivas, causam a corrosão
do molde na região das linhas de emenda com o Delrin®
(efeito Diesel). As saídas de gases inadequadas dos
moldes para Delrin® podem causar um acúmulo gradual
de depósito no molde onde as saídas deveriam estar
localizadas e em fendas do molde através das quais
ocorre uma saída de gases limitada. Estes depósitos são
compostos por um material sólido branco formado a
partir do gás gerado durante a moldagem normal. Um
bom sistema de saídas de gases permite que este gás
escape juntamente com o ar das cavidades.
A saída de gases deficiente pode, ainda, reduzir as
propriedades físicas nas linhas de emenda.
Os problemas relacionados com saídas de gases podem se
agravar pela alta temperatura do fundido, tempo de residência
longo, ou por áreas de retenção (pontos mortos)
21
L ≤ 0.8 mm
W > 2 mm
D < 0.03 mm
* = 0.3 mm
Contrasaídas
Cantos Vivos
As sugestões gerais para a extração de peças com
contrasaídas em resinas de acetal Delrin® são:
A peça com contrasaída deve poder dilatar-se ou
contrair-se, ou seja, a parede da peça oposta à
contrasaída deve estar solta do molde ou macho
antes da extração.
A contrasaída deve ser arredondada e com
arestas que permitam o deslizamento fácil sobre
a superfície do molde, para minimizar a concentração de tensões durante a ação de extração.
Deve-se proporcionar uma área de contato adequada entre o extrator e a peça para evitar a
penetração da peça ou a deformação de seções
de paredes delgadas durante a extração.
A duração do ciclo de moldagem e, especificamente, o tempo de recalque deve ser otimizado
para evitar a contração excessiva nas contrasaídas
internas. A peça deve ser suficientemente rígida,
porém sem causar emperramento em função de
contração excessiva em torno dos pinos que
formam uma contrasaída interna. A extração de
peças com contrasaídas no diâmetro externo é
facilitada pela contração de moldagem.
Temperatura do molde maior, que mantém a
peça mais quente e mais flexível, pode facilitar a
extração de uma peça com contrasaídas.
Geralmente, as peças de acetal Delrin® podem
ser moldadas com contrasaída máxima de 5%.
O cálculo de contrasaídas é ilustrado na Figura 31.
A dimensão permissível para contrasaídas varia tanto
com a espessura como com o diâmetro.
Uma das maiores causas de falha das peças de plástico
são os cantos vivos internos. Um canto vivo em uma
peça atua como um entalhe, cuja ruptura se inicia com
pouca energia. O gráfico na Figura 32 mostra o efeito
do raio do entalhe na resistência ao impacto de corpos
de prova moldados em dois grades de Delrin®.
Observe que os entalhes foram moldados (simulação de
vida real e não usinado como requerido pelo método Izod).
A partir deste gráfico pode-se observar que um aumento
do raio interno de curvatura de 0,01 (aproximadamente
um canto vivo) para 0,2 mm dobra a resistência ao impacto.
Observe também que os cantos vivos não são
desejáveis em peças plásticas porque são um fator
de contribuição importante no empenamento.
Projeto de Nervuras
Muito freqüentemente, as peças nervuradas têm melhor
desempenho em termos de tempo de ciclo, propriedades
mecânicas e empenamento do que peças muito espessas,
inadequadamente compactadas. É economicamente
impossível compactar seções acima de 6 – 8 mm de
espessura durante todo o período de cristalização
(solidificação: consulte a Figura 40 para tempo de
recalque em função da espessura da peça). Entretanto,
uma nervura mal projetada também pode causar defeitos,
como rechupes. As dimensões recomendadas para
nervuras são mostradas na Figura 33. Observe que o
raio na base da nervura não deve ser muito pequeno para
preservar a tenacidade da peça (consulte a Figura 32).
Linhas de emenda
Linhas de emenda ocorrem onde duas frentes de
fluxo de material fundido se encontram. A posição
da linha de emenda pode ser definida por injeções
incompletas, ou por simulações de fluxo (se o molde
ainda não existe). Se o molde possui saídas de gases
adequadas (consulte a página 21), a resistência da
linha de emenda deve ser de pelo menos 80 – 90%
do valor de resistência nominal da resina.
Figura 31 Cálculos para % de contrasaídas (B – A) / B ≤ 5%
Dois parâmetros são importantes para otimizar a
resistência da linha de emenda:
1- Tempo de recalque otimizado, para garantir a
soldagem das frentes de fluxo sob pressão (para o
tempo de recalque correto, consulte a pág 28);
2- Taxa de preenchimento (velocidade de injeção)
otimizada, que depende da espessura da peça (aproxi
madamente 1 segundo por mm de espessura de peça).
Rebaixos internos
A Figura 34 mostra a resistência da linha de emenda de
um corpo de prova de 4 mm de espessura em Delrin® 100,
com pontos de injeção em ambas as extremidades. Tanto a
resistência à tração como a tenacidade são seriamente
afetadas se o tempo de preenchimento não é otimizado.
Rebaixos externos
22
Figura 32
Manutenção do Molde
Resistência ao impacto em função do
raio do entalhe moldado
Como regra geral, os moldes para o processamento de
Delrin® exigem o mesmo cuidado que os utilizados para
o processamento de outros materiais termoplásticos. A
limpeza do molde e a aplicação de uma solução antioxidante é geralmente adequada após a produção.
Manutenção das saídas de gases
Em razão da natureza crítica das saídas de gases, suas
dimensões devem ser verificadas durante a manutenção
de rotina. Sua profundidade e/ou deformação devem ser
cuidadosamente verificadas. As saídas de gases devem
ser modificadas se as profundidades forem menores do
que 0,01 mm a 0,015 mm. Qualquer deformação que
bloqueie as saídas deve ser retificada.
Limpeza do Molde
Figura 33
Figura 34
Dimensões de nervuras sugeridas
conforme a espessura da parede
Resistência à tração (escala esquerda) e
impacto Izod sem entalhe (escala direita)
do corpo de prova de Delrin® 100, 4 mm
de espessura, com pontos de injeção em
ambas as extremidades com tempos de
preenchimento diferentes
Dependendo do tipo de depósito, o procedimento de
limpeza é o seguinte:
Depósito branco
O depósito branco é conhecido como “depósito P”,
que ocorre em razão do acúmulo de paraformaldeído.
Este depósito pode ser removido com o álcool benzílico ou isopropanol. A limpeza freqüente da ferramenta com estes solventes, durante a moldagem,
previne o acúmulo do depósito P.
Depósito translúcido ou colorido
Este depósito é conhecido como “depósito S”. É
normalmente observado próximo do ponto de
injeção (no caso de cisalhamento excessivo do
material), nos pinos ou próximo de pontos quentes.
O uso de pontos de injeção com menor “cisalhamento” (consulte as recomendações de projeto para
pontos de injeção) ou temperatura do molde mais
uniforme elimina ou reduz tremendamente a
formação deste depósito. Pode ser removido com
limpadores químicos alcalinos comerciais. A
eficiência do agente de limpeza pode ser
melhorada com banho ultra-sônico.
Processo de Injeção
A moldagem por injeção da resina de acetal Delrin®
é similar à moldagem de outras resinas termoplásticas.
As aplicações de engenharia para as quais o Delrin®
é usado, contudo, freqüentemente exigem rígidas
especificações quanto à resistência, dimensões e
aspecto superficial, de tal forma que o controle da
operação de injeção se torna mais crítico.
Os assuntos discutidos nesta seção incluem
sugestões para:
Procedimentos de partida e parada, precauções
de manuseio.
Condições de operação para o Delrin®.
Técnicas para a ótima produtividade por injeção.
23
rosca na posição avançada e, então, desligar as
resistências. Para máquinas pequenas deixe a rosca
na posição avançada e desligue as resistências.
Procedimentos de Partida e
Parada
Partida com mudança da resina
O procedimento de partida sugerido para o Delrin®
é destinado a evitar o superaquecimento da resina e
a contaminação da unidade de injeção com material
de produções anteriores.
Parada quando uma nova partida com
uma outra resina está planejada
Corte a alimentação e continue injetando até que o cilindro esteja vazio. Faça a purga com poliestireno cristal,
deixe a rosca na posição avançada e desligue as resistências.
Para partir uma máquina que contenha uma outra
resina, a unidade de injeção deve ser purgada com
poliestireno cristal até que o cilindro e outras zonas
de alta temperatura tenham sido limpas. Isto pode,
normalmente, ser feito com temperaturas do
cilindro na faixa de 210 - 250º C, desde que
apropriado para o material anterior. O bico é
bastante difícil de se limpar com a purga, porque o
fluxo laminar nesta área leva à formação de uma
camada de polímero no metal (o que também é
verdade para as câmaras quentes). É recomendado,
portanto, que se desligue a resistência do bico,
remova-o e que o mesmo seja limpo para a
remoção de todos os traços do polímero anterior e,
somente então, o bico deve ser remontado. A temperatura do cilindro deve ser ajustada para aproximadamente 215º C, e a temperatura do bico para
190º C. Quando tanto a temperatura do cilindro
como a do bico atingirem as temperaturas
especificadas, o Delrin® pode ser carregado no funil
de alimentação.
Interrupção temporária
Uma máquina de moldagem com Delrin® no cilindro,
sob temperaturas de moldagem, não pode permanecer
inativa. O tempo máximo de residência no cilindro, sob
condições normais de moldagem, é 10 minutos para
material colorido e 20 minutos para material natural.
Após estes períodos, pode ocorrer a degradação da resina.
Se, durante a interrupção temporária, o tempo de
residência no cilindro atingir os limites acima, corte
a alimentação, esvazie o cilindro e deixe a rosca na
posição avançada. A temperatura do cilindro deve
ser reduzida para aproximadamente 150º C (nesta
temperatura o Delrin® permanece estável até mesmo
por uma parada de fim de semana).
Como agir quando as resistênicas do bico
falham
Afaste a unidade de injeção e corte a alimentação.
Se o bico ainda está aberto, siga os procedimentos
normais de parada. Se o bico está entupido, aqueça-o
com um maçarico para fundir o material solidificado
internamente e em seguida, faça a purga.
Nota de segurança: Embora o poliestireno seja
quimicamente compatível com o Delrin®, o
Policloreto de vinila (PVC), mesmo que em
baixíssimas quantidades, não é. Contaminação do
Delrin® com este material causa um odor
desagradável ou mesmo um escape violento de
gases do cilindro.
