Outros processos de moldagem de plásticos

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9.3 Termoformagem
	A termoformagem consiste na deformação de chapas plásticas aquecidas, em estado de amolecimento, e compelidas contra os contornos de um molde assumindo sua forma.
	A seqüência normal do processo envolve o aquecimento do plástico, a moldagem e o resfriamento. 
	O processamento é feito com chapas e filmes de espessuras, comumente, atingindo de 0,1 mm a 12 mm. O material, também chamado de semi-manufaturado pode ser fornecido em forma de chapas ou em rolos.
	A termoformagem engloba uma série de processos variantes, podendo-se destacar três deles:
conformação em moldes combinados;
moldagem a ar comprimido; e 
moldagem a vácuo.
Dentre estes processos o uso de ar e/ou vácuo para a conformação do plástico tem se destacado frente a outros processos.
9.3.1 Conformação em moldes combinados
Neste processo a chapa de plástico é aquecida e prensada entre dois moldes. Para auxiliar a extração da peça os moldes possuem canais de ar em suas partes mais reentrantes. Apesar de ser um processo mais caro que os demais, por exigir a confecção de dois moldes em material metálico (como aço ou alumínio reforçado), é capaz de reproduzir detalhes e obter boa precisão dimensional nas peças plásticas. 
Figura 9.1 - Conformação com moldes combinados.
9.3.2 Moldagem por ar comprimido
Neste processo o material aquecido é comprimido contra uma cavidade fêmea por meio de ar comprimido em pressões de até 1MPa. É um processo rápido e que exige menores temperaturas de aquecimento da chapa de plástico.
Figura 9.2 – Moldagem a ar comprimido.
9.3.3 Moldagem a vácuo
Consiste na fixação da chapa de plástico aquecida sobre um molde e entre eles feito um vácuo. A pressão atmosférica, então, força a chapa de encontro aos contornos do molde. Após um breve período a chapa endurece e pode ser removida do molde. Este talvez é o mais barato dentre os processos de termoformagem, motivo pelo qual levou a concepção de uma série de processos de moldagem baseados no vácuo.
Figura 9.3 – Moldagem à vácuo.
9.3.3.1 Conformação em molde fêmea
Processo que geralmente se aplica à produção de peças rasas, nas quais se necessite de reprodução fiel de detalhes do lado externo da peça. Contudo, quando a profundidade de embutimento é grande, o afinamento da chapa plástica tende a se tornar excessivo nas arestas e na base. O princípio deste processo deriva muitos outros mais complexos que buscam superar a mencionada limitação do afinamento da chapa.
Figura 9.4 – Moldagem a vácuo com molde fêmea.
9.3.3.2 Conformação em molde macho
Neste processo são produzidas peças que requerem espessura maior no topo, especialmente quando se deseja maior detalhamento do lado interno da peça. Consome maior quantidade de material do que no molde fêmea, já que a chapa precisa ser embutida na caixa sem que haja afinamento excessivo da espessura da peça na base do molde.
Figura 9.5 – Moldagem a vácuo com molde macho.
Conformação por retorno elástico
Utilizado para materiais com comportamento similar à borracha, como os vinílicos. A chapa aquecida é sugada para o interior de uma caixa de vácuo, numa operação de conformação livre. Em seguida, um molde macho é colocado sobre a chapa, e o vácuo é cancelado. A chapa, aquecida retorna a sua posição original indo de encontro ao molde assumindo seus contornos. Por último, a peça é resfriada.
As etapas 1 e 2 da Figura 9.6 representam o processo de conformação livre a vácuo, onde é feito um vácuo parcial quando a peça atinge as dimensões desejadas e em seguida resfriada nesta posição. Este processo é usado na produção de embalagens de proteção, por exemplo.
Figura 9.6 – Conformação por retorno elástico (etapas de 1 a 4) e conformação livre a vácuo (etapas de 1 e 2).
9.3.3.4 Conformação por revestimento
A chapa aquecida é fixada sobre duas garras e o molde é movido para cima de encontro à mesma, promovendo um pré-alongamento. Quando o molde interno estiver completamente coberto aplica-se o vácuo e achapa pré-alongada é forçada contra o molde, imprimindo os seus detalhes na peça plástica.
Este processo permite o embutimento profundo, porém apresenta o inconveniente do resfriamento localizado da chapa, quando a mesma toca as porções mais elevadas do molde, com isso restringindo o material disponível para estiramento resultando em partes das peças com paredes mais finas.
Figura 9.7 – Moldagem por revestimento.
9.3.3.5 Moldagem a vácuo com êmbolo
É uma modificação da conformação em molde fêmea em que um êmbolo força a placa aquecida contra a cavidade antes da aplicação do vácuo. O êmbolo é aquecido para evitar marcas de resfriamento sobre a chapa, enquanto que a cavidade fêmea é normalmente mantida fria a fim de possibilitar resfriamento rápido. Essa técnica assegura maior uniformidade de espessura da peça.
Peças de parede dupla, como gabinetes de refrigeradores, podem ser produzidas mantendo estacionária a estrutura de fixação e movendo o êmbolo para baixo e o molde para cima. 
Figura 9.8 – Moldagem a vácuo com êmbolo.
Aquecimento
O controle da temperatura é crítico para a produção de peças aceitáveis. Materiais que tem uma faixa de amolecimento, como o polistireno de alto impacto, não exigem um controle tão rígido de temperatura quanto materiais de amolecimento abrupto, como o polietileno.
O aquecimento pode ser por radiação, por convecção ou por condução.
Aquecimento por radiação: é o aquecimento mais empregado em chapas termoplásticas. Constituem-se de resistências elétricas em quartzo que emitem radiação infravermelha. A temperatura da chapa aquecida pode variar de 250 a 650 °C de acordo com o tipo de plástico. Uma das propriedades da radiação infravermelha é sua absorção por corpos opacos e translúcidos. Dessa forma se o filme de plástico for semitransparente a energia atravessa o material sem ser absorvida.
A maioria dos plásticos são bons isoladores térmicos, de modo que oferecem o risco de superaquecerem em sua superfície, causando degradação do material e, possivelmente, variações de tonalidade antes de atingirem a temperatura de conformação. Para evitar estes danos deve-se usar menores temperaturas ou chapas justapostas (sanduiche), neste último caso tem-se a vantagem de reduzir o tempo total de aquecimento.
 Em alguns casos, uma porção da chapa pode ser mantida mais fria a fim de evitar um afinamento excessivo nessa região durante a conformação. Esse problema pode ser contornado pelo sombreamento da região desejada através da colocação de anteparo entre a resistência e a chapa. Esse recurso é utilizado em porções da chapa que deve sofrer grandes estiramentos.
Figura 9.9 – Sombreamento ou aquecimento preferencial.
Aquecimento convectivo: a colocação da chapa de termoplástico num forno provido de circulação de ar é um método eficiente para se obter distribuição uniforme de temperatura. Apesar de ser um processo mais lento do que o aquecimento por radiação pode-se colocar várias chapas de uma só vez aumentando-se a produção. Alguns materiais sofrem deflexão quando submetidos à temperatura de amolecimento por mais do que um breve período. Por este motivo seu aquecimento em forno é normalmente restrito a materiais de elevada resistência a quente, como os acrílicos e o ABS.
Aquecimento por condução: é feito na prática pelo contato do plástico com uma placa metálica polida e aquecida até se conseguir a temperatura de conformação. Esta placa pode ser provida de pequenos furos por onde se injeta ar para desfazer o contato.
O resfriamento inicia assim que a chapa encosta na ferramenta de moldagem fria. Para reduzir o tempo de resfriamento, a ferramenta pode conter canais de refrigeração e o lado oposto da peça conformada pode ser resfriada por jato de ar.
macho
fêmea
força
canal de ar
vedação
ar comprimido
canal de exaustão
molde fêmea
vedaçãovácuo
fixação
molde fêmea
furos de exaustão
aquecimento
2 - aquecimento
3 – estiramento por vácuo
1 - sujeição
4 - extração
aquecimento
aquecimento
1 - aquecimento
2 - vácuo
3 - retorno elástico
4- extração
aquecimento
1 - aquecimento
2 - revestimento
3 - moldagem a vácuo
4- extração
aquecimento
1 - aquecimento
2 - descida do êmbolo
3 - estiramento por vácuo
4 - extração
resistência elétrica
chapa de termoplástico
resistência elétrica
radiação infravermelha