MOLDAGEM POR SOPROCarlos Henrique Scuracchio Processamento de Materiais Poliméricos Termoplásticos Extrusão (linhas de extrusão) Termoformagem Processos mais importantes Injeção Moldagem por Sopro (extrusão - sopro e injeção - sopro) Calandragem Rotomoldagem Outros processos utilizados Moldagem por compressão Moldagem por vazamento Outros Produção de produtos ocos (principalmente, mas não só, garrafas) e com paredes relativamente finas Propriedades importantes são a viscosidade do polímero, resistência do fundido, viscosidade elongacional Processo dependente de uma etapa anterior (extrusão ou injeção) Pré forma ou Parison no Brasil Injetoras Extrusoras "Sopradoras" Outras .Distribuição do Mercado de Máquinas de Transformação de Plásticos. PROCESSAMENTO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS PROCESSAMENTO DE TERMOPLÁSTICOS A MOLDAGEM POR SOPRO pode ser realizada: Em uma só etapa (Extrusão + Moldagem por sopro) (sempre uma etapa neste tipo de processo) (Injeção + Moldagem por sopro) . Sopro . Em duas etapas: Injeção:fabricação da pré-forma (ou “preforma”) por Injeção. totalmente separada da operação de sopro Sopro É a modalidade importante para a Injeção . Fusão e plastificação: pode ser realizado tanto por extrusão ou injeção.As etapas básicas são comuns a todas as diferentes variações do processo e consistem de três estágios básicos: 1. Conformação da pré-forma (injeção) ou parison (extrusão): através da matriz de extrusão ou do molde de injeção 3. 2. para produzir o fundido. Sopro e conformação: um compressor auxiliar fornece a pressão necessária para o sopro e uma unidade de fechamento do molde é operada por um sistema hidráulico . . Em resumo: Extrusão e Uma etapa sopro Uma etapa Injeção e sopro Duas etapas . Injection Stretch Blow Molding (praticamente obrigatória neste caso) .Extrusion Stretch Blow Molding ISBM . como por exemplo: obtenção de produtos em camadas (“multicamadas”) estiramento antes da etapa (ou estágio) de Sopro.OBSERVAÇÃO Os tipos de processo de moldagem por sopro anteriormente mencionados podem ter alterações. nestas variações são denominados: ESBM . Moldagem por Extrusão-Sopro . EXTRUSÃO – MOLDAGEM POR SOPRO (sempre uma etapa ou único estágio) parison . é colocado entre as paredes de um molde. O molde é fechado prendendo as extremidades do cilindro e injeta-se ar comprimido que força o polímero contra as paredes do molde. Um cilindro ou um tubo de polímero aquecido. . designado por “parison” (mangueira aquecida). é um processo de moldagem por sopro que utiliza pressão de ar para conformar o polímero fundido na cavidade do molde. Portanto. . PVC. PP e PET ou ainda co-extrusão com PVDC e EVOH. Moldagem por Sopro Deposição do Sopro do Extrusão parison dentro parison contra Resfriamento do parison de um molde de as paredes do e extração sopro molde Materiais mais utilizados: PEBD. PEAD. . realiza a distribuição da massa fundida auxiliando a sua homogeneização 4.Matriz pode ser fixada por cruzetas .Anel de suporte-elemento que promove a sustentação do torpedo 3.Torpedo.peça de conexão entre o cabeçote e a extrusora.Alimentação. Moldagem por Sopro Cabeçote de fluxo axial 1. permitindo o fluxo do fundido entre ambos os elementos 2. O processo de formação do parison extrusão-sopro pode ser em contínuo ou intermitente. . principalmente para recipientes grandes é o escoamento do parison fundido pela ação da gravidade (variação da espessura) Uso de material com baixo índice de fluidez!!! . Um dos principais problemas. COMENTÁRIO SOBRE ÍNDICE DE FLUIDEZ . ASTM D 1238 . . . por exemplo.sopro são utilizados em vários segmentos. produzidos na moldagem por extrusão .sopro. para a embalagem de produtos sólidos e líquidos. com diferentes dimensões. com capacidade de 180 litros (45 galões) são produzidos na moldagem por extrusão . incluindo a indústria alimentícia. . MOLDAGEM POR EXTRUSÃO-SOPRO • Muitos dos recipientes. • Recipientes de grande porte. Tolerâncias dimensionais precisas difíceis de se