Partida após parada de emergência
Um procedimento diferente deve ser seguido após uma
parada de emergência devido a queda de energia ou outras
causas. Nessa situação, a rosca pode estar carregada com
Delrin® resfriado lentamente e exposto a altas temperaturas
por tempo prolongado. A rosca pode, inclusive, estar
recuada, com uma grande quantidade de Delrin® na parte
frontal. Para eliminar os gases de resina que pode estar
degradada, é essencial que o bico seja aberto e aquecido à
temperatura de operação e que o material nesta área seja
totalmente fundido antes que o cilíndro atinja as temperaturas de trabalho. As zonas do cilíndro devem ser
aquecidas a uma temperatura intermediárea, abaixo do
ponto de fusão do Delrin® e a máquina deve estabilizar-se
nesta temperatura. Temperaturas de 150°C - 175°C são
recomendadas. Depois que todas as zonas tenham se
estabilizado nesta temperatura por 30 minutos, as temperaturas do cilindro devem ser aumentadas para 195°C. Tão
logo o Delrin® seja fundido, deve ser realizada a purga
com Delrin® “novo”. A resina purgada degradada deve ser
colocada em um recipiente com água, ainda quente, caso
seja exalado odor. Após esta purga, as temperaturas do
cilindro podem ser ajustadas para os valores normais de
processo.
Partida com o cilindro contendo
Delrin®
Após um procedimento de parada seguro, a rosca
e o cilindro devem estar essencialmente vazios.
Para a nova partida, as temperaturas do bico e
do cilindro devem ser ajustadas em 190º C para
pré-aquecer o cilindro e a resina. Quando o
cilindro atingir a temperatura ajustada, certifique-se
de que o bico está aberto e aumente a temperatura
do cilindro para os valores normais de operação.
Quando todas as temperaturas estiverem na faixa
de operação, o funil de alimentação pode ser
aberto e a moldagem pode ser iniciada, após
uma breve purga com Delrin®.
Parada quando uma nova partida com
Delrin® está planejada
Corte a alimentação e continue injetando até que o
cilindro esteja vazio. Para máquinas grandes (com
diâmetro de rosca acima de 40 mm) é recomendado
purgar o cilindro com poliestireno cristal, deixar a
24
Condições de operação para o
Delrin® - Ajustes de temperaturas
Figura 35
Introdução
O propósito básico da unidade de injeção é fornecer
ao molde a quantidade necessária de material
fundido homogêneo (sem material não fundido ou
degradado). As regras para a construção da unidade
de injeção para a moldagem de um material
cristalino foram apresentadas em“Máquina de
Moldagem por Injeção”. As regras para os ajustes
são apresentadas a seguir.
Perfil de temperaturas do cilindro em função
do tempo de residência para determinada
temperatura recomendada do fundido.A
temperatura do bico recomendada é 190º C
para todos os grades de Delrin®
Tempo de residência
< 3 min
225
220
Temperatura
recomendada do
fundido
3 ÷ 5 min
215
195
Nota: Dois métodos aproximados, mas práticos, para
avaliar a presença de material não fundido e degradado
foram descritos na pág. 13 e podem ser usados aqui.
> 5 min
180
A resina de acetal Delrin® é um polímero cristalino
com um ponto de fusão de 177ºC. Para a maioria dos
tipos de Delrin® a faixa de temperatura mais adequada
é de 215º C ± 5º C*, medida com pirômetro de agulha
no material fundido. A quantidade de calor necessária
para aquecer e fundir o Delrin® é fornecida pelo
cisalhamento (devido à rotação da rosca) e a
manutenção da temperatura por condução no cilindro
aquecido (transferência de calor lenta em razão das
características isolantes dos polímeros).
Zona frontal
Funil de
alimentação
Zona central
Zona traseira
Sem resfriamento ou mínimo de 80 - 90º C
Notas:
1. Como a temperatura do fundido adequada para
o Delrin® 100 ST e Delrin® 500 T é aproximadamente 10º C menor, os ajustes por zona devem ser
10º C menores do que os mostrados na Figura 35.
2. O resfriamento do funil de alimentação não é
necessário e não deve ser usado para o Delrin®.
Como descrito anteriormente, o resfriamento
excessivo do funil de alimentação pode criar
problemas de depósitos no molde e manchas pretas.
3. Para as unidades de injeção pequenas e/ou tempos
de residência baixos, o pré-aquecimento dos grânulos (por exemplo com um funil aquecido) pode
ajudar na obtenção de um fundido homogêneo.
Temperatura do cilindro
O principal parâmetro de influência no perfil de
temperaturas do cilindro é o tempo de residência do
polímero na unidade de plastificação (consulte a
pág.10 para calcular o tempo de residência).
Com tempo de residência pequeno (< que 3 minutos,
duração do ciclo curta, alta vazão), temperaturas do
cilindro maiores que o normal são necessárias. Com
tempo de residência longo (> 5 minutos, duração do
ciclo longa, baixa vazão), temperaturas do cilindro
mais baixas, especialmente na zona traseira, podem
ser usadas. Já que a generalização dos ajustes de
temperatura do cilindro é difícil, geralmente é razoável
iniciar com um determinado perfil e realizar os ajustes
conforme necessário. O diagrama mostrado na
Figura 35 pode ser usado como orientação para
os ajustes de temperatura iniciais.
Temperatura do Bico
A temperatura do bico é ajustada para controlar o
escorrimento e a solidificação (consulte a página 13),
mas não deve nunca ultrapassar 190º C, para evitar a
degradação do polímero (o fluxo laminar e a alta
viscosidade do fundido resultam em tempo de contato
muito longo com a parede de metal). Se a resina se
solidificar no bico com o ajuste de 190º C, a isolação
térmica no contato com o molde deve ser melhorada,
ou o diâmetro interno deve ser aumentado, se possível.
* A temperatura do fundido recomendada para o Delrin® 100ST
e Delrin® 500T é aproximadamente 10º C menor.
Notas:
1. Na prática, é sempre mais fácil controlar a
temperatura do bico usando o afastamento do
canhão. A unidade de injeção é recuada após a
dosagem isolando o bico do molde frio. Isto
permite que o calor “flua” para a ponta do bico
sem que seja necessário o ajuste de uma temperatura muito alta, reduzindo o risco de fiapos.
25
O uso de uma rosca inadequada pode exigir uma contrapressão para aumentar o trabalho feito pela rosca sobre o
fundido, e aumentar sua temperatura e uniformidade.
Altas contrapressões podem ser usadas para eliminar as
partículas não fundidas e melhorar a mistura de cores
quando forem utilizados masterbatches. O aumento da
contrapressão, contudo, tende a reduzir o comprimento
das fibras de vidro e mudar as propriedades das resinas
reforçadas como o Delrin® 570. Mais importante ainda,é
que ao aumentar a contrapressão sempre há diminuição
na vazão de material, provocando ciclos de maior
duração e menor produtividade. Isto aumenta a formação
de depósitos na rosca, provocando contaminação e
baixo desempenho da peça.
2. Câmaras quentes. Por analogia, um sistema de
câmara quente é um bico transferindo a resina
fundida da unidade de injeção para a peça. Dessa
forma, os princípios e recomendações para os bicos
também são válidos para as câmaras quentes. Em
particular, o fluxo laminar e a alta viscosidade do
fundido resultam em tempo de contato muito longo
com a parede de metal e, assim, a temperatura do
metal na câmara quente não deve nunca exceder
190º C, para evitar a degradação do polímero.
Rotação da Rosca
A rotação da rosca atua como um “ajuste térmico”
porque “cisalha” o material e fornece cerca de metade
da quantidade de calor necessária para fundir e aquecer
o Delrin® até a faixa de temperatura recomendada de
215º C ± 5º C (205º C ± 5º C para Delrin® T e ST).
Como para todos os polímeros, o Delrin® é sensível
ao cisalhamento e um máximo de 0,2 a 0,3 m/s de
velocidade periférica da rosca é recomendada. A
Figura 36 mostra a velocidade de rotação da rosca
ótima para o Delrin® de alta viscosidade (100 P) e de
baixa viscosidade (500 P a 1700 P) como função do
diâmetro da rosca.
Para todos os materiais, a contrapressão usada
(específica ou inerente à unidade de injeção) cria
pressão no fundido na frente da rosca. Para controlar
o escorrimento no final da dosagem, é necessária a
descompressão. Isto deve ser mantido no mínimo
possível.
Rotação máxima em função do diâmetro
da rosca. A curva para o Delrin® 500
também é válida para os grades de baixa
viscosidade, Delrin® 900 e 1700
Temperatura do molde
A temperatura de molde ideal para o melhor desempenho
da peça a longo prazo deve estar logo abaixo da temperatura de cristalização do Delrin®, isto é, 155º C. Esta
temperatura permite a obtenção de uma alta cristalinidade
na peça, o que elimina a contração pós-moldagem.
Porém, isto é economicamente impossível pois o tempo
de cristalização seria quase infinito, assim como o tempo
de ciclo. Na prática, uma temperatura do molde mais
baixa é usada, provocando um tempo de cristalização
menor, e assim uma duração do ciclo menor, menor
contração de moldagem, mas maior contração pósmoldagem (especialmente se as peças são, em seguida,
expostas à temperaturas elevadas). Deve-se encontrar
um ponto de equilíbrio entre a temperatura a ser usada e
a precisão dimensional exigida da peça moldada, tanto a
curto como longo prazo.
Rotação máxima da rosca, rpm
Figura 36
Portanto, a contrapressão só deve ser usada quando
o aumento da temperatura do cilindro ou quando
outras mudanças não são efetivas ou possíveis.
Diâmetro da rosca, mm
Para os grades de Delrin® padrão, uma temperatura do
molde de 80 - 100º C é um bom valor para o uso normal,
permitindo um tempo de cristalização relativamente
curto, alta contração de moldagem, mas baixa contração
pós-moldagem (consulte “Considerações Dimensionais”).
Uma temperatura do molde mais alta provoca mais
contração de moldagem, maior duração do ciclo, mas
menor contração pós-moldagem. Isto é especialmente
recomendado para peças de alta precisão usadas sob alta
temperatura. Uma temperatura do molde menor reduz a
duração do ciclo, provoca menor contração de moldagem,
mas maior contração pós-moldagem o que pode causar
tensões e distorções.
