Processos Industriais - Aula - EQ

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
IMA - ESCOLA DE QUÍMICA
EQW-112: INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS QUÍMICOS E 
BIOQUÍMICOS
PROCESSOS INDUSTRIAIS EM 
polímeros
Renato Melo, Químico Industrial, M.Sc.
E-mail: renatomelo81@gmail.com
INTRODUÇão
CIÊNCIA DOS MATERIAIS
Metálicos
Cerâmicos
Poliméricos
Materiais metálicos: normalmente compostos por ligas metálicas. Ótimos 
condutores de calor e eletricidade. Aplicações estruturais;
Materiais cerâmicos: contém elementos metálicos e não-metálicos (ex: 
Al2O3 , MgO). Fracos condutores de calor e eletricidade, porém mais 
resistentes a altas temperaturas que os metais e os polímeros.
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POLÍMEROS
• Do grego poli (muitas) + meros (partes);
• Repetição de unidades de um mesmo composto químico (mero);
• Polimerização: processo em que várias unidades de repetição 
(monômeros) reagem para a geração de uma cadeia polimérica.
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Tecnologia de Polímeros
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Tecnologia de Polímeros
Artefatos Poliméricos
Vantagens Desvantagens
Facilidade de fabricação e manutenção 
de equipamentos
Baixa resistência
Economia em peso Instabilidade dimensional
Resistência à corrosão Termicamente instáveis
Isolamento elétrico e térmico Sujeitos à deterioração/degradação
Transparência Odores (monômeros/degradação)
Amortecimento / maleabilidade Dificuldade de reparação
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Tecnologia de Polímeros
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Tecnologia de Polímeros
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Tecnologia de Polímeros
Aditivos
Aditivos que modificam as propriedades mecânicas:
ü Cargas
ü Plastificantes
ü Modificadores de impacto
ü Agentes de reticulação
 Retardantes de chama e supressores de fumaça;
Aditivos que modificam as propriedades elétricas;
Aditivos de procesamento:
ü Lubrificantes
ü Auxiliares de Processamento
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Aditivos de proteção:
ü Antioxidantes
ü Estabilizantes contra radiação
Modificadores de propriedades de superfície:
ü Compatibilizantes
ü Promotores de adesão
ü Agentes antiestáticos
Modificadores de propriedades óticas:
ü Corantes e pigmentos
ü Promotores de brilho
Agentes de expansão
Aditivos
Tecnologia de Polímeros
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Tecnologia de Polímeros
Cargas
Materiais sólidos, insolúveis, que são adicionados aos polímeros durante o 
processamento em quantidades suficientes para diminuir o custo final ou 
aumentar de forma controlada alguma de suas propriedades físicas
Tipos de Cargas
Cargas de Enchimento Apenas reduzem o custo do produto, ex: 
carbonatos (CaCO3), argilas, talco, etc. 
Cargas de Reforço Alteram as propriedades mecânicas do produto, 
ex: fibras de vidro, fibras vegetais, fibras 
poliméricas, etc. 
Cargas Funcionais Alteram propriedades específicas do produto, 
como condutividade elétrica ou térmica, ex: fibra 
de carbono, fibras metálicas
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Moldagem por extrusão
Moldagem por Extrusão
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Moldagem por Extrusão
Extrusão = “ex” + “trudere” (Latim)
“ex” – movimento para fora
“trudere” - empurrar 
Extrusão = movimento de empurrar para fora
Em termos técnicos, para polímeros no estado fundido, extrusão é o processo 
no qual o polímero é, geralmente, plastificado, homogeneizado, pressurizado e 
bombeado, com auxílio de barril aquecido e rosca com movimento rotacional, 
em direção a uma matriz que poderá dar ou não a forma do produto final.
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Moldagem por Extrusão
Aplicações da Extrusão 
Formulação
ü Aditivação de polímeros e granulação (“pelletização”);
ü Preparação de misturas, compósitos e nanocompósitos; 
ü Modificação de polímeros: funcionalização, degradação controlada, 
reticulação, copolimerização, ramificação, etc.
Conformação de Polímeros
ü Fabricação de placas, perfis, tubos, filmes planos, filmes tubulares, 
espumas, etc.
