Relatorio de injeção de processamento polimerico

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
PROCESSAMENTO DE MATERIAS POLIMÉRICOS
RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA - INJEÇÃO
Grupo: Anderson Carlos Lima Pereira - 20160146084
Rafaela de Almeida Regis – 11518118
Vinicius Cesar Santana de Oliveira - 11510377
JOÃO PESSOA / PB
SETEMBRO / 2019
1. INTRODUÇÃO 
O processo de moldagem por injeção é uma técnica de moldagem que consiste basicamente em forçar, através de uma rosca simples (monorrosca), a entrada de material fundido para o interior da cavidade de um molde. 
Este processo é muito complexo em função do número de variáveis que afetam a qualidade da peça injetada. De modo a obter-se um processo de moldagem por injeção estável e peças com a qualidade desejada é necessário haver um equilíbrio entre os parâmetros de injeção como tempo de injeção, temperatura do molde e do material injetado, pressão de injeção e recalque, tempo de resfriamento, volume do material injetado, dentre outros [1].
Atualmente as peças moldadas por injeção são usadas em larga escala pela indústria e estão presentes no interior dos automóveis, nos gabinetes eletrônicos, nos equipamentos médicos etc. 
Os equipamentos convencionais de moldagem por injeção são compostos basicamente por um funil de alimentação, um cilindro de plastificação, uma rosca sem fim (alojada dentro do cilindro) e um molde (Figura 1).
Figura 1: Injetora e seus respectivos componentes.
A moldagem por injeção é um processo dinâmico e cíclico que pode ser dividido, simplificadamente, em seis etapas sucessivas: fechamento do molde, dosagem, preenchimento, recalque, resfriamento e extração [1,2].
As roscas possuem anel de bloqueio que tem por finalidade permitir passagem do material fundido no momento da dosagem e impedir o retorno deste material quando da aplicação da pressão de injeção.
O termoplástico, geralmente em forma de grãos, é alimentado através do funil e forçado a entrar no cilindro de plastificação. O cilindro é equipado com resistências elétricas que promovem a condução de calor, e combinadas com o atrito gerado pela rotação da rosca sem fim no interior do cilindro fundem o plástico, permitindo que ele seja injetado na cavidade do molde, conferindo forma final à peça.
	Os equipamentos convencionais de moldagem por injeção são compostos basicamente por um funil de alimentação, um cilindro de plastificação, uma rosca sem fim, alojada dentro do cilindro, e um molde (Figura 1). 
O cilindro é equipado com resistências elétricas que promovem a condução de calor, e combinadas com o atrito gerado pela rotação da rosca sem fim no interior do cilindro fundem o plástico, permitindo que ele seja injetado na cavidade do molde, conferindo forma final à peça [3].
Para o melhor entendimento de como ocorre a homogeneização ou plastificação do polímero na rosca da injetora, faz-se uma divisão da rosca em zonas.
	Na zona de alimentação, o polímero se encontra na forma de grânulos ou pó, e gradativamente deixa de ter viscosidade coulombiana e adquire viscosidade newtoniana. A eficiência na alimentação está relacionada com o atrito existente entre o material e o barril, e entre o material e a rosca. O polímero é arrastado para frente caso o atrito entre o material e o canhão seja maior que o atrito entre o polímero e a rosca [4].
	Na zona de compressão, o polímero acelera a passagem do estado sólido para o estado fundido, a função principal desta zona é homogeneizar e misturar bem o polímero, além de comprimir e fundir o material continuando o bombeamento. O comprimento dessa zona é muito importante, porque se for curto, pode causar a degradação do polímero e gerar pulsação no processo, e se for longo ocorre a diminuição da taxa de fusão. O comprimento pode ser calculado através de equações que descrevem o mecanismo de fusão [3,4].
	Em injeção, a plastificação está relacionada com o controle da pressão que a rosca volta para trás. Na zona de controle de vazão ou de bombeamento a principal função é estabilizar o fluxo e gerar pressões para trás, ao longo do comprimento da rosca, para garantir a plastificação [5]. 
	A moldagem por injeção é um processo dinâmico e cíclico. O ciclo de injeção inicia com a alimentação do polímero no funil de alimentação da máquina injetora. Em seguida, a rosca da máquina injetora atua como fuso de rosca sem fim e começa a girar; avançando polímero fundido, gerado pelo aquecimento por meio de resistências localizadas ao redor do fuso, até a parte frontal próxima ao bico de injeção. 