Para resinas tenazes como o Delrin® 100 ST e 500 T, o
uso de uma temperatura do molde menor (50 º C ± 10)
é aceitável sem afetar o desempenho de longo prazo da peça.
Contrapressão
A contrapressão também se comporta como um ajuste
térmico. Aumentando a contrapressão, aumenta o
trabalho realizado pela rosca sobre o fundido.
O projeto ideal da rosca para materiais cristalinos,
como o Delrin®, deve resultar no fornecimento do
trabalho necessário para fundir e levar o Delrin® até
a temperatura de fundido recomendada com um
mínimo de contrapressão. Apenas na fusão do
Delrin® de alta viscosidade como o Delrin® 100
pode ser necessária alguma contrapressão para
evitar o recuo da rosca (evitando diferenças de
dosagem e volume de injeção).
26
Nota 2: Fluido de refrigeração: Circuitos de refrigeração
fechados são os tipos mais comuns usados atualmente.
Os fluidos de refrigeração para os circuitos fechados
devem resistir ao calor, congelamento, pressão e vácuo.
Não podem formar depósitos no circuito nem corroer os
canais de refrigeração e mangueiras (as mangueiras
podem ser em aço, cobre, plástico, borracha, etc.). Por
analogia, a situação é similar aos sistemas de refrigeração
dos motores automotivos, sendo recomendado o mesmo
fluído (anti-congelante + inibidor de corrosão), porém
em menor concentração. A princípio a troca térmica é
menos eficiente do que com água, porque o fluído é
mais viscoso em razão do glicol (maior energia é
necessária para fluxo turbulento). Contudo, para uso à
longo prazo, um fluído de refrigeração é a solução mais
efetiva (como os usados em veículos sem formação de
depósitos ou corrosão).
No caso dos fluidos de refrigeração para os circuitos
abertos, como torre de refrigeração, há a necessidade
de tratamento químico para evitar a formação de
organismos micro-biológicos que possam causar
doenças e problemas respiratórios.
Condições de operação para o Delrin®
- Ciclo de moldagem
Introdução
Como mencionado anteriormente, o fato de o Delrin®
ser um material cristalino, leva a um ciclo de moldagem diferente do aplicado para os polímeros amorfos.
Para o Delrin®, um ciclo de moldagem geralmente
consiste das seguintes fases (consulte a Figura 37):
A = Tempo de Molde Aberto. Isto inclui o tempo de abertura, o tempo de extração e o tempo de fechamento.
B = Tempo de Preenchimento ou Tempo de Injeção.
A resina fundida é introduzida no molde na
“fase de preenchimento dinâmico”.
C = Tempo de recalque. Durante esta “fase de compactação”, a resina é solidificada sob pressão,
enquanto que resina adicional é introduzida no
molde para compensar a redução do volume
causada pela contração que ocorre no molde.
D = Tempo de Dosagem. A rosca gira e prepara
novo material fundido para a próxima injeção.
27
E = Tempo de Resfriamento. Uma vez que a peça esteja
cristalizada (sólida) e pronta para ser extraída ao
final do tempo de recalque, não há necessidade de
um tempo de resfriamento; portanto o tempo de
resfriamento é somente o tempo de dosagem mais
um pequeno intervalo de segurança.
O Tempo Total do Ciclo (TTC) para o Delrin® é a
soma dos vários tempos ajustados para cada fase da
moldagem.
Figura 37
O ciclo de injeção para Delrin®
A. Molde aberto
B. Tempo de
preenchimento
E. Tempo de
resfriamento
C. Tempo de
recalque
D. Tempo de dosagem
Nota: a classificação acima reflete a terminologia usada
na Otimização e Diagnóstico de Moldagem Assistido por
Computador (CAMDO) para o Delrin®. Freqüentemente a
soma do tempo de preenchimento (injeção) e do tempo de
recalque é definida como Tempo de Avanço da Rosca, como
geralmente estabelecido na literatura anterior do Delrin®.
O gráfico de estimativa do ciclo na Figura 38 mostra
uma faixa de tempos totais de ciclo que têm sido
usados para moldagem com boa qualidade do Delrin®
em peças de diversas espessuras. O ciclo real é
próximo do limite inferior quando se usa uma resina
de alta produtividade como o Delrin® 1700 e quando
os requisitos de uso final são menos restritivos.
Figura 38
Tempo total do ciclo TTC, s
Nota 1: “Temperatura do Molde” é sempre o termo
usado, mas o parâmetro importante é a temperatura da
superfície da cavidade. Com operações de ciclos rápidos,
pode ser necessário o uso de temperaturas do fluido de
refrigeração mais baixas, de modo a manter a temperatura da superfície do molde na faixa recomendada.
Água fria é geralmente usada para ciclos muito curtos
para resfriar pinos e outras seções do molde que
tendem a aquecer demais durante a operação.
Estimativa do tempo total do ciclo para
moldagem de alta qualidade de peças
de Delrin®
Riscos de porosidade,
vazios e empenamento
nesta área
Espessura da parede da peça, mm
não tem efeito no desempenho da peça. A análise do fluxo
só deve ser feita para verificar o cisalhamento no ponto
de injeção, para a moldagem de peças muito grandes.
Fase de Preenchimento
Tempo de Injeção
A taxa de preenchimento (velocidade de injeção) ideal para
um molde depende da geometria da peça e sua espessura,
das dimensões do canal de alimentação e das dimensões e
localização do ponto de injeção.
Pressão de Injeção
Como regra prática, uma velocidade de 1 segundo por
mm de espessura de peça é um bom ponto de partida para
o ajuste da velocidade de injeção. O aspecto superficial
determina este ajuste. Mais brilho uniforme da superfície
pode ser obtido se a velocidade de injeção é alta o suficiente para encher a cavidade antes que a resina comece
a solidificar. Por outro lado, defeitos superficiais localizados, tais como linhas de fluxo e queimaduras no ponto
de injeção, só se reduzem pela diminuição da velocidade
de injeção.
Se for exigida a máxima tenacidade da peça, o cisalhamento aplicado ao material nos canais de alimentação e
na cavidade deve ser verificado para garantir ótimo
desempenho de moldagem e propriedades da peça. A
Figura 39 mostra a resistência ao impacto de uma
peça de 2 mm em função do cisalhamento durante o
preenchimento. Se necessário, contate o seu representante DuPont para analisar seu caso específico.
Este é o ponto de comutação V-P. A pressão de recalque
é então aplicada em toda a cavidade durante toda a fase
de compactação. Para um material cristalino, mais
material (~ 14% para o Delrin®) deve ser adicionado à peça
para “compensar” a cristalização, produzindo um pequeno
movimento à frente da rosca durante o tempo de recalque).
Com esta definição, a pressão de injeção pode ser ajustada
para qualquer valor exigido pela geometria do molde
(incluindo os canais de alimentação), desde que a velocidade
de injeção seja adequada para o desempenho da peça.
Nota: A minimização do cisalhamento no ponto de
injeção pode também ser um importante fator no
sentido de otimizar o desempenho da peça.
Figura 39
Esta terminologia geralmente provoca mal entendidos.
A assim chamada “pressão de injeção” serve para mover
a rosca e empurrar o material para dentro do molde.
Durante esta fase de preenchimento dinâmico, a pressão
exercida na frente da rosca é igual à queda de pressão no
molde, do bico até a frente de fluxo. Não há pressão na
frente de fluxo durante esta fase de preenchimento dinâmico.
Antes que a frente de fluxo atinja o final do molde
(quando aproximadamente 95 % do volume da peça está
completo), a máquina deve mudar do preenchimento
dinâmico (sob controle de velocidade) para preenchimento
quase estático (controlada pela pressão de “RECALQUE”).
Se a comutação V-P é incorretamente ajustada (sem
mudança ou mudança tardia), a inércia do sistema cria
um pico de pressão ao final do preenchimento, produzindo rebarbas e tensões no moldado. Por esta razão, na
maioria dos casos práticos, é mais seguro ajustar o ponto
de comutação V-P por posição do que por pressão
(como é normalmente feito para um material amorfo).
Taxa de cisalhamento na parede (segundo-1) e
resistência de impacto (J/m2) como função
do tempo de preenchimento. Estes dados
foram obtidos com a amostra da figura (180
por 27 mm com 2 mm de espessura). Para a
resistência ao impacto, a peça é presa sob a
nervura e sofre o impacto de um pêndulo
Fase de Compactação
Tempo de Recalque
O tempo de recalque recomendado para o Delrin® é
o tempo para o polímero fundido cristalizar na
cavidade do molde.
Tempo de preenchimento, segundo
Com o projeto de pontos de injeção não otimizados (conicidade, comprimento excessivo), o cisalhamento no ponto de
injeção pode se tornar um fator de limitação importante
para o desempenho da peça.
Com o projeto ótimo do ponto de injeção apresentado na
seção “Projeto do Molde” (dimensões que permitem ótima
compactação durante a cristalização, comprimento do ponto
< 0,8 mm), na maioria dos casos o cisalhamento nesta região
28
Como a cristalização (solidificação) provoca uma
redução de volume (~ 14%, consulte a pág. 6), mais
material fundido tem que ser pressionado para dentro da
cavidade durante todo o este tempo. Isto conduz a regras
de projeto especiais para o canal e pontos de injeção,
como discutido em “Moldes”, de forma que não ocorra
solidificação no ponto de injeção antes que a cavidade
seja adequadamente compactada.
O tempo de recalque é, obviamente, uma função da
espessura da peça. A Figura 40 mostra o tempo de
recalque ótimo para o Delrin® 500 em função da
espessura da peça com a pressão de recalque
recomendada de 85 Mpa e temperatura do molde
recomendada de 90º C.
Nota: Para as resinas da Série Onze, a maior
cristalinidade reduz o tempo de recalque em até 10%.
Outra técnica para definir o tempo de recalque ótimo,
usando moldes instrumentados, foi desenvolvida e é
apresentada como um apêndice no final do manual.
Para verificar a eficiência do tempo de recalque para
uma dada geometria de peça, o método tradicional é
fazer um gráfico do peso da peça em função deste
tempo. O peso máximo da peça deve ser obtido com
o tempo de recalque ideal lido na Figura 40 em
função da espessura da peça. Neste momento, a peça
está solidificada e não é possível adicionar mais
material. Como um exemplo, a Figura 41 mostra
o efeito do tempo de recalque no peso da peça para
um corpo de prova ISO de 4 mm de espessura. A
Figura 41 também mostra a evolução da contração da
peça com o tempo de recalque, que é discutido
em mais detalhe em “Considerações Dimensionais”.
Todas as considerações acima sobre o tempo de
recalque e seus efeitos, pressupõem que o anel de
bloqueio funciona corretamente e mantém uma
camada de material fundido (almofada ou colchão)
na frente da rosca, como discutido anteriormente.
Um tempo de recalque muito curto ou ineficiente
conduz à uma contração não controlada e maior que a
normal. Efeitos adicionais como vazios, porosidade,
empenamento e rechupes podem ser esperados
(consulte “Considerações Dimensionais”).
Pressão de recalque
As pressões de recalque ideais para as resinas de acetal
se situam na faixa de 60 - 110 Mpa, para se obter uma
cristalização homogênea. Se pressões maiores ou
menores são usadas em condições especiais, há a
tendência de menor desempenho da peça. A tabela
seguinte mostra a faixa de pressões de recalque
recomendadas para vários grades de Delrin®.
Figura 40 Tempo de recalque em função da
espessura da peça do Delrin® 500
7
Espessura da peça, mm
6
Tipo de Resina
Alta viscosidade
Média e baixa
viscosidade
Tenazes
5
4
100, 100 P, 111P
500,500P, 511P,
900 P, 911P, 1700P
100ST, 500 MT, 500T
Pressão de
recalque (MPa)
90-110
75-100
60-80
3
Para obter uma cristalização homogênea, a pressão
de recalque deve se manter constante até que a peça
esteja totalmente compactada (solidificada).
2
1
0
20
40
60
80
Força de Fechamento
100
Isto realmente não pertence à descrição do ciclo de
moldagem, mas está diretamente correlacionado com a
pressão de recalque e por esta razão é discutida aqui.
Tempo de recalque para a cristalizaçã o da peça, segundo
Temperatura do molde, 90º C
A força de fechamento é a força exigida para manter o
molde fechado durante o preenchimento e o tempo de
recalque. Esta força é calculada multiplicando-se a área
projetada da cavidade (cavidades), incluindo o sistema
de canais de alimentação, pela máxima pressão interna
(pressão de recalque).
Figura 41 Tempo de recalque versus peso da peça
e contração de moldagem do Delrin® 500
17,2
3,2
17,0
3,0
16,8
2,8
16,6
2,6
16,4
2,4
16,2
2,2
16,0
2,0
15,8
0
10
20
30
40
50
Contração no molde, %
17,4
Peso da peça, grama
Grade de Delrin®
Comumente, os moldes são instalados com a máxima
força de fechamento da máquina de injeção. Contudo
em muitos casos, a máquina em uso tem uma força de
fechamento muito maior do que a realmente necessária.
60
Tempo de recalque, segundo
Espessura do corpo de prova, 4mm
29
Nestas condições, é recomendado diminuir a força de
fechamento para o valor realmente necessário para o molde
(veja cálculo abaixo). Isto evita a pressão excessiva na linha
de abertura (compressão das saídas de gases, deformação da
linha de abertura, deformação dos componentes do molde),
resultando em maior vida útil do molde e manutenção do
molde menos dispendiosa.
A estimativa da pressão interna máxima pode ser feita
através da análise de fluxo. Contudo, para peças com
relação de comprimento de fluxo para a espessura
menor do que 100 para 1, normalmente a pressão
interna é igual à pressão de recalque. As seguintes
diretrizes podem ser usadas:
1. Para peças que necessitem de ótimas propriedades
mecânicas, a pressão de fechamento específica deve
ser de 1 tonelada/cm2 para o Delrin® 100 e 0,85
tonelada/cm2 para outros grades de Delrin®.
Exemplo de cálculo:
área projetada da peça (ou peças), incluindo o
sistema de canais = 115 cm2
material = Delrin® 500.
força de fechamento da máquina requerida
= 115 X 0,85 = 98 toneladas.
2. Para peças que não necessitam de ótimas propriedades
mecânicas, é possível moldar peças aceitáveis com
pressões de recalque menores (e forças de
fechamento menores).
o tempo de dosagem mais uma pequena margem de
segurança. Uma exceção é o caso das máquinas com
bicos valvulados, em que a extração da peça pode ser
feita com a rosca em rotação. Isto teoricamente se traduz
em ciclos mais curtos, mas outros problemas práticos
podem surgir, limitando a produtividade (consulte a
pág.13 para maiores detalhes sobre bicos valvulados).
Moldagem com produtividade ótima
As restrições econômicas pressionam por peças com
custos mais baixos, que podem ser obtidas pela melhoria
da qualidade e/ou diminuindo o tempo total de ciclo
(TTC). Este guia recomenda os parâmetros para se obter
peças com propriedades otimizadas a curto e longo
prazos, levando a um tempo total de ciclo ideal.
Fase de plastificação
Tempo de dosagem
Qualquer modificação do ciclo só pode ser feita após
avaliação realista do desempenho da peça a curto e longo
prazos. A diminuição exagerada do ciclo pode levar a:
a) diminuição das propriedades da peça e outros
problemas de qualidade (especialmente contração,
empenamento e contração pós-moldagem).
b) processo não “estável”, podendo conduzir à
diminuição da qualidade e custos maiores.
É crucial que se certifique que a rotação da rosca aplicada
é baixa o suficiente para evitar o cisalhamento excessivo
da resina no cilindro (o que pode levar à degradação),
mas alta o suficiente para proporcionar uma fusão
uniforme (sem partículas de material não fundido). Isto
pode ser feito com dois testes práticos quanto à
presença de material não fundido e material degradado,
como descrito na pág.13.
Antes de tentar diminuir o TTC atual, os seguintes itens
devem ser analisados:
O projeto da peça pode não ser ideal, ou seja, a peça
pode ser muito espessa. As mudanças no projeto
(adição de nervuras, uso de pinos) são dispendiosas mas
podem permitir significante redução no tempo do ciclo.
As condições da unidade de injeção podem não ser
ideais. Com o Delrin® o tempo de resfriamento pode
ser minimizado para o tempo de dosagem. O perfil e
o tamanho da rosca adequados facilitam esta tarefa.
Dada uma quantidade fixa de resina a plastificar para o
próximo ciclo, o tempo de dosagem é diretamente
dependente da velocidade de rotação da rosca.
Nota: já que o Delrin® é um polímero altamente cristalino,
seus requisitos térmicos são diferentes do que para os
materiais amorfos. Roscas especificamente projetadas
para o Delrin® e uma relação apropriada entre o peso de
moldagem e a capacidade da máquina produzem uma
plastificação eficiente. Maiores detalhes sobre
dimensões de rosca nas págs.10-11.
Tendo dicidido diminuir o TTC, as seguintes ações
devem ser executadas (pela ordem crescente de risco)
Investigue os gargalos óbvios no ciclo.
Minimize o curso de abertura do molde.
Minimize o tempo de Abertura do Molde, aumentando
as velocidades de abertura/fechamento. Batentes de
borracha ou molas podem ser usadas para evitar
impacto das placas flutuantes nos moldes de 3
placas, não interferindo na qualidade da peça.
Minimize o tempo entre a parada da rosca e a
abertura do molde. Sem efeito na qualidade da peça.
Minimize o Tempo de Injeção (injeção mais rápida).
Pode resultar em cisalhamento excessivo e menor
resistência da linha de emenda. Bico e canais de
alimentação maiores, assim como saída de gases
melhorada podem ser necessários.
Tempo de Resfriamento
O tempo de resfriamento é um parâmetro importante
para a moldagem por injeção dos polímeros amorfos. A
situação é completamente diferente com o Delrin®
(consulte também nas págs.7-8). No final de um tempo
de recalque corretamente ajustado e eficiente, a peça de
Delrin® está cristalizada e sólida. Não há necessidade
para mais tempo de resfriamento, e a peça pode ser, em
princípio, extraída do molde imediatamente. Isto pode
ser demonstrado com o término do ciclo no final do
tempo de recalque e com a extração imediata da peça.
Na maioria dos casos práticos a peça é extraída após o
tempo de dosagem, de forma que o tempo de resfriamento (como definido na Figura 37) é simplesmente
30
Diminua o tempo de dosagem:
1. Use uma rosca maior e limite o curso entre 1 e
2 diâmetros, sem efeito na qualidade da peça.
2. Utilize um perfil de rosca otimizado para
Delrin® (rosca para polímeros cristalinos com a
profundidade correta da zona de homogeneização,
cabeça de mistura). Isto assegura um material
fundido homogêneo, mesmo com altas rotações
da rosca e, portanto, não há efeito na qualidade da
peça. O uso de rotações da rosca maiores, com
uma rosca para uso geral reduz o tempo de
dosagem, mas com o risco de baixa qualidade do
fundido e falha da peça.
Diminuição do tempo de recalque. Com um tempo
de recalque menor que o ideal, ocorre maior
contração de moldagem e deformação, levando ao
empenamento. Vazios também se formam no centro
da peça, resultando em propriedades mecânicas
inferiores (menor alongamento na quebra), com
necessidade de controle da qualidade em maiores
lotes. Se a temperatura do molde for diminuída como
uma tentativa de compensar pelo tempo de recalque
menor, esta ação resulta em menor contração de
moldagem, mas leva a uma contração pós-moldagem
muito alta, deformação e empenamento.
Condições de moldagem padrão para
os corpos de prova de tração ISO
Nota: como não há necessidade de tempo de
resfriamento, os bicos valvulados (em que a
rosca pode girar durante a abertura do molde)
têm sido utilizados. Infelizmente os problemas
como desgaste, contaminação, pontos de retenção
etc. têm sido observados, não tendo sido
encontrada solução de longo prazo satisfatória.
Os parâmetros de processo padronizados para injetar
corpos de prova de tração, conforme ISO 294-1, em
Delrin® são mostradas na Tabela 5. Elas podem
ajudar os moldadores no estabelecimento dos
parâmetros de moldagem ao processar as resinas de
acetal Delrin®. Contudo, deve ser enfatizado que
para peças de formato e dimensões diferentes estes
parâmetros devem ser modificados, usando a
informação apresentada nas págs. 32-37.
Tabela 5
Condições de processamento para um molde ISO 294 (inserto tipo A)
Grade
Derlrin® 100,
100P, 111P
Derlrin® 500,500P,
511P, 900, 900P,911P
Derlrin® 100 ST
Derlrin® 500 T
Características
Poliacetal
homopolímero
de alta
viscosidade
Poliacetal
homopolímero
de média e
baixa viscosidade
Poliacetal
homopolímero de
alta viscosidade,
super tenaz
Poliacetal
homopolímero
de média
viscosidade, tenaz
Pré - tratamento
Nível de umidade para processamento
Temperatura de secagem (º C)
Tempo de secagem (h)
<0,2%
80
2
<0,2%
80
2
<0,05%
80
4
<0,05%
80
4
rosca de alta
compressão
0,2
215 ± 5
90 ± 10
90-110
<1,0
rosca de alta
compressão
0,3
215 ± 5
90 ± 10
75-100
<0,25
rosca de alta
compressão
0,15
205 ± 5
50 ± 10
60-80
<1,0
rosca de alta
compressão
0,3
205 ± 5
50 ± 10
60-80
<0,25
1-5
40-200
35-45
40-60
0,5-2
100-400
35-45
40-60
0-5
40-200
25-35
35-50
0,5-2
100-400
25-35
35-50
Parâmetro geral
Tipo de rosca
Máxima velocidade tangencial da rosca (m/s)
Temperatura do fundido (º C)
Temperatura do molde (º C)
Pressão de recalque (MPa)
Contrapressão (MPa)
Parâmetros específicos (inserto A):
Tempo de injeção (s)
Velocidade da frente de fluxo (mm/s)
Tempo de recalque (s)
Tempo do ciclo (s)
31
Tempo de recalque através
da medida de pressão na cavidade
Considerações dimensionais
As resinas Delrin® têm boa estabilidade dimensional,
comparada com outros polímeros, em uma ampla
faixa de temperaturas e na presença de umidade,
lubrificantes ou solventes. Em razão da combinação
exclusiva de estabilidade dimensional com outras
propriedades, como resistência à fadiga e resistência à
tração, estas resinas são usadas extensivamente na
indústria para a fabricação de engrenagens de precisão,
rolamentos, alojamentos e dispositivos similares.
Contudo, como com todos os materiais de construção,
há fatores que afetam a estabilidade dimensional
do Delrin®, que devem ser considerados quando
tolerâncias rígidas são essenciais.
Esta técnica foi desenvolvida durante os últimos anos,
particularmente para as resinas amorfas. O principal
objetivo é otimizar o controle do perfil de pressão de
recalque, para reduzir as tensões internas, que têm sido
uma causa freqüente para a falha dos artigos moldados
em polímeros amorfos.
Mesmo que tais problemas de tensões internas não se
apliquem a um polímero cristalino como o Delrin®,
esta técnica está demonstrando ser um método efetivo
para determinar o tempo de cristalização de uma peça
moldada, com um tipo específico de polímero e com
determinados parâmetros de processamento.
As dimensões de uma peça moldada são determinadas
primeiramente pelas dimensões da cavidade e, de
forma secundária, por todas as variáveis que afetam a
compactação e cristalinidade da resina (por exemplo a
pressão e tempo de recalque, temperatura do molde).
Parece óbvio mencionar as dimensões da cavidade
como principal fator para as dimensões da peça porém,
a experiência tem demonstrado que os problemas
dimensionais são comumente atacados com alterações
das condições de moldagem e, geralmente não
apresentam bons resultados. Os problemas dimensionais isotrópicos podem, em princípio, ser corrigidos
por alterações na pressão de recalque. Nos casos mais
freqüentes, em que poucas dimensões estão fora de
especificação, as tentativas de alteração dos parâmetros de
moldagem, em geral, reduzem muito a flexibilidade do
processo, aumentando os riscos de geração de refugo.
Um sistema de obtenção de dados foi desenvolvido
pela DuPont. Ele consiste de um computador com um
cartão de obtenção de dados e um software patenteado
CAVAN (CAVity ANalysis - Análise de cavidade),
que permite a obtenção, apresentação e análise de
todos os sinais analógicos disponíveis (p. ex. velocidade de injeção, pressão hidráulica, etc.). O sistema
mede o tempo de cristalização de cada ciclo com uma
precisão menor do que 0,1 segundo, dependendo da
localização do transdutor.
Normalmente um transdutor de pressão simples
junto do ponto de injeção, é suficiente para determinar o tempo e cristalização da peça de Delrin®.
Isto é feito em um ciclo de moldagem simples,
através da análise das mudanças de pressão durante
a fase de compactação. A Figura 42 mostra uma
curva de CAVAN típica a partir da qual o tempo de
recalque de uma peça de Delrin® com 2 mm de
espessura pode ser determinado.
Pressão na cavidade em MPa
Figura 42
A contração de moldagem e a contração pós-moldagem
ocorrem como conseqüência natural do processo de
injeção. Elas influenciam nas tolerâncias que
podem ser obtidas para peças moldadas. Os dados
sobre estes efeitos são apresentados nesta seção.
Outras variações dimensionais em peças moldadas
com Delrin® podem ser causadas por alterações
de temperatura ou da natureza do ambiente. As
variações reversíveis resultam da expansão
térmica ou pela absorção de água ou outros
solventes. Isto é discutido mais adiante nesta
seção, em “Alterações Ambientais”.
Pressão da Cavidade medida durante o
preenchimento e a compactação
(1 transdutor)
1 Transdutor de pressão
Delrin® 500
Espessura da parede: 2 mm
As variações dimensionais irreversíveis ocorrem
quando as moléculas do polímero, solidificadas em
uma condição instável, se movem para um estado
mais estável. Um exemplo é quando as peças
moldadas em um molde com temperatura baixa,
são expostas à temperatura elevadas. Estas
mudanças são discutidas em “Contração PósMoldagem” e “Recozimento”.
Tempo de
preenchimento
dinâmico
Tempo de pressão de recalque
Tempo, segundo
32
Fatores que afetam a contração de
moldagem
Contração de Moldagem
A contração de moldagem é aquela que ocorre dentro
do prazo de 24 horas após a moldagem. É definida
como a diferença entre as dimensões da cavidade e as
dimensões reais da peça, ambas medidas à temperatura
ambiente. Isto se deve à diferença entre o volume
específico do Delrin® à temperatura de cristalização
e seu volume específico à temperatura ambiente
(consulte a pág 6, diagramas PVT).
A contração de moldagem depende dos fatores que
afetam a cristalinidade do Delrin®. Isto inclui:
Pressão de recalque;
Tempo de recalque;
Temperatura do molde
Espessura da peça;
Dimensões do ponto de injeção.
A contração de moldagem típica das resinas
Delrin® está entre 1,8 e 2,2%, exceto para os grades
super-tenazes e reforçados com fibras (Delrin®
100ST, 500 AF, 570 e 577) que apresentam menor
contração. A Tabela 6 resume a contração
de moldagem média de uma peça de 4 mm de
espessura moldada nas condições recomendadas.
Estes valores devem ser considerados apenas como
um guia aproximado, pois a contração para uma
peça real depende da sua geometria e das reais
condições de moldagem, como descrito com mais
detalhes abaixo.
A Tabela 7 resume o efeito destes parâmetros na
contração de moldagem. Estes são discutidos com
mais detalhes abaixo.
Além disso, a contração de moldagem também é
muito dependente da geometria da peça e do padrão de
fluxo da resina. Foram realizados experimentos em
placas de 180 x 27 mm, com espessura de 1,5 a 6 mm,
medindo as contrações em 4 pontos: próximo e
afastado do ponto de injeção, paralelo e perpendicular
ao fluxo. Para a maioria dos grades de Delrin®,
observa-se que a contração é maior quando afastado
do ponto de injeção (normalmente 0,1 a 0,3%), e que a
contração na direção do fluxo é aproximadamente
0,1% maior do que na direção transversal ao mesmo.
Tabela 6
Contração de moldagem média para
vários grades de Delrin®
Contração de moldagem média
Grade de Delrin
®
Na direção do fluxo
(% ± 0,2 %)
100, 100P, 127 UV
500, 500P, 527 UV
511P, 911P
900, 900P, 927 UV
1700P
1727 UV
Cores *
500T
500 MT
100 ST
500 TL
500 AF
500 CL, 500 AL
570, 577
510 GR
525 GR
2,1
2,1
1,9
2,1
1,9
1,7
1,8-2,1
1,8
1,4
1,3
1,9
2,1
1,9
1,2
1,0
0,5
Pressão de recalque
A pressão de injeção tem duas funções no processo
de moldagem:
1. Transferir o polímero fundido da unidade de
injeção para o molde. Esta “pressão de injeção” é
necessária apenas para se superar a resistência ao
fluxo do polímero da unidade de injeção para a
cavidade. Normalmente este é um processo de alta
velocidade (fase dinâmica da rosca).
2. Controlar a compactação e o processo de cristalização.
A pressão de recalque pressiona mais material para
dentro da cavidade para compensar a redução de
volume que ocorre no polímero durante a cristalização.
Este é um processo de baixa velocidade (movimento
lento da rosca). Esta fase é mais importante para a
estabilidade dimensional, já que ajuda a manter
Transversal
(% ± 0,2 %)
1,9
2,0
1,8
2,0
1,8
1,7
1,7-2,0
1,7
1,5
1,4
1,9
1,5
1,9
2,1
1,4
1,2
* depende dos pigmentos
Tabela 7
Parâmetros básicos que afetam a contração de moldagem
Parâmetro
Efeito na contração
Tempo de recalque
Pressão de recalque
Temperatura do molde (cavidade)
Espessura da peça
Espessura do ponto de injeção
Temperatura do fundido
O símbolo
O símbolo
Observações
Até seu valor ideal, em seguida não há efeito
Mas a pós-contração
Se todos os ajustes forem otimizados
Até a espessura ideal, em seguida não há efeito
Se a temperatura do molde for mantida constante e o tempo de
recalque otimizado
ou
significa que a contração aumenta quando o valor do parâmetro aumenta, e o oposto para o símbolo
.
significa que não há efeito na contração, desde que as condições listadas em “Observações” estejam satisfeitas.
33
cristalização gradual e uniforme. Quando
uma pressão de recalque mais baixa é utilizada,
há menos compactação de material na cavidade
e a contração é maior. Isto é mostrado na
Figura 43 para três temperaturas de molde.
Figura 44
3,4
Contração no molde, %
Efeito da pressão de recalque na contração
de moldagem em três temperaturas do
molde, para Delrin® 500. A pressão de
recalque pode ser usada para pequenos
ajustes das dimensões da peça, uma vez
que tem efeitos desprezíveis na
contração pós-moldagem.
2,8
Condições de moldagem:
Pressão de recalque 90 Mpa
Temperatura do molde 90º C
Temperatura do fundido 215º C
1,5 mm
2,6
2,4
2,2
2
1,8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Tempo de recalque, s
Temperatura do molde
2.3
A temperatura do molde influi na contração pois tem
efeito na taxa de resfriamento e temperatura de cristalização do polímero fundido. O efeito da temperatura do
molde na contração também é mostrado na Figura 43.
Espessura da peça 4mm
Temperatura do fundido 215º C
Tempo de recalque otimizado para a
espessura e temperatura do molde
2.2
2.1
Contração no molde, %
4 mm
3
Note que a pressão de recalque deve ser constante
durante todo intervalo de compactação.
Sob altas temperaturas de molde, o polímero cristaliza
lentamente. Nestas condições a contração de moldagem
é alta, mas como a cristalização é mais completa, as
peças moldadas apresentam melhor estabilidade dimensional a longo prazo (menor contração pós-moldagem).
2
1.9
Temperatura do molde = 100°C
Tempo de recalque = 43s
1.8
Temperatura do molde = 90°C
Tempo de recalque = 39s
1.7
Baixas temperaturas do molde, por outro lado, tendem a
resfriar o polímero rapidamente. Isto resulta em menor
contração de moldagem e melhor tenacidade. Contudo,
a longo prazo, ocorrem maiores variações dimensionais
que conduzem à formação de tensões internas,
particularmente se a peça for exposta, durante a sua
vida útil, a temperaturas maiores do que a temperatura
do molde no qual a peça foi moldada.
Temperatura do molde = 80°C
Tempo de recalque = 36s
1.6
1.5
Tempo de recalque ideal
1,5 mm 10 segundos
4 mm 40 segundos
6 mm 80 segundos
6 mm
3,2
Pequenas alterações da pressão de recalque podem
ser usadas para ajudar no ajuste fino das dimensões
da peça, porque este parâmetro é essencialmente
independente e tem efeitos adversos relativamente
pequenos.
Figura 43
Efeito do tempo de recalque na
contração de moldagem do Delrin® 500 P
80
100
120
140
Pressão de recalque, MPa
Tempo de recalque
O tempo de recalque é aquele durante o qual a pressão de
recalque é aplicada. O tempo de recalque é importante
para o valor da contração e sua uniformidade na peça.
Espessura da peça
Como mostrado na Figura 44 para o Delrin® 500, a
espessura tem uma influência mínima na contração de
moldagem, desde que as dimensões do ponto de injeção
e o tempo (pressão) de recalque estejam adequados para
cada espessura. A Figura 45 mostra a contração de
vários grades de Delrin® em função da espessura da
peça, medida com o tempo de recalque adequado. Note
que, para otimizar a tenacidade, a temperatura do molde
é reduzida dos 90° C, para grades padrão, aos 50° C
para grades tenazes (sem levar a uma alta contração
pós-moldagem).
A Figura 44 mostra o efeito do tempo de recalque
na contração de moldagem para o Delrin®.
Quando o tempo de recalque está abaixo do valor
ideal para uma peça específica (como determinado nas
págs 28-29), o processo de compactação é interrompido
antes de estar completo e a contração de moldagem é
maior. Os efeitos adicionais de um tempo de recalque
curto são a porosidade, vazios, empenamento,
rechupes e propriedades mecânicas inferiores.
Para peças com espessura de parede uniforme, a
contração de moldagem tende a ser uniforme. No
caso de espessura variável, a contração tende a ser
aproximadamente uniforme, se: o ponto de injeção
se localiza na seção mais espessa da peça, o ponto
Por outro lado, qualquer aumento do tempo de
recalque acima do seu valor ideal, não faz efeito na
contração, porque a peça (e o ponto de injeção) já
estão solidificados.
34
de injeção está dimensionado apropriadamente e o
tempo de recalque é igual ou maior do que o tempo de
solidificação do ponto de injeção. Quando estes
critérios não são satisfeitos, a contração de moldagem
tende a ser maior nas seções mais espessas, com
possíveis problemas de vazios, empenamento,
rechupes e propriedades mecânicas inferiores.
Figura 45 Contração de moldagem média em
função da espessura, para vários
grades de Delrin®
Em geral, a contração de moldagem do Delrin® 500
AF na direção do fluxo é similar à do Delrin® 500.
A contração de moldagem na direção transversal,
contudo, chega a 50 % da contração do Delrin® 500.
Em contraste, a contração de moldagem do Delrin®
570 na direção do fluxo é aproximadamente a
metade da contração do Delrin® 500. Na direção
transversal, a contração de moldagem do Delrin®
570 se aproxima à do Delrin® 500.
Efeito dos pigmentos
A presença de núcleos de cristalização no fundido
como pigmentos e resina reciclada pode ter
influência na cristalização e consequentemente
na contração de moldagem.
Um estudo exaustivo foi feito para avaliar o efeito
de vários tipos de pigmentos na contração de
moldagem do Delrin®. Aparentemente, como
representado na Figura 46, os sistemas de
pigmentação que resultam na mesma cor de resina
podem provocar efeitos diferentes na contração de
moldagem, assim como nas dimensões da peça.
Dimensões do ponto de injeção
Dimensões adequadas do ponto de injeção são
necessárias para assegurar a boa compactação da
peça (consulte a pág.15).
Quando a espessura do ponto de injeção é menor
do que o seu valor ideal, a contração de moldagem
aumenta em razão da solidificação prematura da
resina no ponto de injeção. Esta situação é equivalente a um tempo de recalque curto, e o efeito
aproximado na contração pode ser observado na
Figura 44. Nesta faixa, a contração de moldagem
não é estável sendo de difícil controle. O
empenamento resultante pode até mesmo
dificultar a medida de certas dimensões da peça.
Nota: Este estudo foi realizado com corpos de
prova e em condições de moldagem ideais. Os
valores de contração mostrados aqui não devem ser
considerados válidos para todas as peças de geometria
diferente e/ou moldadas em condições diferentes.
Temperatura do fundido
A temperatura do fundido tem efeito na contração
de moldagem. Porém, está limitada a uma faixa
estreita de temperaturas necessárias para manter
uma qualidade consistente da peça moldada.
Consequentemente, a temperatura do fundido não
deve ser considerada como uma variável para
ajustar a contração de moldagem.
Contração de moldagem para
resinas reforçadas
Contração Pós-Moldagem
A contração pós-moldagem é definida como a
contração que se manifesta após 24 horas da
moldagem. É uma conseqüência da cristalização
continuada e do relaxamento das tensões do moldado,
em que a resina passa para um estado mais estável.
Isto acontece porque a temperatura de transição
vítrea do Delrin® está bem abaixo da temperatura
ambiente.
A contração de moldagem para grades reforçados
com cargas fibrosas, como o Delrin® 570 (vidro) e
o Delrin® 500 AF (Teflon®), é menos previsível em
A contração pós-moldagem das peças moldadas em
conseqüência dos efeitos de orientação das fibras.
Delrin® pode ser estimada da Figura 47.
A contração na direção do fluxo tende a ser significativamente diferente do que na direção transversal (consulte a Tabela 6).
35
As peças moldadas na temperatura do molde
recomendada (90º C) ou mais alta, apresentam
menor contração pós-moldagem, o que assegura boa
estabilidade dimensional durante a vida da peça.
Figura 47
Contração pós-moldagem das resinas
de acetal Delrin®
Contudo, as peças moldadas em um molde frio
(< 80º C) apresentam maior contração pós-moldagem,
porque o resfriamento rápido deixa o Delrin® em
um estado instável de cristalização, resultando em
recristalização mais significativa. Se estas peças
de Delrin® são, em seguida, expostas à altas
temperaturas, a recristalização causa contração
pós-moldagem alta e rápida.
Observações:
1. Para peças que exijam tolerâncias rígidas e
exposição a temperaturas elevadas por períodos
de tempo prolongados, é extremamente recomendado
o uso de altas temperaturas de molde (até 120º C).
Isto proporciona uma solução mais efetiva do
que o recozimento de uma peça moldada em
molde frio.
2. Com o uso de temperatura do molde de 90º C,
pode-se obter um bom desempenho da peça e
boa estabilidade dimensional quando da
exposição a temperaturas moderadas.
Temperatura de exposição,°C
Moldagem com insertos
Quase todos os problemas da moldagem com
insertos estão ligados com a contração ao redor
do inserto, contração de moldagem e contração
pós-moldagem. Para minimizar a contração total,
deve-se levar em consideração:
Altas temperaturas do molde devem ser usadas
(90º C ou acima) para minimizar a contração
total (soma da contração de moldagem e da
contração pós-moldagem). Sob temperaturas mais
baixas a contração de moldagem é realmente
menor, mas a contração pós-moldagem é muito maior.
Tempo de recalque ideal para a espessura da peça,
para minimizar a contração da peça. A contração
aumenta dramaticamente com tempo de recalque
menor (consulte a Figura 44).
Os insertos devem ser pré-aquecidos para a
mesma temperatura do molde. Isto é muito
importante para insertos grandes.
Os insertos não devem ter cantos vivos e
contaminação.
Para minimizar as rachaduras, o Delrin® de alta
viscosidade é recomendado, em razão de seu
maior alongamento.
Nota: Se um problema de rachaduras não pode ser
resolvido pela adoção das medidas acima, outras
técnicas de inserção devem ser analisadas, como a
inserção por pressão após a moldagem, inserção
por energia sônica, etc.
Temperatura de exposição,°C
Temperatura de exposição,°C
Tempo de exposição= 1000 horas
Recozimento
O recozimento é usado ocasionalmente para
acelerar o relaxamento de tensões e a estabilização
dimensional das peças. É um processo complexo e
só deve ser usado quando as peças moldadas
36
exigem tolerâncias muito rígidas e exposição à
altas temperaturas por períodos prolongados.
O recozimento também pode ser utilizado como um
teste no ajuste das condições de moldagem de um
molde novo, para se avaliar a contração pós-moldagem e
as tensões nas peças. As alterações nas dimensões
durante o recozimento representam com boa
aproximação da alteração dimensional da peça em uso.
Quando a precisão dimensional é o requisito principal,
o uso de uma alta temperatura de molde (90 - 120º C) é
extremamente recomendado. As tentativas de obter boa
estabilidade dimensional pelo recozimento de peças
moldadas em um molde frio (< 80 º C ), levam a alta
contração pós-moldagem e podem gerar tensões durante
os processos de recristalização, resultando em deformação
descontrolada.
Procedimento de Recozimento
O recozimento deve ser executado em ar ou óleos minerais inertes a 160 ± 3º C, por 30 minutos + 5 minutos por
mm de espessura de parede. O superaquecimento e os
pontos quentes devem ser evitados e as peças não devem
entrar em contato umas com as outras ou com as paredes
do forno/banho. As peças devem ser deixadas no forno
para esfriarem lentamente até que se atinja 80º C. O
empilhamento ou a embalagem, que podem deformar as
peças enquanto estão quentes, devem ser retardados até
que as peças estejam frias ao toque. Este procedimento foi
usado para obter os resultados mostrados na Figura 47,
permitindo a avaliação das alterações dimensionais
mais comuns que a peça experimenta em uso normal.
Para simplesmente estabilizar peças para uso contínuo
sob altas temperaturas (< 90º C), as peças podem ser
aquecidas até 90º C por até 24 horas. Pode ocorrer
contração pós-moldagem em torno de 0,1 a 0,2 % se
as peças são moldadas em um molde a 90º C ± 10º C.
Alterações Ambientais
As dimensões das peças de resina de acetal Delrin®
podem ser alteradas com a temperatura ambiente e
com a absorção de pequenas quantidades de água.
Dados relativos às dimensões para várias resinas de
acetal Delrin® estão representados na Figura 48,
que combina os efeitos do teor de umidade e temperatura. O gráfico mostra diversas linhas representando
condições de exposição diferentes com relação à
umidade ( 50 % UR, 80 % UR, 100 % UR e imersão).
Tolerâncias dimensionais
Geral
Levando em conta as dimensões do molde e a
variação de processo, a experiência indica que as
seguintes tolerâncias dimensionais são possíveis de
obter com a boa prática de moldagem:
dimensões até 150 mm:
0,15 % para moldagem de precisão
0,3 % para moldagem técnica
37
dimensões acima de 150 mm:
± 0,25 % para moldagem de precisão
± 0,4 % para moldagem técnica
Moldes
Para moldes de cavidades múltiplas, as tolerâncias de
construção do molde são importantes. Elas têm um
efeito direto na tolerância dimensional da peça. Como
um exemplo, para uma dimensão de molde de 30 mm
fabricado com tolerância de ± 0,01 mm, a experiência
tem mostrado que não se pode esperar uma consistência
dimensional melhor do que ± 0,03 - 0,04 mm, para
peças de cavidades diferentes em um mesmo ciclo.
Condições de moldagem
As peças moldadas sob as condições recomendadas
(bico, ponto de injeção, rosca, parâmetros da máquina)
como definido no guia de moldagem, estão sujeitas
a pequenas variações dimensionais, ciclo a ciclo.
Qualquer alteração nos parâmetros da máquina ou
condições afetam a tolerância dimensional. Por
exemplo, um molde mais frio leva à maior
contração pós-moldagem, tempo de recalque muito
curto resulta em contração inconsistente,
deformação e maior variação dimensional da peça.
Figura 48
Alteração dimensional do Delrin® 100
e 500 devido às condições ambientais
desumidificador (consulte o comportamento de secagem
do Delrin® 100 ST na Figura 50). A 23º C e 50 % U.R.,
o Delrin® 100 ST absorve 0,1% de umidade em
4 horas. A 30º C e 85% U. R., absorve 0,3 % de
umidade em 2 horas. Por esta razão os galhos
devem ser moídos e reutilizados o mais rápido possível.
Operações auxiliares
Diversas operações auxiliares associadas com a
moldagem das resinas de acetal Delrin®, são discutidas
nesta seção. Elas incluem os seguintes assuntos:
Manuseio do material.
Secagem.
Moagem da resina.
Coloração.
Descarte.
Figura 49
Taxa de absorção de umidade em
várias condições
Figura 50
Comportamento de secagem do
Delrin® 100 ST
Manuseio do material
A resina de acetal Delrin® é fornecida seca e não
precisa de secagem antes da moldagem. A resina
que foi estocada em um armazém frio deve ser
equilibrada até a temperatura ambiente antes da
moldagem. Isto evita a condensação da umidade e
variações no calor necessário para fundir a resina e,
portanto, variações na temperatura do fundido.
Cuidado especial é necessário com os grades tenazes
de Delrin®. Os sacos de Delrin® 500 T, 100 T e 100 ST
não devem ser abertos até que estejam prontos para o
uso. Se um saco foi aberto por um período de tempo
significativo e a resina absorveu umidade, o material
deve ser seco antes da moldagem (veja abaixo).
Os grânulos de Delrin® têm a superfície lubrificada
com etileno diestearamida. Maior lubrificação
destes grades não é necessária.
Secagem
Como regra geral, o Delrin® não exige secagem.
Contudo, a secagem é recomendada em alguns casos.
Grades padrão:
Quando uma embalagem de resina fica aberta
por um longo tempo, a secagem a 80º C pode
melhorar a qualidade do fundido. A taxa de
absorção de água das resinas de acetal Delrin®
em vários índices de umidade relativa é
mostrada na Figura 49.
Quando se usa mais do que 50 % de capacidade
da máquina, o pré-aquecimento da resina a 80º C
por duas horas pode melhorar a homogeneidade
do fundido e diminuir o torque necessário na rosca.
Quando a estabilidade térmica é uma preocupação
(por exemplo, com algumas cores problemáticas), a
insuflação de ar a 80º C através do Delrin® pode
ajudar. Isto resulta em menos depósito no molde e
melhor acabamento superficial.
Grades tenazes:
A moldagem dos grades tenazes de Delrin®, com
excesso de umidade (> 0,05 %), tem um efeito negativo na tenacidade. Por essa razão, é recomendado
que a resina seja seca por 4 horas a 80º C em um
38
Moagem da Resina
Recomendações para moagem do Delrin®
Tabela 8
Efeito do número de passagens nas
propriedades físicas selecionadas do Delrin® 500
O uso do Delrin® uniformemente moído e sem
contaminação, não causa efeito nas propriedades
mecânicas e desempenho de moldagem dos grades
padrão (veja os detalhes abaixo). Para a moagem
adequada do material, deve-se considerar:
Não moer peças moldadas ou galhos que
estejam descoloridos ou com defeitos superficiais.
Estas condições podem indicar que a resina
degradadou-se durante o processamento.
Evitar o acúmulo de resina moída sempre que
possível por uso de um sistema de alimentação
contínua. O ideal é fazer a moagem próxima à
máquina de moldagem e realimentar imediatamente,
usando um sistema de circuito fechado para evitar
qualquer contaminação. Se a moagem for feita em
um processo de lote, separado da máquina de
moldagem, deve-se tomar cuidado para evitar a
contaminação do material. Proteja a resina moída
contra a contaminação, com a armazenagem em
embalagens limpas, secas e claramente identificadas.
10 vezes 100%
10 vezes 50 %
Fluidez
aumenta menos
do que 10 %
aumenta menos
do que 2 %
Resistência à tração
no escoamento
sem variação
sem variação
Resistência ao impacto
Charpy entalhado
diminuição de 20%
diminuição de 2%
Coloração
O Delrin® está disponível em uma gama de cores
padrão e especiais.
Ao moldar Delrin® natural com um sistema de
coloração de outro fabricante que não a DuPont, o
seguinte deve ser observado:
Devem ser aplicados os procedimentos de segurança
indicados pelo fabricante do pigmento ou masterbatch.
Um teste de pequena escala deve ser operado inicialmente
para verificar a estabilidade do material fundido (consulte
a página 13, teste de formação de espuma), já que pigmentos ácidos, metálicos ou básicos decompõem o Delrin®.
Diferentes sistemas de coloração (mesmo aqueles que
fornecem a mesma cor) podem causar contrações
diferentes, como pode ser visto na Figura 46. As
dimensões da peça devem ser verificadas nos
testes de pequena escala.
O fluxo na unidade de injeção é laminar e a dispersão de
cores pode ser insatisfatória. Uma ponta homogeneizadora deve ser usada (consulte a página 11).
A concentração de pigmento deve ser a mais baixa
possível para manter as propriedades da resina.
Manter uma proporção constante de resina
virgem para resina moída, e misturar adequadamente antes da moldagem. Uma proporção
adequada depende da qualidade da resina moída
e dos requisitos da peça. Uma proporção de 3
para 1 de resina virgem para resina moída é
comum, apesar de que maiores quantidades de
resina moída podem ser usadas com sucesso.
Um moinho de baixa velocidade é ideal, mas os
moinhos de velocidade mais alta são aceitáveis se as
facas estiverem bem afiadas e os furos da tela forem
grandes (4 mm) o suficiente para evitar os "finos". O
moinho deve ser completamente limpo antes da
moagem de um material diferente.
O excesso de partículas deve ser removido.
Evite o uso de resina reprocessada de fontes
externas.
Para ótimas propriedades dos grades tenazes, os galhos
devem ser moídos o mais rápido possível, já que a
absorção de umidade é mais rápida para estas resinas
(consulte o parágrafo anterior). A fração de moído para
estes grades não deve exceder 25 % na alimentação,
e deve ser utilizado imediatamente.
Descarte
O descarte de refugos deve ser feito de acordo com os regulamentos aplicáveis. As opções preferidas para descarte são:
1. reciclagem
2. incineração com recuperação de energia, e
3. disposição em aterro.
A reciclagem de galhos é mais eficiente quando realizada
diretamente na máquina de moldagem (consulte “Moagem
da Resina” moída acima). A reciclagem mecânica de peças
já utilizadas pelo consumidor é raramente atrativa. Uma vez
que a estabilidade da resina e as propriedades mecânicas
podem ser extremamente afetadas pela contaminação, a
logística de limpeza e separação se torna complicada e
dispendiosa. A reciclagem química é tecnicamente possível,
mas novamente é atualmente limitada pela coleta de refugo
e separação.