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Moldagem por Extrusão
Extrusão: vantagens e desvantagens 
Vantagens Desvantagens
Processo contínuo
Peças com geometria pouco 
complexa e seção uniforme 
constante
Elevado volume de produção
Valor de processo reduzido
Vários tipos de matérias-primas
Capacidade de mistura
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Moldagem por Extrusão
Componentes de uma Extrusora
Funil
Motor
Barril
Rosca Matriz
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Moldagem por Extrusão
Componentes de uma Extrusora
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Moldagem por Extrusão
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Moldagem por Extrusão
Aplicações do Processo de Extrusão
Fabricação de produtos com perfil definido
ü Tubos
ü Laminas
ü Filmes
 Revestimento de fios metálicos (Nylon, PVC, PE, PP);
 Formação de camadas sobrepostas para obtenção de laminados;
 Produção de filmes planos ou inflados;
 Preparação de pré-formas para moldagem por sopro, etc. (PET)
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Moldagem por extrusão - SOPRO
Princípio da Técnica
Moldagem por Extrusão-Sopro
1) Extrusora plastifica o polímero e o conforma, em uma matriz anelar, 
na forma de um tubo de plástico amolecido, chamado de parison;
2) Molde com cavidade fecha-se sobre o parison; ar comprimido é 
injetado para dentro do parison por uma de suas extremidades e este 
é expandido (inflado) contra as paredes do molde;
3) O molde solidifica o polímero no formato do molde;
4) O artefato é extraído do molde.
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Moldagem por Extrusão-Sopro
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Moldagem por Extrusão-Sopro
Extrusora de Parison
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Moldagem por Extrusão-Sopro
Curso técnico de polímeros – Aula 3
Extrusora de Parison
Moldagem por Extrusão-Sopro
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Moldagem por INJEÇÃO
Moldagem por Injeção
Princípio da técnica: O material termoplástico granulado é forçado a altas 
temperaturas, acima de sua fusão, e pressões para que o polímero fundido 
possa fluir pelos canais do molde, preencher a cavidade do molde e assumir a 
forma desejada do moldado.
Esta técnica é empregada quando a quantidade de peças termoplásticas a 
serem produzidas é de grande quantidade e é necessária uma boa exatidão 
dimensional
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Moldagem por Injeção
Vantagens Desvantagens
Peças podem ser produzidas com altas taxas 
de produtividade
Competição acirrada oferece baixa margem 
de lucro
Produção de peças de grandes volumes Os moldes são muito caros
Custo de mão-de-obra é relativamente baixo A qualidade das peças é difícil de ser 
determinada
imediatamenteO processo é altamente susceptível à 
automação
Peças requerem pouco ou nenhum 
acabamento
Falta de conhecimento dos fundamentos do 
processo
causa problemasAs peças podem ser moldadas com insertos 
metálicos
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Moldagem por Injeção
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Moldagem por Injeção
Unidade de InjeçãoMolde
Unidade de Acionamento 
do Molde
Máquina Injetora
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Moldagem por Injeção
 Unidade de Injeção
• Barril, cilindro ou canhão com funil e mantas 
de aquecimento;
• Rosca recíproca posicionada no interior do 
barril;
• Motor elétrico para girar a rosca;
• Sistema hidráulico que comanda o avanço e 
recuo do barril;
• Sistema hidráulico que comanda o avanço e 
recuo da rosca.
Função  dosagem, plastificação e injeção do polímero.
Máquina Injetora
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Moldagem por Injeção
Molde
• Placa fixa e placa móvel;
• Molde com cavidade(s);
• Pinos guias;
• Pinos extratores;
• Canais de refrigeração.
Função  conformar e resfriar o polímero.
MáquinaInjetora
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Moldagem por Injeção
Máquina Injetora
Unidade de Acionamento do Molde
• Sistema hidráulico para movimentação da 
placa móvel que contém o molde;
• Sistema hidráulico para movimentação dos 
pinos extratores;
Função  extrair a peça moldada.
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Moldagem por INJEÇão - SOPRO
Moldagem por Injeção-Sopro
Princípio da Técnica
1) Produção de uma peça moldada por 
injeção (pré-forma);
2) Fechamento do molde sobre a peça oca;
3) Introdução de ar comprimido sobre a peça 
oca até a forma final;
4) Resfriamento e extração da peça soprada.
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Moldagem por Injeção-Sopro
1) PET é injetado a 280 ºC com temperatura 
de molde de 5 ºC para produzir um 
material amorfo e transparente;
2) Pré-forma de PET injetada é aquecida as 
90 ºC (Tg = 70 ºC e Tc = 170ºC)
3) Pré-forma aquecida é transferida para um 
molde frio (5ºC) e soprada com 
consequente estiramento biaxial..
