Cinco aspectos gerais do processo de moldagem por injeção de plásticos

A moldagem por injeção é uma tecnologia que depende do desempenho dos plásticos, e compreender essas características é essencial para qualquer profissional de moldagem por injeção.

O domínio das propriedades do processo facilita a resolução de problemas de qualidade à medida que surgem na produção - uma parte integrante do aperfeiçoamento do seu ofício.

I. Processo de moldagem por injeção de polipropileno (PP)

O PP é um termoplástico translúcido, semi-cristalino, com elevada resistência, bom isolamento, baixa absorção de água, elevada temperatura de deflexão térmica, baixa densidade e elevada cristalinidade. Os enchimentos modificados incluem normalmente fibra de vidro, enchimento mineral, borracha termoplástica, etc.

A fluidez do PP varia muito de aplicação para aplicação, e a utilização geral do caudal de PP situa-se entre o ABS e o PC.

O PP puro é branco-marfim semitransparente e pode ser tingido em várias cores; em máquinas de moldagem por injeção convencionais, o PP só pode ser tingido com masterbatch.

Independentemente da aplicação, as máquinas equipadas com elementos de plastificação podem garantir resultados de alta qualidade.

Para casos de utilização no exterior, a adição de estabilizadores UV e de enchimento de negro de carbono à mistura é essencial para um desempenho sustentado.

Para evitar o enfraquecimento ou a descoloração do seu produto final e, ao mesmo tempo, fornecer soluções ecológicas, deve ser respeitada uma taxa máxima de material reciclado de 15% durante os ciclos de produção.

Não existe nenhum requisito especial para a seleção de uma máquina de moldagem por injeção. Porque o PP tem alta cristalinidade.

É necessário usar uma máquina computadorizada de moldagem por injeção, com alta pressão de injeção e controle em vários estágios. A força de fechamento geralmente é determinada por 3800 t/m², e o volume de injeção fica entre 20% e 85%.

A temperatura do molde é de 50-90 ℃, com alta temperatura do molde para requisitos dimensionais elevados. A temperatura do núcleo é mais de 5 ℃ mais baixa do que a temperatura da cavidade, o diâmetro do canal é de 4-7 mm, o comprimento da porta da agulha é de 1-1,5 mm e o diâmetro pode ser tão pequeno quanto 0,7 mm.

Quanto mais curto for o comprimento da porta de borda, melhor, cerca de 0,7 mm, a profundidade é metade da espessura da parede, a largura é o dobro da espessura da parede e o comprimento do fluxo de fusão na cavidade aumenta com o molde.

O molde deve ter uma boa exaustão, o orifício de exaustão tem 0,025mm-0,038mm de profundidade e 1,5mm de espessura, para evitar marcas de encolhimento, é necessário usar uma boca de injeção grande e redonda e um canal de fluxo redondo, a espessura do reforço deve ser pequena (por exemplo, é 50-60% da espessura da parede).

A espessura dos produtos fabricados em PP homopolímero não pode exceder 3 mm, caso contrário, haverá bolhas (os produtos de paredes espessas só podem ser fabricados em PP copolímero).

O ponto de fusão do PP é 160-175 ℃ e a temperatura de decomposição é 350 ℃, mas o ajuste de temperatura não pode exceder 275 ℃ durante o processamento de injeção, e a temperatura da seção de fusão é preferencialmente de 240 ℃.

Para reduzir a tensão interna e a deformação, deve optar-se pela injeção a alta velocidade, mas alguns tipos de PP e moldes não são aplicáveis (aparecem bolhas e padrões de ar).

Se a superfície modelada apresentar estrias claras e escuras espalhadas pela porta, deve ser utilizada uma injeção a baixa velocidade e uma temperatura de molde mais elevada.

A contrapressão de fusão pode ser de 5 bar, e a contrapressão do pó de cor pode ser ajustada para um valor superior.

Utilizar uma pressão de injeção mais elevada (1500-1800 bar) e uma pressão de manutenção (cerca de 80% da pressão de injeção). Rodar a pressão de retenção a cerca de 95% do curso completo e utilizar um tempo de retenção mais longo.

Para evitar o encolhimento e a deformação causados pela pós-cristalização, o produto é normalmente tratado com imersão em água quente.

2. Processo de moldagem por injeção de polietileno (PE)

O PE é uma matéria-prima cristalina, a absorção de humidade é muito pequena, não superior a 0,01%, pelo que não há necessidade de secar antes do processamento.

A flexibilidade da cadeia molecular do PE, as pequenas forças de inter-ligação, a baixa viscosidade da massa fundida e a excelente fluidez, pelo que a moldagem sem pressão demasiado elevada pode ser moldada a partir de produtos de fluxo longo com paredes finas.