Assim que o polímero está homogeneizado, com quantidade adequada e o molde esteja vazio e fechado, a rosca age como se fosse um pistão, fazendo movimento para frente, injetando a massa fundida para dentro do molde. Esta fase é chamada etapa de injeção e deve ser finalizada quando todas as cavidades do molde estiverem preenchidas e devidamente pressurizadas. Pelo fato de a rosca atuar ora como fuso sem-fim, ora como pistão, ela recebe o nome de rosca recíproca [1,3,4].
	Terminada a fase de injeção, a rosca deve permanecer certo tempo em posição avançada, mantendo uma pressão igual ou menor que a pressão de injeção. Esta etapa é chamada de recalque ou empacotamento e serve para evitar que o polímero fundido retorne em direção ao fuso, para não haver espaços sem preenchimento no molde. Finalizado a fase de recalque, o bico se fecha, gira e se afasta para a próxima dosagem [2,3]. 
	Assim que o molde foi totalmente preenchido pela massa, se inicia o processo de resfriamento do material e só finaliza quando o produto adquire suficiente rigidez, para ser extraída sem prejudicar seu aspecto e geometria [2].
	O processo de resfriamento se inicia no momento em que o material fundido entra em contato com a superfície metálica resfriada do molde, ou seja, mesmo durante o processo de injeção o polímero fundido presente no molde já está sendo resfriado. O tempo de resfriamento é controlado para que a peça seja extraída quando a região mais quente do moldado atinja a temperatura de extração recomendada pelo fabricante [2].
	Finalizada a etapa de resfriamento, o molde é aberto e ocorre o acionamento dos extratores responsáveis por atuar no produto retirando-o da área do molde. Feita a extração o ciclo é finalizado [2].
	As etapas do ciclo de injeção podem ser modificadas em seus parâmetros, que são: templo de ciclo, velocidade de injeção, tempo de resfriamento, temperaturas do molde e da máquina, pressões de injeção, de fechamento e de recalque [4].
	Esse relatório tem o objetivo de colocar em prática os assuntos estudados em sala de aula na disciplina de Processamento de Materiais Poliméricos sobre injeção, assim como analisar o desempenho e fornecer dados da injetora localizada no Laboratório de Materiais Poliméricos/UFPB.
2. METODOLOGIA 
A realização da prática de injeção consistiu na regulamentação dos parâmetros da injetora, ou seja, suas temperaturas, onde cada zona teve a temperatura ajustada para a realização do processamento do polímero escolhido para a prática, conforme a figura 2.
Figura 2: Esquema das etapas da prática de Injeção
2.1 Materiais 
Foi utilizado para a prática o Polipropileno (PP) reciclado, cedido pela Profª. Drª. Lucineide Balbino da Silva, professora da disciplina de Processamento de Materiais Poliméricos, do Departamento de Engenharia de Materiais da UFPB. 
A injetora utilizada foi a injetora BATTENFELD modelo HM45/210, pertencente ao Laboratório de Materiais Poliméricos da UFPB. 
2.2 Métodos
O polímero foi despejado no funil da injetora pelo técnico responsável pelo laboratório, que programou alguns parâmetros da injetora, sendo esses: temperatura, pressão, posição (dosagem) e velocidade. 
O controle do ciclo do molde é feito separadamente do controle do ciclo da injeção. Os parâmetros controlados no ciclo do molde foram: posição, velocidade e pressão. A circulação de água pelos canais do molde se faz necessária para evitar o superaquecimento. 
Inicialmente a temperatura programada na injetora pode ser observada na Tabela1. 
Tabela 1: Temperaturas iniciais da Injetora
	Temperatura Próximo a Alimentação (T1) (°C)
	Temperatura Próximo a Injeção (T2) (°C)
	Temperatura no Bico (T0) (°C)
	180
	200
	210
O controle da comutação a partir da posição é de suma importância, para que se possa iniciar a pressão de recalque. Após todas as informações mencionadas anteriormente, o técnico realiza o comando na máquina e se inicia a injeção. 
Foi cronometrado também o tempo de todo o ciclo de injeção, ou seja, desde o momento em que a rosca saia da parte frontal, girava e ia para trás para misturar e homogeneizar o polímero até o momento em que a peça era injetada. 
A medida que era finalizado o ciclo de injeção, observava-se o injetado e, caso necessário, eram variados os parâmetros utilizados, a fim de obter um produto final isento ou com o mínimo de defeitos de fabricação
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
O esquema do ciclo de processamento está demonstrado na figura 3. 
Figura 3: Esquema das etapas da máquina de Injeção
Inicialmente, houve alguns problemas na adequação dos parâmetros, que foram solucionados através do controle da temperatura e do tempo de comutação, visto na Tabela 2. 