conseguir 3. Relativamente baixa acuracidade de detalhes superficiais 4. Vantagens do Processo de Extrusão-Sopro 1. Processo preferido para recipientes muito grandes Desvantagens do Processo de Extrusão-Sopro 1. Possível moldar pecas com alças e “furos” 2. Baixa uniformidade de espessura das paredes 2. Produção de rebarbas . polipropileno.MOLDAGEM POR SOPRO (ou MOLDAGEM POR EXTRUSÃO-SOPRO) Processo muito utilizado na fabricação de garrafas. EXTRUSÃO . Épolietileno muito empregado para os seguintes termoplásticos: de alta densidade. frascos. polietileno linear de baixa densidade. PVC. tanques de gasolina. bombonas. PETG. ABS. polietileno de baixa densidade. PET-EX. etc. tambores. policarbonato. . (artigos ocos com gargalos/ abertura). MOLDAGEM POR EXTRUSÃO -SOPRO . SOPRO .MOLDAGEM POR EXTRUSÃO. Garrafas para Leite . Garrafas produzidas com termoplásticos contendo pigmentação especial e/ou impressão especial . SOPRO .MOLDAGEM POR EXTRUSÃO . SOPRO .MOLDAGEM POR EXTRUSÃO. MOLDAGEM POR EXTRUSÃO .SOPRO . Etapa de Dosagem do Material pela Extrusora Moldagem por extrusão e sopro pode ser dividida em dois tipos: Processo contínuo: . na quantidade exata para o sopro.Comum para peças grandes (até aproximadamente 60 kg) . .O parison é continuamente extrudado e o molde (ou conjunto de moldes) coleta os parisons Processo intermitente ou com acumulador: .a extrusora ainda funciona de modo contínuo. porém há um acumulador no cabeçote responsável por coletar uma certa quantidade de material que será posteriormente forçado a passar pela matriz por um pistão. Moldagem por Extrusão-Sopro Recipientes: 1cm3 até 300 litros Peso do parison afeta a própria deformação necessário rapidez Cabeçote com acumulador . Moldagem por Sopro com Acumulador . evitando a deformação de parisons grandes pela gravidade.Permite formação do parison em altas velocidades. Vantagens do processo com acumulador .Possibilita a fabricação de artigos moldados grandes . Porém: -Altas velocidades de cisalhamento provocam: fratura do fundido e inchamento do extrudado (defeitos devidos a vazão e taxas de cisalhamento muito altas) . Reduzir o tempo do ciclo .Na Moldagem por Extrusão e Sopro objetiva-se: .Manter a temperatura do parison .Não deixar o parison “escoar” excessivamente . também é possível utilizar uma rosca recíproca na extrusora (processo semelhante ao de moldagem por injeção) .Além do acumulador com pistão. . Sopro em Multicamadas (co-extrusão) . Sopro em Multicamadas (co-extrusão) . Garrafa Coextrusão/Sopro (com polímero reciclado na camada intermediária) . adesivo 3. MOLDAGEM POR COEXTRUSÃO – SOPRO 1.suporte 2.barreira 4.suporte .adesivo 5. Molde abre e o recipiente é ejetado . Bico encaixa no molde e sopra .Parison é abraçado pelo molde e cortado . Moldagem por Sopro Parison . Resfriamento da peça .Parison é formado pela matriz . dependendo do tipo de máquina e peça a ser produzida. .A matriz pode ser divergente ou convergente. Agulhas: produtos de baixo volume Funções: . Mecanismos de sopro .Expandir o parison contra o molde .Exercer pressão no parison para produzir detalhes da superfície .Auxiliar no resfriamento .Pinos: frascos ou corpos de grandes volumes . Pressões e Velocidades -Pressão para produção do parison depende do material. . da temperatura do fundido. cristalização parcial na superfície. distribuição defeituosa. -Velocidades lentas: alongamento do parison. da perda de pressão dentro do cabeçote e da abertura do bocal -Importante controlar a viscosidade do fundido para não forçar os lábios da matriz que resultaria em perda de controle do programador. acabamento superficial inferior. por exemplo.COBRE-BERÍLIO. MOLDE PARA EXTRUSÃO-SOPRO • CONSISTE EM DUAS METADES QUE QUANDO ACOPLADAS . ao contrário do que acontece. • MATERIAIS MUITO UTILIZADOS: LIGAS DE ALUMÍNIO FUNDIDO. ZINCO . • OS MATERIAIS UTILIZADOS PARA A CONFECÇÃO DE UM MOLDE DEPENDEM BASICAMENTE DA SUA VIDA ÚTIL . o molde pode ser feito de materiais menos resistentes mecanicamente. com