O que é a temperatura do molde na moldagem por injeção?

Uma superfície de molde quente mantém a superfície de plástico líquida o tempo suficiente para criar pressão no interior da cavidade.

Se a cavidade for preenchida e a pressão da cavidade puder pressionar o plástico macio contra o metal antes que a pele congelada pareça endurecer, então a superfície da cavidade replica-se altamente.

Por outro lado, se o plástico que entra na cavidade a baixa pressão ficar suspenso, mesmo que por pouco tempo, o seu ligeiro contacto com o metal pode causar manchas, por vezes designadas por “gate smearing”.

Para cada tipo de plástico e de peça plástica, existe um limite de temperatura da superfície do molde para além do qual podem ocorrer um ou mais efeitos indesejáveis (por exemplo, os componentes podem apresentar rebarbas).

Quais são os efeitos das temperaturas mais elevadas do molde?

Temperaturas mais altas do molde significam menor resistência ao fluxo. Em muitas máquinas de moldagem por injeção, isso naturalmente resulta em fluxo mais rápido pelos canais, pontos de injeção e cavidades, pois as válvulas de controle do fluxo de injeção usadas não corrigem essa alteração; o preenchimento mais rápido provoca uma pressão efetiva maior nos pontos e nas cavidades. Isso pode causar rebarbas por transbordamento.

Uma vez que o modelo mais quente não congela o plástico que entra na área do bordo de transbordo antes de se desenvolverem pressões elevadas, a massa fundida pode transbordar à volta da barra de ejeção e derramar-se no intervalo da linha de separação.

Isto indica a necessidade de um bom controlo da taxa de injeção, e alguns programadores modernos de controlo do fluxo podem efetivamente fazê-lo.

Tipicamente, um aumento da temperatura do molde reduzirá a quantidade de plástico que tem uma camada de condensação na manhã da cavidade, permitindo que o material fundido flua mais facilmente dentro da cavidade, resultando num maior peso da peça e numa melhor qualidade da superfície.

Ao mesmo tempo, o aumento da temperatura do molde também resulta num aumento da resistência à tensão da peça.

Como devo escolher a temperatura do molde na moldagem por injeção?

A temperatura do molde afecta o comportamento do fluxo do plástico fundido quando este é enchido e influencia o desempenho do produto plástico.

A temperatura do molde determina a taxa de arrefecimento da massa fundida. Quanto mais rápida for a taxa do processo de arrefecimento, mais rapidamente a temperatura da massa fundida diminui, o que aumenta a viscosidade e dificulta o fluxo, resultando num aumento da perda de pressão de injeção, numa menor pressão efectiva de enchimento do molde e até mesmo num enchimento insuficiente.

Normalmente, a temperatura do molde deve ser determinada de acordo com as propriedades do plástico processado, os requisitos de desempenho do produto, a forma e o tamanho do produto e as condições do processo de moldagem, etc., para uma consideração abrangente.

(1) Para plásticos com maior viscosidade, como o PC, é adequado utilizar uma temperatura de molde mais elevada; enquanto os plásticos com pequena viscosidade, como o PA, PS, etc., utilizam uma temperatura de molde mais baixa.

À medida que a temperatura do molde diminui, a taxa de solidificação e a taxa de arrefecimento do plástico aumentam, o que é benéfico para proporcionar produtividade e encurtar o ciclo de produção.

(2) Para que não haja deformação aquando da desmoldagem, a temperatura do molde deve ser normalmente inferior à temperatura de transição vítrea do plástico ou à temperatura menos suscetível de provocar a deformação do produto, mas a temperatura de desmoldagem do produto deve ser ligeiramente superior à temperatura do molde. A temperatura de moldagem está relacionada com a espessura da parede e a tensão residual do produto.

(3) Temperatura do molde na cristalização do plástico, orientação molecular, tensão do produto e várias novas energias mecânicas. A baixa temperatura do molde favorece a cristalização do polímero.

Para produtos de paredes espessas, devido ao tempo de enchimento do molde e ao tempo de arrefecimento serem longos, se a temperatura do molde for demasiado baixa, provocará a formação de uma bolha de vácuo e o encolhimento no interior do produto, e causará tensões internas, pelo que os produtos de paredes espessas não devem utilizar uma temperatura de molde baixa.

Sistema de regulação da temperatura do molde

O processo de moldagem por injeção de plástico consiste em injetar plástico fundido na cavidade do molde sob alta pressão; depois, o material é resfriado na cavidade e solidificado abaixo da temperatura de deflexão térmica do plástico.

Esse processo ocorre devido à diferença de temperatura entre o material fundido e o molde. Como diferentes materiais de moldagem exigem diferentes temperaturas do molde (a temperatura do molde deve ser inferior à temperatura de deflexão térmica da peça plástica), uma temperatura do molde muito alta ou muito baixa afeta a qualidade e a produção da peça plástica.