Nos primeiros corpos de prova moldados, observou-se, como mostrado na Figura 4, um preenchimento incompleto do molde, devido a uma alta viscosidade. Sinal de que há a necessidade de ajuste de alguns dos parâmetros, para melhorar a qualidade do corpo de prova. 
Para estas condições de moldagem, com preenchimento incompleto do molde, o ciclo de injeção cronometrado foi de 55,8 s.
Figura 4: Preenchimento incompleto do molde.
Para solucionar este problema, fez-se ajustes na temperatura de cada uma das zonas (Tabela 2), e diminuiu-se o tempo para haver a comutação para pressão de recalque. 
Tabela 2: Adequação dos parâmetros da Injetora
	Perfis de Temperatura
	Parâmetros iniciais
	Modificação I
	Modificação II
	Resultado
	Temperatura próximo à alimentação (°C)
	180
	220
	200
	200
	Temperatura do canhão (°C)
	200
	230
	210
	210
	Temperatura no bico (°C)
	210
	240
	220
	220
	Pressão de injeção (bar)
	300
	450
	400
	400
	Pressão de recalque (bar)
	280
	400
	350
	350
	Tempo de recalque (s)
	50
	50
	40
	40
Para a modificação I, observou-se que os corpos de prova apresentavam rebarbas em suas extremidades (Figura 5). Para cada uma das modificações, o tempo de ciclo obtido está listado na Figura 6 abaixo.
Figura 5: Injetado com rebarbas.
Figura 6: Tempo de injeção de cada ciclo: a) ciclo inicial; b) ciclo após modificação I; c) ciclo após modificação II; d) ciclo final.
Uma das possíveis causa destas rebarbas é a temperatura acima do ideal. Com o aumento da temperatura, a viscosidade tende a cair e, para uma mesma pressão, podem ser geradas rebarbas no corpo de prova. Outra possível causa é que as pressões utilizadas estejam elevadas, forçando o polímero através das fendas do molde. 
Por tanto, a modificação II contou com ajustes de pressões, temperaturas e tempo de recalque. Para esta modificação, obteve-se resultados satisfatórios. O corpo de prova apresentou-se sem defeitos aparentes: ausência de chupados, sem marcas de fluxo ou esbranquiçadas, sem empenamento e sem sinal de degradação do polímero.
Após isso, deu-se início a uma série de injeções, e obteve-se corpo de provas de mesmas propriedades às obtidas com a modificação II.
4. CONCLUSÃO
O processo de injeção é de grande importância, pois produtos injetados estão presentes no dia a dia de todos, nas mais diversas situações. Para que se obtenham produtos de qualidade, devem ser analisados os diversos parâmetros e fatores que possuem influência no processamento.
Nesta aula, foram realizados experimentos variando diversos parâmetros influentes na qualidade do injetado e em todo o processo.
A partir dos experimentos realizados é possível concluir que para o preenchimento completo do molde (modificação I) e retirada de rebarbas (modificação II), fez-se necessário a adequação das temperaturas da zonas e tempo de comutação para a injeção do PP. A partir das modificações feitas, os corpos de prova não apresentaram mais defeitos aparentes. 
5. REFERÊNCIAS 
[1] JAIME, G. D., RENATO, G. J.. Moldagem por injeção. Disponível em: <http://www.ferramentalrapido.ufba.br/moldagemporinjecao.htm.>. Acesso em 22 de abril de 2019. 
[2] HARADA, J.; UEKI, M. M. Injeção de termoplásticos: produtividade com qualidade. São Paulo: Artliber, 2012. p.269. 
[3] MANRICH, S. Processamento de termoplásticos: rosca única, extrusão, matrizes, injeção e moldes. 2. ed. São Paulo: Artliber, 2013. p.485.
 
[4] BOTELHO, E. R. S. Processo de injeção do polímero PEEK aplicado a Espaçadores Intervertebrais. São Paulo, 2013.
[5] LOPES, Paulo Edson. SOUSA, José Alexandrino. Influência das Condições de Processamento nas Propriedades Mecânicas de Compósitos de Polipropileno com Fibras de Vidro. Polímeros: Ciência e Tecnologia - Jan/Mar – 99.
Ligamento da Injetora 
Ajustes dos Perfis de temperatura
Ajustes dos Perfis de Temperatura
Injeção do Material
Colocação do PP para Injeção
Dosagem do Material
Fechamento da trava de segurança da máquina
Amolecimento do material pelo movimento da rosca e aquecimento do barril
Injeção do amterial na cavidade do molde e bloqueio do contrafluxo
Ejeção do corpo de prova injetado 
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