Gama de taxas de retração do PE, valor de retração, óbvio direcional, taxa de retração do LDPE de cerca de 1,22%, taxa de retração do HDPE de cerca de 1,5%. A taxa de contração do PEAD é de cerca de 1,5%.

Por isso, o produto pode se deformar e empenar facilmente, e as condições de resfriamento do molde influenciam muito a taxa de contração. A temperatura do molde de injeção deve, portanto, ser bem controlada para manter o resfriamento uniforme e estável.

A capacidade de cristalização do PE é elevada, e a temperatura do molde tem uma grande influência na condição de cristalização das peças de plástico.

A temperatura do molde é elevada, a massa fundida arrefece lentamente, a cristalização das peças de plástico fundido é elevada e a resistência é elevada.

O ponto de fusão do PE não é elevado, mas a capacidade térmica específica é maior, pelo que a plastificação continua a necessitar de consumir mais calor, pelo que o dispositivo de plastificação deve ter uma maior potência de aquecimento para melhorar a eficiência da produção.

A gama de temperaturas de amolecimento do PE é pequena e a massa fundida é fácil de oxidar, pelo que o processo de moldagem deve ser o mais possível para evitar o contacto entre a massa fundida e o oxigénio, de modo a não reduzir a qualidade das peças de plástico.

As peças de PE são macias e fáceis de desmoldar, pelo que, quando as peças de plástico têm ranhuras laterais pouco profundas, podem ser fortemente desmoldadas.

A natureza não newtoniana do fundido de PE não é óbvia, a mudança da taxa de cisalhamento tem menos efeito sobre a viscosidade e a viscosidade do fundido de PE é menos afetada pela temperatura. a taxa de resfriamento do fundido de PE é lenta, portanto, deve ser totalmente resfriado. O molde deve ter um sistema de resfriamento melhor.

Se a massa fundida de PE for alimentada por entrada direta durante a injeção, deverá aumentar a tensão e produzir um encolhimento desigual e um aumento direcional da deformação, pelo que deve ser dada atenção à seleção dos parâmetros de entrada.

A temperatura de moldagem do PE é ampla, no estado de fluxo, uma pequena flutuação de temperatura não afecta a moldagem por injeção. A estabilidade térmica do PE é boa, geralmente abaixo dos 300 graus sem fenómeno de decomposição óbvio, o que tem pouco efeito na qualidade.

As principais condições de moldagem do PE

Temperatura do cilindro: está relacionada principalmente à densidade do PE e à vazão do material fundido, além do tipo e do desempenho da máquina de moldagem por injeção e do formato desejado para as peças plásticas primárias.

Uma vez que o PE é um polímero cristalino, os grãos devem absorver algum calor quando fundem, pelo que a temperatura do barril deve ser 10 graus superior ao seu ponto de fusão.

Para LDPE, a temperatura do barril é controlada em 140-200 ℃, e para HDPE, a temperatura do barril é controlada em 220 ℃, com a parte traseira do barril tomando o valor mínimo e a frente tomando o valor máximo.

Temperatura do molde: exerce grande influência sobre a cristalização das peças plásticas. Uma temperatura elevada do molde aumenta a cristalinidade do material fundido e sua resistência, mas também aumenta a contração.

Normalmente, a temperatura do molde do LDPE é controlada em 30 ℃ -45 ℃, enquanto a temperatura do HDPE é 10-20 ℃ mais alta de acordo.

Pressão de injeção: aumentar a pressão favorece o preenchimento do molde pelo material fundido. Como o PE tem boa fluidez, deve-se escolher uma pressão mais baixa, exceto para produtos delgados de paredes finas. A pressão de injeção costuma ficar entre 50 e 100 MPa. Para peças plásticas grandes e de formato simples, ela pode ser menor; para geometrias mais complexas, deve ser maior.

3. Processo de moldagem por injeção de cloreto de polivinilo (PVC)

Aplicações típicas: tubulações de abastecimento de água, encanamentos domésticos, painéis de parede, carcaças de máquinas comerciais, embalagens de produtos eletrônicos, dispositivos médicos, embalagens de alimentos etc.

Propriedades químicas e físicas: o PVC é um material não cristalino. Em aplicações reais, costuma receber estabilizantes, lubrificantes, auxiliares de processamento, corantes, modificadores de impacto e outros aditivos.

O material de PVC não é inflamável, tem uma elevada resistência, é resistente a alterações químicas atmosféricas e tem uma excelente estabilidade geométrica.

O PVC é altamente resistente a agentes oxidantes, agentes redutores e ácidos fortes. No entanto, pode ser corroído por ácidos oxidantes concentrados, como o ácido sulfúrico concentrado e o ácido nítrico, e não é adequado para o contacto com hidrocarbonetos aromáticos e clorados.

A temperatura de fusão do PVC é um parâmetro muito importante no processamento e, se este parâmetro não for adequado, conduzirá à decomposição do material plástico.

A taxa de contração do PVC é bastante baixa, geralmente 0,2~0,6%.

Condições do processo de moldagem por injeção.

Tratamento de secagem: normalmente, não é necessário.

Temperatura de fusão: 185~205℃. Temperatura do molde: 20~50℃.

Pressão de injeção: pode chegar a 1500 bar.

Pressão de recalque: pode chegar a 1000 bar.

Velocidade de injeção: para evitar a degradação excessiva do material, costuma-se usar uma velocidade relativamente alta.

Canais e pontos de injeção: podem ser usados todos os tipos convencionais. Para peças pequenas moldadas por injeção, é melhor usar um ponto de injeção tipo pino ou submarino; para peças mais espessas, recomenda-se um ponto de injeção em leque.

O diâmetro mínimo da porta com ponta de agulha ou da porta submersa deve ser de 1 mm; a espessura da porta em leque não deve ser inferior a 1 mm.

Propriedades químicas e físicas: O PVC rígido é um dos materiais plásticos fundidos mais utilizados.

4. Processo de moldagem por injeção de poliestireno (PS)

Áreas de aplicação típicas: embalagem de produtos, produtos domésticos (loiça, tabuleiros, etc.), eletricidade (recipientes transparentes, dispersores de luz, películas isolantes, etc.).

Propriedades químicas e físicas: a maioria dos tipos comerciais de PS é transparente e não cristalina. O PS apresenta excelente estabilidade geométrica e térmica, boa transmissão óptica, propriedades de isolamento elétrico e uma tendência muito baixa a absorver umidade.

É resistente à água e dilui ácidos inorgânicos, mas pode ser corroído por ácidos oxidantes fortes, como o ácido sulfúrico concentrado, e pode inchar e deformar-se em alguns solventes orgânicos. As taxas de retração típicas variam entre 0,4 e 0,7%.

Secagem: A secagem não é normalmente necessária, exceto se for armazenada de forma incorrecta. Se for necessário secar, as condições de secagem recomendadas são 80°C e 2 a 3 horas.

Temperatura de fusão: 180~280℃. Para materiais retardantes de chama, o limite superior é 250℃.

Temperatura do molde: 40~50℃.

Pressão de injeção: 200~600 bar.

Velocidade de injeção: recomenda-se uma velocidade alta.

Canais e pontos de injeção: podem ser usados todos os tipos convencionais de pontos de injeção.

5. Processo de moldagem por injeção de ABS

Áreas de aplicação típicas: automóveis (painéis de instrumentos, porta-objetos, calotas, caixas de refletores etc.); geladeiras; ferramentas e eletrodomésticos de alta resistência (secadores de cabelo, liquidificadores, processadores de alimentos, cortadores de grama etc.); carcaças de telefone; teclados de máquinas de escrever; e veículos recreativos, como carrinhos de golfe e motos de neve aquáticas.

Propriedades químicas e físicas: o ABS é sintetizado a partir de três monômeros químicos: acrilonitrila, butadieno e estireno.

Cada monômero apresenta propriedades diferentes: a acrilonitrila oferece alta resistência e estabilidade térmica e química; o butadieno proporciona tenacidade e resistência ao impacto; e o estireno facilita o processamento e confere alto brilho e resistência. Morfologicamente, o ABS é um material não cristalino.

A polimerização dos três monómeros produz um terpolímero com duas fases, uma fase contínua de estireno-acrilonitrilo e uma fase dispersa de borracha de polibutadieno.

As propriedades do ABS dependem em grande medida da relação entre os três monómeros e da estrutura molecular nas duas fases.

Isto permite uma grande flexibilidade na conceção de moldes de produtos e resultou numa centena de qualidades diferentes de materiais ABS no mercado.

Estas diferentes qualidades oferecem diferentes propriedades, tais como resistência ao impacto média a elevada, brilho baixo a elevado e propriedades de distorção a alta temperatura.

Os materiais ABS oferecem uma excelente processabilidade, aspeto, baixa fluência e excelente estabilidade dimensional, bem como uma elevada resistência ao impacto.

Condições do processo de fabrico de moldagem por injeção.

Tratamento de secagem: o ABS é higroscópico e precisa ser seco antes do processamento. Recomenda-se secá-lo por no mínimo 2 horas a 80~90°C. O teor de umidade do material deve ser inferior a 0,1%.

Temperatura de fusão: 210~280℃; temperatura recomendada: 245℃.

Temperatura do molde: 25~70℃. A temperatura do molde afeta o acabamento das peças plásticas; temperaturas mais baixas resultam em menor brilho.

Pressão de injeção: 500~1000 bar.

Velocidade de injeção: de média a alta.

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