A. Demasiado alta: rebarbas; contração; tempo de cura prolongado das peças de plástico, ciclo de moldagem por injeção longo e baixa produtividade.

B. Demasiado baixa: baixa fluidez do material fundido, maior tensão na peça de plástico e defeitos como enchimento deficiente, marcas de união, falta de material e falta de brilho na superfície.

C. Irregular: variação da taxa de contração, deformação das peças de plástico, etc.

Por isso, o projeto do molde deve prever um dispositivo de refrigeração ou aquecimento para regular a temperatura do molde e o ciclo de injeção. (1) Quando a temperatura do material de moldação for insuficiente para que o molde atinja a temperatura necessária à moldação, deve considerar-se um dispositivo de aquecimento.

(2) Ao moldar peças plásticas com espessura de parede superior a 20mm, deve-se considerar o dispositivo de aquecimento.

(3) Quando a temperatura do material faz com que a temperatura do molde exceda a temperatura necessária para a moldagem, então o dispositivo de arrefecimento deve ser considerado.

(4) Geralmente, quando se moldam termoplásticos, o molde tem de ser arrefecido; para os plásticos termoendurecíveis, o molde tem de ser aquecido.

Objetivo da regulação da temperatura do molde

A. Encurtar o ciclo de moldagem: manter a temperatura do plástico abaixo da temperatura de deformação térmica através de meios de arrefecimento eficazes.

B. Melhorar a qualidade das peças de plástico: para evitar a deformação da desmoldagem.

C. Adaptação a necessidades especiais: ao injetar plástico cristalino para controlar sua cristalinidade e melhorar o desempenho geral, normalmente é necessário manter uma temperatura mais alta do molde; moldes grandes precisam ser preaquecidos antes da injeção; pode-se aplicar aquecimento local do molde para necessidades específicas, aquecimento do sistema de câmara quente etc.

Formas de isolar os moldes

Muitos moldes, especialmente os termoplásticos de engenharia, funcionam a temperaturas relativamente elevadas, como 80 graus Celsius ou 176 graus Fahrenheit.

Se o molde não estiver isolado, pode perder-se facilmente tanto calor para o ar e para a máquina de moldação por injeção como para o cilindro de injeção. Isole o molde da placa da máquina e, se possível, isole também a superfície do molde.

Ao considerar um molde de canal quente, tente reduzir a troca térmica entre a secção do canal quente e a peça moldada arrefecida. Este método pode reduzir as perdas de energia e o tempo de pré-aquecimento.

1. Medição da temperatura

A medição e o controlo da temperatura são muito importantes na moldagem por injeção. Embora seja relativamente simples efetuar estas medições, a maioria das máquinas de moldagem por injeção não dispõe de pontos ou linhas suficientes para a captação da temperatura.

Na maioria das máquinas de moldagem por injeção de plástico, a temperatura é detetada por termopares. Um termopar é constituído por dois fios diferentes ligados numa extremidade. Se uma extremidade estiver mais quente do que a outra, será gerado um pequeno sinal elétrico; quanto maior for o aquecimento, mais forte será o sinal.

2. Controlo da temperatura

O termopar é também muito utilizado como sensor do sistema de controlo da temperatura de fusão. No controlador de temperatura do molde, a temperatura de fusão desejada é definida e o ecrã do sensor será comparado com a temperatura gerada no ponto definido.

Neste sistema mais simples, a energia é desligada quando a temperatura de moldagem atinge o ponto de regulação e volta a ser ligada quando a temperatura desce. Este sistema é designado por controlo on/off porque é ligado ou desligado.

3. Temperatura do material fundido

A temperatura da cola fundida é muito importante e a temperatura do cilindro de injeção utilizada é apenas um guia. A temperatura da cola fundida pode ser medida no bico de injeção ou utilizando o método de injeção de ar.

A regulação da temperatura do cilindro de injeção depende da temperatura da fusão, da velocidade do parafuso, da contrapressão, do volume de injeção e do ciclo de injeção.

Resumo

Deve começar com a definição mais baixa se não tiver experiência no processamento de um determinado nível de plástico. Os cilindros de injeção estão divididos em zonas para facilitar o controlo, mas nem todos estão regulados para a mesma temperatura.

Se operar durante longos períodos de tempo ou a altas temperaturas, ajuste o controlo da temperatura do molde na primeira zona para um valor mais baixo, o que evitará a fusão prematura e o desvio do plástico.

Certifique-se de que o fluido hidráulico, os fechos das tremonhas, os moldes e os cilindros de injeção estão todos à temperatura atual antes de iniciar a injeção.

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