Efeito nas propriedades mecânicas
A Tabela 8 mostra os resultados de um estudo de
10 passagens de material moído, feitas usando 100 %
ou 50 % de Delrin® 500 moído. Um estudo de 10
passagens com adição de 50 % de resina moída é
equivalente a moldar continuamente com 50 % do
peso do ciclo em resina moída. Uma excelente
manutenção das propriedades mecânicas é observada
nestas condições.
No. de passagens
Efeito nas propriedades
O alto valor como combustível das resinas de acetal
torna a opção (2) bastante desejável para material
que não pode ser reciclado. Contudo, as peças ou a
moagem de resinas contendo Teflon® (como o
Delrin® 500 AF) não devem ser incinerados.
39
Guia de Solução de Problemas
Além da lista seguinte de problemas e soluções, um guia computadorizado de diagnóstico e solução de falhas,
mais aprofundado, está disponível na Otimização e Diagnóstico de Moldagem Assistido por Computador
(CAMDO) da DuPont.
Problema
Problemas Dimensionais
Variações dimensionais de ciclo a
ciclo
Empenamento
Problemas de extração
Peças prendendo no molde
Canal de alimentação preso ao molde
Problemas de preenchimento
Peças incompletas
Soluções sugeridas (listadas em ordem de conveniência)
Aumente a pressão de recalque
Mantenha um colchão uniforme
Elimine o vazamento do anel de bloqueio se o colchão não pode ser mantido
Aumente o tempo de recalque
Aumente a espessura e/ou mude a posição do ponto de injeção
Mantenha um ciclo uniforme
Elimine as partículas de material não fundido (veja abaixo)
Use uma máquina maior ou perfil de rosca adequado para o Delrin®
Equilibre as temperaturas do molde
Localize o ponto de injeção na área mais espessa
Aumente o tempo de recalque
Aumente a espessura e/ou mude a posição do ponto de injeção
Arredonde os cantos vivos
Limpe os canais de água no molde; melhore o sistema de refrigeração
Melhore o projeto da peça (por exemplo, evite gargalos no fluxo do fundido)
Mude as localizações dos pinos extratores ou adicione mais pinos
Aumente o tempo de recalque
Corrija os defeitos do molde (rebaixos e ângulos de saída)
Mude as localizações dos pinos extratores ou adicione mais pinos
Diminua a pressão de recalque
Diminua a velocidade de injeção
Aumente o ciclo (possivelmente apenas temporariamente)
Use temporariamente um desmoldante
Remova as rebarbas do canal
Corrija o alinhamento entre a bucha e o bico de injeção
Arredonde os cantos vivos onde o canal de alimentação encontra os canais secundários (ou a peça)
Aumente o tempo de recalque
Aumente a temperatura do bico
Aumente o tempo de resfriamento
Use orifício do bico menor do que o da bucha de injeção
Melhore o extrator do canal
Aumente a conicidade da bucha
Use temporariamente um desmoldante
Mantenha um colchão uniforme
Elimine o vazamento do anel de bloqueio se o colchão não pode ser mantido
Aumente a pressão de injeção
Aumente a velocidade de injeção
Aumente a temperatura do fundido
Aumente a temperatura do molde
Aumente as saídas de gases
Mude a localização das saídas de gases
Aumente a duração do ciclo
Use perfil de rosca adequado para o Delrin®
Use máquina ou unidade de injeção maior
Nota: Minimize o comprimento do bico quando operar próximo ao limite da pressão de injeção da máquina. Isto é particularmente verdadeiro para as resinas Delrin® 100, com alta viscosidade do fundido.
Vazios na peças
Aumente a pressão de recalque
Aumente tempo de recalque
Localize o ponto de injeção em área mais espessa
Diminua a velocidade de injeção
Diminua a temperatura do fundido; melhore a uniformidade do fundido
Elimine o vazamento do anel de bloqueio se o colchão não pode ser mantido
Aumente as saídas de gases
Melhore a espessura ou a localização do ponto de injeção
Elimine qualquer restrição no canal de alimentação ou bico
Linhas de emenda fracas
Aumente a pressão de recalque
Ajuste a velocidade de injeção (ao redor de 1 segundo por mm de espessura de peça)
Aumente a temperatura do fundido, mas evite temperatura excessiva
Aumente as saídas de gases
Aumente a temperatura do molde
Evite o uso de desmoldantes em spray
Mude as saídas de gases ou a localização do ponto de injeção
Use uma máquina ou unidade de injeção maiores
40
Problema
Problemas de qualidade do fundido
Depósito no molde
Soluções sugeridas (listadas em ordem de conveniência)
Diminua a velocidade de injeção
Diminua a temperatura do fundido
Evite a contaminação da resina
Corrija os pontos de retenção no cilindro, rosca e conjunto do bico
Aumente as dimensões do ponto de injeção
Aumente as saídas de gases
Mude a localização das saídas de gases
Use um secador para melhorar a estabilidade térmica da resina em casos extremos
Odor
Observe a aparência do fundido (gases) e meça a sua temperatura
Reduza as temperaturas do cilindro se a temperatura do fundido está alta
Evite a contaminação da resina
Diminua a duração do ciclo para diminuir o tempo de residência
Corrija os pontos de retenção no cilindro, adaptador, bico, ponta da rosca e verifique
o conjunto do anel de bloqueio
Use uma unidade de injeção menor
Partículas de material não fundido
Aumente as temperaturas do cilindro
Aumente a contrapressão
Reduza a rotação da rosca (rpm)
Use um secador para pré-aquecer a resina
Aumente a duração do ciclo
Use perfil de rosca adequado para o Delrin®
Use máquina ou unidade de injeção maiores
Depósito na rosca
Diminua o atrito na rosca
Evite o super-resfriamento da base do funil
Verifique a % de alimentação/compressão/homogeneização - com as recomendações
Problemas de superfície
Pontos negros ou estrias marrons
Diminua o tempo de residência na unidade de injeção (rosca menor)
Evite a contaminação da resina
Corrija os pontos de retenção no cilindro, rosca, conjunto do bico
Verifique o resfriamento do funil (80 - 90º C)
Branqueamento, embaçamento e enrugamento
Diminua a velocidade de injeção
Aumente a temperatura do molde
Mude a localização do ponto de injeção
Desgaste do ponto de injeção
Diminua a velocidade de injeção
Aumente o tamanho do ponto de injeção
Mude a localização do ponto de injeção
Esguichamento
Aumente ou diminua a velocidade de injeção
Aumente as dimensões do ponto de injeção
Aumente a temperatura do molde
Mude a localização do ponto de injeção
Perfurações, descamação, rugosidades
Aumente
Aumente
Aumente
Aumente
Aumente
Aumente
Aumente
Rechupes
Elimine o vazamento do anel de bloqueio se o colchão não pode ser mantido
Aumente a pressão de recalque
Aumente o tempo de recalque
Aumente as dimensões do ponto de injeção
Mude a localização do ponto de injeção
Diminua a temperatura do fundido se estiver muito alta
Má aparência
Evite a contaminação da resina
Diminua a velocidade de injeção
Corrija os pontos de retenção na rosca, no cilindro e conjunto do bico.
Aumente as dimensões do ponto de injeção (caso seja pequeno)
Degradação no ponto de injeção
Diminua a velocidade de injeção
Aumente as dimensões do ponto de injeção
Mude a localização do ponto de injeção
Olhos, casca de laranja
Aumentar
Aumentar
Aumentar
Aumentar
Aumentar
Aumentar
Aumentar
Queimaduras, pontos frios e rugosidades
Diminuir a velocidade de injeção
Aumentar a temperatura do molde
Mudar a localização do ponto de injeção
a pressão de recalque
a velocidade de injeção
o tempo de recalque
a temperatura do molde
a temperatura do material fundido
as saídas de gases
as dimensões do ponto de injeção
a pressão de recalque
a velocidade de injeção
o tempo de recalque
a temperatura do molde
a temperatura do fundido
as saídas de gases
as dimensões do ponto de injeção
41
Frontal
Central
Traseira
Número de Lote
Resina
Número do Ciclo
Comentários sobre a Operação de Moldagem, Partida etc.
Hora
Data
Bico
Fixo
Molde
Temperaturas, º C
Móvel
Máq. Nº
Pressões, MPa
Tempos de Ciclo, s
Nº. do Bico
Abertura
Engenheiros
Total
Rosca Usada
Booster
Operadores
Primeiro Estágio
de Injeção
Segundo Estágio
de Injeção
Toneladas de
Fechamento
Instruções de Regulagem da Máquina
Movimentação
Descrição do Molde
Dosagem
Peça
Nº. da Página
Observações
Verificação de Segurança
Instrumentação Especial
Pesos, g
Peso Total
Recalque
Injeção
Contrapressão
Material Fundido
Registro de Dados de Processo
Peso Peça
RPM
Almofada, cm
Para mais informações sobre os Polímeros de Engenharia:
DuPont do Brasil S.A.
Alameda Itapecuru, 506 - Alphaville
06454-080 Barueri - São Paulo
TeleSolutions: 0800 17 17 15
Suporte Técnico e Qualidade
Tel: +55 (11) 4166-8787
E-mail: [email protected]
Serviço ao Cliente
Tel: +55 (11) 4166-8530 / 8531 / 8647
Fax: +55 (11) 4166-8513
Web Site: plasticos.dupont.com.br
Os dados aqui listados se encontram dentro da faixa normal de propriedades, porém não devem ser utilizados individualmente para estabelecer limites de especificações
nem como base para projeto. A DuPont não assume nenhuma obrigação ou responsabilidade por quaisquer recomendações apresentadas ou resultados obtidos a
partir destas informações. Estas recomendações são apresentadas e aceitas por conta e risco do comprador. A divulgação destas informações não constitui uma
autorização de operação ou para infração de nenhuma patente da DuPont ou de outras empresas. A DuPont garante que o uso ou venda de qualquer material aqui
apresentado e comercializado pela DuPont não infringe nenhuma patente que cubra o próprio material, porém não garante contra violações causadas por sua
utilização conjunta com outros materiais ou na operação de qualquer processo.
ATENÇÃO: Não utilize este material em aplicações médicas que envolvam implantes permanentes no corpo humano. Para outras aplicações médicas, consulte o
manual “Declaração de Cuidados Médicos da DuPont”, H5010
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