a moldagem por injeção Porém é importante que o material do molde tenha uma boa condutividade térmica (resfriamento rápido) . Não envolvendo grandes pressões. FORMAM UMA OU MAIS CAVIDADES. MOLDE PARA EXTRUSÃO-SOPRO . . Partes Básicas do Molde . diâmetro médio da peça Razão de sopro = diâmetro médio do parison Quanto maior a razão de sopro. . maior a diferença entre a espessura inicial do parison e a espessura da parede da peça pronta. Exemplo: Parison com diâmetro menor que o molde. .1 polegada de espessura e área 5 vezes menor: Muito simplista!!!! As partes do material terão diferentes razões de sopro. com 0. .Problemas que podem ser gerados por cantos vivos durante a moldagem. mais adequado é o uso de ângulos grandes em relação à direção perpendicular do parison e raios maiores nos cantos (ambos limitados pelo projeto). .Deve-se evitar cantos vivos no molde para sopro. principalmente para peças grandes => gera regiões com espessura muito fina e frágil Quanto maior a razão de sopro média. Exemplo: garrafa de leite . Geometrias Complexas: as diferentes regiões podem ter razões de sopro diferentes . a razão de estiramento do material pode variar bastante de ponto a ponto da peça durante o sopro. Sendo o parison de espessura de paredce constante. em que partes da peça espera-se menor espessura final? .Dependendo da geometria do recipiente. Nestes casos muitas vezes é interessante que a cavidade do molde seja menor ou igual ao diâmetro do parison. • Maior retrabalho . diminuindo a razão de estiramento total: Porém: • Maior geração de rebarbas. • REFRIGERAÇÃO DO MOLDE . MOLDAGEM POR EXTRUSÃO-SOPRO COM ESTRANGULADOR E PRODUTO COM ALÇA . SOPRO Frasco com camadas de PP e de HDPE Frasco de três camadas . MOLDAGEM POR COEXTRUSÃO . Germany .Tanque de Combustível Coextrusão / Sopro Fonte: Bekum. melhoria na resistência ao impacto e redução de peso.Sopro 1) Programação do Parison É um método para controle de espessura da parede e peso do artigo soprado Vantagens: redução de custo. Moldagem por Extrusão . Pode ser utilizado tanto para peças com variação de diâmetro como para compensar o efeito de variação de espessura pelo escoamento do parison antes do fechamento do molde e sopro (sagging) . otimização da produção. . Sistema onde um dispositivo eletrônico de programação controla outro dispositivo hidráulico O embolo do cilindro hidráulico é conectado a uma bucha que movimenta abre ou fecha a abertura do lábio da matriz e assim modifica a espessura da pré-forma Servo amplificador e servo válvula . . Poli(tereftalato de etileno) grau garrafa .MOLDAGEM POR INJEÇÃO – SOPRO POLÍMERO MUITO IMPORTANTE NESTE PROCESSO: PETgg . EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO PET . POR SEGMENTO Bebidas Carbonatadas Água Mineral Óleo Sucos. EXEMPLOS DE APLICAÇÃO DO PET . Chás e Bebidas Isotônicas . Processos de Injeção-Sopro: um ou dois estágios 1 estágio Injeção + Sopro PET Injeção Sopro 2 estágios 1 ESTÁGIO: 2 ESTÁGIOS: injeção e sopro são injeção e sopro ocorrem em máquinas operações realizadas na diferentes (podendo mesma máquina estar em locais bem distantes) . . Baixíssima ou inexistente variação de massa entre peças 4. Menor custo para garrafas de grande volume. Ausência de rebarbas ou sobras no processo de sopro (porém na injeção da pré-forma existirão os galhos de injeção) 2. Alta qualidade dimensional do bocal (geralmente rosca) e de detalhes. Vantagens do Processo de Injeção-Sopro 1. 