– Reologia
– Processos de Transformação de Polímeros
– Principais Processos
– Concepção de peças de plástico

Reologia
O termo reologia foi inventado pelo professor Bingham para definir o “estudo do escoamento ou deformação da matéria”. Esta definição foi aceita quando a American Society of Rheology foi fundada em 1929. O conhecimento de reologia é essencial nos dias de hoje nos mais variados campos envolvendo profissionais atuantes em indústrias de tintas, detergentes, óleos, plásticos, etc, bem como profissionais acadêmicos com interesse em diversas áreas. A reologia tem como objetivo predizer a força necessária para causar uma dada deformação ou escoamento em um corpo, ou então, predizer a deformação ou escoamento resultante da aplicação de um dado sistema de forças em um corpo. Dessa maneira, a reologia nos permite analisar quantitativamente o comportamento de um fluido em interação com um sistema de processamento, através da formulação e resolução de equações que descrevem o processo.

Reologia é a chave para o entendimento do comportamento dos materiais quando sujeitos a qual espécie de campo de força .
A reologia tem uma fundamental importância na área de polímeros, pois esta ligada intimamente a propriedades de escoamento dos polímeros em processos de transformação por injeção, extrusão, compressão, sopro, etc.
A reologia na área de polímeros nos permite:

1. Entender o comportamento geral, e dar explicações fenomenológicas durante o escoamento;
2. Obter informações sobre o efeito de vários fatores que influenciam o processamento de polímeros;
3. Prever propriedades através de cálculos práticos;
4. Entender erros de processamento e defeitos de origem reológicas, e fazer sugestões para o ajuste das condições de processamento, minimizando ou eliminando completamente os erros;5. Selecionar melhor o polímero ou composto mais apropriado;
Obter a relação qualitativa e, de certo modo quantitativa entre o produto final e a energia consumida, e também fixar dimensões na máquina de processamento, prevendo as propriedades do material e determinando as variáveis como pressão e temperatura .

Processos de Transformação de Polímeros
Os materiais plásticos (termoplásticos ou termofixos) são transformados através de processos de moldagem a quente ou por extrusão. A extrusão em geral fornece produtos intermediários para posterior processamento (p.ex: Extrusora utilizada para filmes planos que serão posteriormente conformados).

Normalmente os materiais termoestáveis (termofixos) são moldados pelos processos de compressão e transferência, enquanto que os materiais termoplásticos são comumente moldados por injeção. Essa classificação é um pouco arbitrária, pois os processos de moldagem compressão podem ser empregados para materiais termoplásticos e os processos de injeção para materiais termofixos. Os materiais plásticos podem também ser usinados (cortados, serrados e torneados) e normalmente os fabricantes dos materiais plásticos especificam os dados técnicos para a usinagem (ângulo de ferramenta, velocidade de corte, etc). Peças e utensílios fabricados a partir de folhas ou lâminas de termoplásticos (por exemplo: luminosos de acrílico), são moldados pelos processos a vácuo. Recipientes em geral (como frascos de xampu) utilizam materiais termoplásticos e são transformados pelo processo de moldagem por sopro.

Nos processo de transformação de polímeros podemos incluir também a
colagem. Artigos de forma complexa são, freqüentemente, produzidos em partes que são posteriormente, coladas. Na colagem de termoplásticos o adesivo é, em geral, um produto que dissolve o termoplástico. Alternativamente os termoplásticos podem ser soldados por alta freqüência ou por meio de um jato de ar quente Materiais termoestáveis são muitas vezes moldados manualmente, com cargas de reforço de fibra de vidro, carbono ou outras, na produção de pequenos lotes de peças de grandes dimensões (como barcos, painéis e peças de forma intrincada).

Principais processos:
Os produtos plásticos podem ser moldados em vários processos de
transformação, sendo os principais detalhados abaixo. Nas aulas seguintes detalharemos mais sobre alguns destes processos:Processos mecânicos de moldagem, onde as diversas resinas poliméricas em formato de grânulos, matéria-prima, depois de aquecidas podem ser processadas pelos métodos de :

Extrusão: A matéria-prima amolecida é expulsa através de uma matriz instalada no equipamento denominada extrusora, produzindo um produto que conserva a sua forma ao longo de sua extensão. Os produtos flexíveis, como embalagens, sacolas, sacos e bobinas também conhecidos como filme, após o processo de extrusão, podem ser gravados sendo modelados o produto final com soldas e cortes. Os produtos rígidos ou semi-rígidos, como tubos, perfis, mangueiras e chapas, tem o mesmo processo, havendo mudança da matéria-prima e matriz.