Produção de frascos e garrafas PET
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Moldagem por Injeção-Sopro
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Moldagem por Injeção-Sopro
Injeção-Sopro Extrusão-Sopro
Vantagens
• Moldados sem rebarba;
• Bom controle de 
espessura do gargalo e da 
parede;
• Mais fácil de produzir 
objetos não-simétricos;
• Não há necessidade de 
acabamento.
• Deformação lenta;
• Altas velocidades de 
produção;
• Maior versatilidade com 
respeito à produção.
Desvantagens
• Processo lento;
• Mais restrito no que 
concerne à escolha dos 
moldados;
• São necessários dois 
moldes para cada objeto.
• Mais difícil de controlar  a 
espessura da parede;
 
• Necessária a operação de 
corte.
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ROTOMOLDAGEM
Rotomoldagem
Processos industriais que transformam uma resina termoplástica (ex.: 
polietileno) em uma peça plástica, pronta para utilização. Produtos 
rotomoldados estão cada vez mais presentes em nossa vida:
• caixas d água e de ferramentas,
• brinquedos, 
• baús para motos,
• tanques químicos e de combustíveis, 
• caçambas e lixeiras para saneamento,
• vasos para jardinagem,
• peças técnicas para industria agrícola e automobilística, etc.
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Rotomoldagem
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Rotomoldagem
A vasta aplicação se tornou possível porque o processo de rotomoldagem 
apresenta diversas vantagens:
• Capacidade de produzir grandes peças;
• Ótimo acabamento;
• Produtos com grande resistência a impactos e intempéries;
 
• Produtos totalmente recicláveis.
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Rotomoldagem
A máquina de rotomoldagem
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Rotomoldagem
Processo
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TERMOFoRMagem 
Termoformagem
Processo que se utiliza de calor e pressão para a moldagem de 
produtos em sua forma final a partir de filmes, chapas ou placas.
ü Filmes, chapas ou placas são produzidos por extrusão a partir de 
polímeros termo plásticos;
ü A pressão utilizada para a moldagem pode ser mecânica, a vácuo ou 
por ar comprimido;
ü Peças com grandes áreas superficiais podem ser produzidas de forma 
econômica.
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Termoformagem
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Termoformagem
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Termoformagem
ü Embalagens: copos descartáveis, caixa de ovos, bandejas para 
carnes e frios, etc.;
ü Acessórios para veículos (painéis, tanques de gasolina, etc.);
ü Eletrodomésticos: caixa interna de geladeira;
ü Produtos para construção civil (armários de banheiro, luminárias, 
etc.)
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Termoformagem
ü A termoformagem consiste em aquecer uma folha de termoplástico acima de 
Tg (para os polímeros amorfos) ou perto da fusão (para os polímeros semi-
cristalinos), forçando-a depois de encontro às paredes de um molde. Em 
contacto com o molde arrefecido pela circulação de um fluído (geralmente a 
água), o material arrefece ficando com a forma que o molde lhe deu. 
Finalmente, o molde abre e procede-se à extração da peça.
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Moldagem por COMPRESSÃO
Moldagem por Compressão
• Um dos processos mais antigos de moldagem;
• Aplicáveis a polímeros termorrígidos e termoplásticos;
• Similar à técnica de forjamento (aplicado aos metálicos);
• Geralmente realizado à quente;
• A resina termo-endurecível, pré-aquecida, é introduzida num molde 
contendo uma ou mais cavidades.
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Moldagem por Compressão
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Moldagem por IMERsão
Moldagem por Imersão
ü Permite a obtenção de peças ocas por imersão do molde em solução 
viscosa, seguida de remoção do solvente, ou em emulsão do polímero 
seguida de coagulação;
ü Espessura do artefato é determinada pelo nº de vezes que o procedimento 
é repetido.
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Moldagem por Imersão
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CALANdRagem 
Calandragem
ü Composição moldável passa entre rolos superpostos, sucessivos, 
interligados na forma de “L”, “T” ou “Z”;
ü Permite a obtenção de lâminas e lençóis plásticos, cuja espessura deve ser 
regular;
ü Empregada na produção em larga escala de materiais termoplásticos.
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Calandragem
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