3. Desvantagens do Processo de Injeção-Sopro 1. Não é possível fabricar garrafas com alças. . Formato das garrafas são limitadas a uma razão de largura/espessura de 2:1 e razão de estiramento não maior que 3:1 3. Custo do maquinário maior que da extrusão-sopro 2. MOLDAGEM POR SOPRO) (em uma etapa. não é a modalidade mais importante para INJEÇÃO-SOPRO) . (INJEÇÃO . . Etapa2: Sopro Depois de rotacionar a pré-forma 120º o molde de sopro fecha. Todos os estágios ocorrem simultaneamente com o ciclo sendo normalmente determinado pela injeção da pré-forma (geralmente a etapa mais demorada) . A temperatura da pré- forma é condicionada.Injeção sopro em 1 estágio Etapa1: Injeção A resina é injetada pela rosca recíproca na cavidade do molde. Epata 3: Ejeção Nova rotação de 120º até a posição onde o frasco é removido do molde. O bocal é fixado enquanto a pre-forma é soprada até o formato final e resfriada. É aqui que o formato preciso do bocal é produzido. INJEÇÃO – MOLDAGEM POR SOPRO Em duas etapas: modalidade extremamente mais importante para INJEÇÃO-SOPRO (até o final da aula) . Necessário bom processo de secagem . Esquema do processo de sopro de garrafas em duas etapas .Ilustração da primeira etapa Granulos de PET Préforma Etapa n°1 Injeção da préforma Préforma . Molde e Injetora de pré-formas: primeiro estágio do processo de INJEÇÃO-SOPRO (para o PET) . é opaca. Injeção das Pré-formas • A resina PET pós-condensada apresenta elevado grau de cristalinidade (60%) e. Fusão e resfriamento rápido Resina PET: estado pré-forma: cristalino grau de cristalinidade próximo de zero . pode-se atingir um bom compromisso entre as propriedades de transparência. resistência mecânica e barreira a gases. por isso. • Em um resfriamento rápido e sob a aplicação de tensões. Fator primordial que afeta transparência de PET: CRISTALINIDADE . “Pearlescence” = perolização causada pela criação de microvaziose cristalização induzida por fluxo (“stress whitening”) durante o estiramento . História térmica do polímero nos processo de injeção – sopro em 1 e em 2 estágios . Cristalização de pré-formas durante a injeção . Esquema do processo de sopro de garrafas em duas etapas .Ilustração da segunda etapa Granulos de PET Préforma Préforma fria Reaquecimento Sopro Etapa n°2 Sopro da Garrafa Préforma Alimentação de préformasCondicionamento térmico Estiragem Sopro evacuação . Variação de cristalinidade durante o ciclo de fabricação de garrafas de PET . Diferentes estados das moléculas de PET possíveis em uma garrafa soprada. Área Amorfa Área Orientada Área com possível cristalização quiescente Sopro Pré-forma MOLDAGEM POR INJEÇÃO ESTIRAMENTO E SOPRO • Estiramento passo à passo . . Razão de Estiramento Razão de estiramento = estiramento radial interno x estiramento axial . .Estiramento radial interno 47% maior que o externo neste caso específico. Sopradora de pré-formas para a fabricação de garrafas de PET biorientado: segundo estágio do processo de INJEÇÃO– ESTIRAMENTO – SOPRO (ISBM) . Sopradora de pré-formas para a fabricação de garrafas de PET biorientado: segundo estágio do processo de INJEÇÃO– ESTIRAMENTO – SOPRO (ISBM) Produção de 40.000 a 60.000 garrafas de 600 mL/hora . ANÁLISE DE TIPO DE EMBALAGEM NO BRASIL UTILIZAÇÃO DO PET . • Aspecto visual. • Resistência ao fissuramento sob tensão. • Baixa permeabilidade a CO2 e O2. . • Estabilidade dimensional. • Resistência ao impacto por queda livre.Propriedades importantes nas garrafas PET • Resistência à pressão interna. • Resistência à compressão dinâmica. Segmentação do Mercado de PET . . . . . . COMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS NO BRASIL . 9% e chapas Outros 7.5% Cerdas/Cordas/ Embalagens Monofilamentos Alimentos e Não Alimentos 28% 18.9% 7.7% 1.7% Não tecidos . O Destino do PET Reciclado no Brasil 2011 Fitas de Arquear Tubos Laminados 6.3% Malhas 43% 29% Resinas Insaturadas e Alquídicas 18.0% Tecidos Têxteis e 39. . . Lançamento: Setembro de 2011 Projeto Bottle-to-Bottle 80% de PET virgem + 20% de PET pós-consumo reciclado grau alimentício OUTRAS EMPRESAS TAMBÉM JÁ ESTÃO COM ESTA TECNOLOGIA PARA SER LANÇADA . PERSPECTIVAS & DESAFIOS Polímeros convencionais sintetizados com matérias-primas obtidas à partir de fontes renováveis (“Biobased Polymers”) Atualmente Principalmente etileno obtido com etanol produzido a partir de fonte renovável (cana-de-açúcar) . Como o PET plantbottle é produzido? Contém até 30% do PET originário de cana de açúcar. Garrafa 100% reciclável. .
Report "Aula 3 - Extrusão-Sopro e Injeção - Sopro Atual"