Extrusora

Injeção: A matéria-prima amolecida pelo calor e sob pressão é injetada através de pequenos orifícios do molde, modelo do produto a ser fabricado, instalado num equipamento denominado injetora. O produto, depois de resfriado suficiente para manter a forma e medida necessária é extraído do molde.

Sopro: A matéria-prima amolecida pelo calor é expulsa através de uma matriz e ou fieira, formando uma mangueira quando o molde fecha sobre esta mangueira é introduzido uma agulha onde o ar é soprado, que força o material a ocupar as paredes ocas do molde, sendo moldada então a peça e após resfriamento extraída.

Injeção / Sopro – Pré-forma: é um processo conjugado de injeção e sopro. Desenvolvido para moldar a matéria-prima PET. A resina PET tem características muito peculiares, onde o produto pode ser moldado em dois processos distintos, sem comprometer suas características de resistência e transparência. A matéria-prima PET é injetada mantendo o formato de uma embalagem, sem nenhum ar internamente, denominada pré-forma. Quando aquecida no segundo processo, dentro do equipamento próprio e especial, o ar é soprado internamente tomando o formato do produto final. Este processo é para produtos de frascaria, usados em refrigerantes, água mineral. Possui alto índice de transparência e bom desempenho no envase de gaseificados.

Rotomoldagem: A matéria-prima fluída e sob rotação modela os produtos. Este processo é muito utilizado nas resinas elastoméricas (emborrachado) para produzir cabeças de bonecas, peças ocas, câmeras de bola, grandes contenair, peças rígidas de alta complexidade na extração do molde.

Fundição: é um processo para baixa produção, quase sempre utilizado
protótipos. Consiste em despejar a resina líquida adicionada a outras substâncias enrijecedoras dentro de um molde. Na fundição podem ser utilizadas tanto resinas termoplásticas como resinas termorrígidas, mesmo que termofixas, não é empregado aquecimento ou pressão. Este método é usado para a produção de brindes, pequenos adornos, dentre outros.

Termoformagem: Moldagem de produtos a partir do aquecimento de uma chapa de resina termoplástica, que introduzida no molde fixado em uma prensa e acionado molda o produto. A moldagem pode ser feita com a utilização de ar quente, o qual suga a chapa dentro da cavidade ou aquecimento do molde, moldando a chapa sem utilização de ar. Este processo é utilizado na maioria dos produtos de vasilhames descartáveis, como copos, pratos, etc..

Processos complementares tipo calandragem com ou sem laminação:
Onde são agregados outros materiais não plásticos como tecidos, metais para produção de mancais, isolantes, toalhas de mesa, bem como embalagens de várias camadas com papel, metal e outros.

Laminação: Este processo com superposição de materiais como papel, papelão, metais, previamente tratados com resina termoplástica, forma um “sanduíche” que é prensado com aquecimento, proporcionando a aderência total das camadas, resultando em produtos altamente resistentes. Havendo indicação técnica em ter as espessuras uniformes e ou dimensionalmente controladas utiliza-se o sistema de caladragem, ou seja, o estiramento por dois ou mais cilindros.

Concepção de peças em plásticos
Para a substituição de soluções envolvendo materiais convencionais, como metais, cerâmicas, madeiras, por plástico seja bem sucedida é necessário que a concepção dos produtos se faça com critério e experiência. Há múltiplos aspectos envolvidos, que não podem, via de regra, ser satisfatoriamente equacionados e resolvidos por uma única pessoa. De um lado tem-se a multiplici muitas vezes dispares, a considerar. Do outro, tem-se novas possibilidades que a substituição traz, no que concerne a aspectos de forma e de estética. Entre ambos tem-se o problema de produzir uma ferramenta que viabilize a moldagem da peça idealizada, com o material selecionado, em condições tecnicamente corretas e economicamente aceitáveis. Três elementos são participantes do processo de concepção e materialização do
projeto adequado de uma peça ou produto em material plástico:

1. O projetista do produto
2. O especialista de manufatura em plásticos dade de materiais, com propriedades
3. O especialista em materiais Em uma situação real, esses elementos poderão, e com freqüência isso ocorrerá, estar vinculados a organizações diferentes. Ao projetista do produto competem as decisões que dizem respeito ao projeto do produto, englobando aspectos como forma, função e dimensões. Ele deverá conhecer as condições de uso desse produto:
• Os esforços a que estará sujeito
• O ambiente em que irá atuar (agentes químicos que o atacarão, o nível de exposição à radiação)
• Selecionar o material de que o mesmo será feito
• Processo de moldagem, fornecendo desenhos detalhados, adequados ao processo escolhido. Ao especialista em materiais compete fornecer informações sobre o material selecionado, ou oferecer alternativas mais vantajosas, tanto do ponto de vista do desempenho em serviço, quanto de aspectos de moldagem. O especialista em manufatura de plásticos deverá ter um conhecimento amplo dos processos de moldagem e de problemas de ferramentaria. Cabe-lhe orientar o projetista do produto sobre aspectos técnicos da moldagem como:

• Viabilizar a moldagem de formas geométricas complexas;
• Verificar os reflexos de uma concepção arrojada sobre o custo dos processos de moldagem;
• Verificar os trabalhos de ferramentaria, especialmente sobre a vida e a
manutenibilidade das ferramentas. Sua participação numa etapa preliminar do processo pode, por isso mesmo, permitir substâncias reduções no custo dos moldes e do processo de moldagem. Uma vez discutidos os aspectos de concepção, forma, seleção do material e processo de moldagem, o especialista em manufatura colabora, ainda, no detalhamentodo projeto que são os seguintes:

• Tolerâncias
• Possível contração localizada das peças
• Localização dos furos
• Inclinações :Isso é essencial para garantir a compatibilidade do projeto com as possibilidades do processo. Sua participação deverá estar voltada para a conciliação dos requisitos do projeto com a minimização dos custos de produção. Nesse sentido, ele procurará contrastar o investimento em moldes complexos, que requerem máquinas de grande produção, com alternativas que permitam o uso de moldes mais simples em máquinas convencionais. Essas alternativas deverão ser devidamente esclarecidas ao projetista do produto.

Aspectos como acabamento superficial, a localização das linhas divisórias dos moldes, a extração das peças e a localização do ponto de injeção devem merecer particular atenção do projetista do produto (principalmente interessado na estética da peça) e do especialista em manufatura (preocupado com a viabilidade da execução). Já aspectos como o dimensionamento dos canais de alimentação e de distribuição, as dimensões e a forma do ponto de injeção e a contração a ser esperada requerem a assistência do especialista em materiais.

O custo de molde, evidentemente será condicionado pela complexidade do projeto. Este deverá, preferivelmente, levar em conta a possibilidade de pequenas alterações no desenho do produto, ou a necessidade de definir experimentalmente partes do molde, de forma a assegurar dimensões ou tolerâncias prescritas. A manutenção e a facilidade de operação do molde deverão ser preocupações também presentes na etapa de projeto. Finalmente, a rotina de operações durante a moldagem deverá igualmente ser considerada. Por exemplo, projeções no molde poderão vir a dificultar a extração das peças moldadas, especialmente se estas forem profundas. O especialista em manufatura, pelo menos deverá, portanto, ter ampla experiência em seu campo de atividade.

Confecção dos Moldes
Os moldes, operando a quente sob condições de alta pressão, devem ser executados em material adequado. Aços e ligas de níquel-cromo são normalmente utilizados para os componentes que terão contato direto com o plástico aquecido. Componentes que não serão solicitados termicamente são comumente confeccionados de aço carbono. Após a usinagem e o polimento das cavidades, os moldes deverão ser testados a fim de verificar se operam corretamente ou se há necessidades de modificação. Geralmente usa-se um modelo previamente confeccionado, feito num material de fácil usinagem (alumínio, latão, plástico) para comparação com provas de gesso, extraídas do molde em construção.

Nessa comparação, obviamente, deverá ser dado o desconto à contração a que o plástico estará sujeito, com o resfriamento, e que não estará presente nas provas de gesso. Se após a confirmação de seu bom funcionamento são os moldes temperados e revenidos. Uma leve distorção dos moldes poderá ocorrer durante o tratamento térmico.Ela deverá ser eliminada no polimento final.

É usual submeter às cavidades dos moldes a uma cromagem dura com vistas a aumentar-lhes a vida útil e a melhorar-lhes o acabamento superficial. Sob muitos aspectos o trabalho de execução de um molde para conformação de plásticos é artesanal, requerendo mão de obra especializada. Ela se torna cara e, devendo esse custo ser amortizado no decorrer da futura produção, é de se compreender que existe, em cada caso, e dependendo da complexidade da peça, um lote mínimo abaixo do qual a solução em plástico não se justifica. Esse lote mínimo é da ordem de milhares de peças.

Prof. Eder Felipetto
Faculdade Engenharia
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL