Curso de Engenharia Mecânica PETG LAMINADO UTILIZADO...

Curso de Engenharia Mecânica

PETG LAMINADO UTILIZADO COMO SUBSTRATO NA

PRODUÇÃO DE MOSTRADORES PLANOS ATRAVÉS DO

PROCESSO SERIGRÁFICO “SCREEN PRINTING”

Dionnas Lucas da Silva Fernandes

Campinas – São Paulo – Brasil

Dezembro de 2008

ii

Curso de Engenharia Mecânica

PETG LAMINADO UTILIZADO COMO SUBSTRATO NA

PRODUÇÃO DE MOSTRADORES PLANOS ATRAVÉS DO

PROCESSO SERIGRÁFICO “SCREEN PRINTING”


Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Dr. Carlos Alberto Flavio Correa, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Flavio Correa

Campinas – São Paulo – Brasil

Dezembro de 2008

iii

PETG laminado utilizado como substrato na produção de

mostradores planos através do processo serigráfico “screen

printing”


Monografia defendida e aprovada em 11 de Dezembro de 2008 pela Banca

Examinadora assim constituída:

Prof. Dr. Carlos Alberto Flavio Correa (Orientador)

USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.

Prof:


Prof:


Prof:

USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP

iv

.Agradecimentos

Agradeço primeiramente ao Professor Carlos Alberto Flavio Correa, meu orientador, que foi

de fundamental importância, instruindo perfeitamente para um excelente trabalho de

conclusão de curso.

Agradeço a todos os professores do curso de Engenharia Mecânica que proporcionaram os

fundamentos necessários para a conclusão deste projeto.

Agradeço a todos familiares e amigos que me compreenderam desde o inicio desta jornada até

a ascensão profissional na área de Engenharia.

Eu agradeço fraternalmente a todos.

v

Sumário

RESUMO.............................................................................................. vii

1.INTRODUÇÃO .................................................................................... 1

1.1 Setor automotivo ........................................................................................................... 1 1.2 Objetivo......................................................................................................................... 1 1.3 Produto final.................................................................................................................. 1 1.4 Definição da matéria - prima alternativa....................................................................... 2 1.5 Justificativa.................................................................................................................... 2

2. REVISÃO TEÓRICA .......................................................................... 3

2.1 Princípios da serigrafia...................................................................................................... 3 2.1.1 Impressão plana.............................................................................................................. 5 2.2 Polímeros de cadeia heterogênea ...................................................................................... 5 2.2.1 Policarbonato.................................................................................................................. 5 2.2.2 Policarbonato (PC) ......................................................................................................... 6 2.2.3 Poliésteres e copoliésteres especiais .............................................................................. 6 2.2.3.1 PETG Poli (tereftalato de etileno glicol)..................................................................... 6 2.2.4 Poli (tereftalato de etileno) (PET) ................................................................................. 7 2.3 Identificação de plásticos .................................................................................................. 8 2.3.1 Solubilidade.................................................................................................................... 8 2.3.2 Fusibilidade .................................................................................................................... 8 2.3.3 Pirólise............................................................................................................................ 8 2.3.4 Inflamabilidade............................................................................................................... 9 2.3.5 Densidade ....................................................................................................................... 9 2.4 Propriedades relevantes dos materiais............................................................................... 9 2.4.1 Resistência a solventes e reagentes ................................................................................ 9 2.4.2 Transparência ............................................................................................................... 10 2.4.3 Índice de refração ......................................................................................................... 10 2.4.4 Comparativo de propriedades ...................................................................................... 11 2.5 Tintas serigráficas ........................................................................................................... 11 2.6 Obtenção de polímeros laminados .................................................................................. 12

3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL.................................................. 13

3.1 Materiais utilizados ......................................................................................................... 13 3.1.1 Material atual................................................................................................................ 13 3.1.2 Material proposto ......................................................................................................... 14 3.1.2.1 Caracterização do material proposto ......................................................................... 14 3.2 Equipamentos utilizados ................................................................................................. 15 3.3 Testes preliminares.......................................................................................................... 18 3.4 Testes específicos ............................................................................................................ 19 3.4.1 Análise visual ............................................................................................................... 19 3.4.2 Teste mecânico............................................................................................................. 19 3.4.2.1 Aderência .................................................................................................................. 19

vi

3.4.3 Testes térmicos............................................................................................................. 19 3.4.3.1 Envelhecimento a luz artificial.................................................................................. 19 3.4.3.2 Caldo úmido .............................................................................................................. 20 3.4.4 Teste mecânico após teste térmico ............................................................................... 20

4. RESULTADOS................................................................................. 21

4.1 Análise visual .................................................................................................................. 21 4.2 Aderência ........................................................................................................................ 21 4.3 Envelhecimento a luz artificial........................................................................................ 22 4.4 Caldo úmido .................................................................................................................... 22 4.5 Teste mecânico após teste térmico .................................................................................. 23 4.6 Identificação de plásticos ................................................................................................ 23 4.6.1 Solubilidade.................................................................................................................. 23 4.6.2 Fusibilidade .................................................................................................................. 24 4.6.3 Pirólise.......................................................................................................................... 24 4.6.4 Inflamabilidade............................................................................................................. 24 4.6.5 Densidade ..................................................................................................................... 24 4.6.6 Análise térmica............................................................................................................. 24

5. CONCLUSÕES ................................................................................ 25

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................ 26

vii

RESUMO

Esta monografia tem como objetivo o comparativo teórico e prático entre o material

alternativo proposto Poli (tereftalato de etileno glicol) laminado e o Policarbonato laminado

utilizado atualmente na confecção de mostradores planos, quanto às características relevantes

ao processo serigráfico “screen printing” e aplicação no produto final. Com o

desenvolvimento deste estudo é possível demonstrar a viabilidade ou inviabilidade técnica do

PETG laminado, quando utilizado como substrato na produção de mostradores planos através

do processo de serigrafia, visto que o PETG pode representar material alternativo ao processo

e também fonte secundária de abastecimento.

PALAVRAS-CHAVE: Processo de Impressão Serigráfica. Polímeros de Engenharia.

Policarbonato. Poli (tereftalato de etileno glicol).

1

1.INTRODUÇÃO

1.1 Setor automotivo

Com o aumento do consumo interno e das exportações de matérias-primas e bens de

consumo, surgiu nas indústrias automotivas a necessidade de aumentar a produtividade para

atender à crescente demanda de mercado.

Devido à concorrência acirrada as empresas estão racionalizando e otimizando todas as

etapas, desde o desenvolvimento até a concepção do produto acabado, para serem

competitivas e manterem a margem de lucro estão buscando reduzir os tempos de produção e

introduzir matérias-primas alternativas de baixo custo.

1.2 Objetivo

Comparar os polímeros de engenharia PETG laminado e PC laminado do ponto de vista

teórico e prático.

Determinar às características relevantes ao processo serigráfico “screen printing” e aplicação

no produto final.

1.3 Produto final

O mostrador serigrafado em Policarbonato mostrado na figura 1, é aplicado ao painel de

instrumentos de veículos automotores, possui escalas, graduações e símbolos para fazer

indicações gerais ao condutor.

Figura 1 - Mostrador serigrafado

2

1.4 Definição da matéria - prima alternativa

Levantamento dos diversos plásticos de engenharia de alto desempenho (PET, PETG,

PMMA, PVC, PP, PS e PE), com propriedades similares ao Policarbonato.

Características do material proposto escolhido PETG:

- Materiais com aplicação na área de “Sign” (Displays)

- Apresentação na forma de chapas laminadas

- Transparência

- Boa resistência química

- Boa resistência ao impacto

1.5 Justificativa

Com o desenvolvimento deste trabalho é possível demonstrar a viabilidade técnica de

substituição do PC pelo material proposto PETG, quando utilizado como substrato na

produção de mostradores planos através do processo de serigrafia.

3

2. REVISÃO TEÓRICA

2.1 Princípios da serigrafia7

A tela serigráfica consiste em uma malha entrelaçada de Poliéster esticada com uma tensão de

20N/cm fixada com cola nas extremidades de uma armação metálica, partes da malha são

impermeabilizadas conforme figura 3 com a utilização de uma emulsão fotossensível, e as

áreas que se deseja imprimir visto na figura 2 permanecem abertas e permeáveis à tinta.

Figura 2 - Fotolito.

Figura 3 - Tela serigráfica.

4

A geometria da malha (espessura e abertura) determina a quantidade de tinta a ser aplicada no

substrato. Ex: Nomenclatura 120-34 (120 fios por cm, cada fio com diâmetro de 34 µm).

A armação da tela é construída a partir de uma sessão oca, deve ser resistente a deformação

mecânica a qual é sujeita durante o processo de impressão. A armação deve ser perfeitamente

plana, para evitar erros de registro e centralização durante a impressão, detalhes na figura 4.

Figura 4 - (a) Tela serigráfica (b) Substrato (c) Mesa de impressão (d) Fora contato

A tela é fixada sobre o substrato, a tinta é distribuída sobre a malha, e assim transferida da

malha para o substrato com um rodo de impressão, que se movimenta imprimindo uma

determinada pressão sobre malhas e tinta conforme figura 5.

Figura 5 - (a) Direção de impressão (b) Rodo de impressão (c) Tela (d) Substrato

O rodo de impressão consiste em uma secção retangular feita em Poliuretano, geralmente com

dureza de 85 Shore, trabalha com uma inclinação de 75º em relação à mesa de impressão,

fazendo com que somente uma das arestas fique em contato com a tinta e malha, a pressão

que o rodo deposita converte a tinta pastosa em tinta na forma líquida. Isto é conhecido como

comportamento reológico da tinta de impressão, liquefaz sob pressão e solidifica rapidamente

quando a pressão é removida, assim o fluxo de tinta atravessa as aberturas das malhas e é

absorvido pelo substrato.

5

2.1.1 Impressão plana

É utilizada para impressão em substratos flexíveis ou rígidos como: papel, filmes, plástico,

madeira, etc. Na impressão plana utilizando máquina de impressão automática visto na figura

6, a tela é fixada na máquina e permanece estacionada, assim como o substrato. O rodo

movimenta-se sobre a malha pressionando-a contra o substrato.[7]

Figura 6 - Máquina de impressão serigráfica automática.

2.2 Polímeros de cadeia heterogênea

Nesta classe de polímeros, a cadeia principal possui, alem do carbono, um outro átomo

conhecido por heteroatomo, cujos exemplos são o oxigênio, nitrogênio enxofre, silício, etc.[2]

2.2.1 Policarbonato

Os policarbonatos (PC) são poliésteres lineares, derivados da reação do ácido carbônico com

compostos di-hidroxilados aromáticos ou alifáticos, que em razão da presença dos grupos

carbonatos (-O-CO-O-) recebem a denominação de policarbonatos. São obtidos pela reação

entre o bisfenol A ou defenilol propano e o fosgênio em meio alcalino.

Este termoplástico de engenharia tem se tornado muito conhecido por ser transparente como

vidro e resistente como aço. Possui a mais alta tenacidade (resistência ao impacto) e é um dos

mais versáteis dentre os plásticos de engenharia.[8]

6

2.2.2 Policarbonato (PC)5

Figura 7 - Estrutura molecular

Características do polímero:

Peso molecular, 10.000-30.000 g/mol.

Densidade, 1,20 g.cm³.

Índice de refração, 1,59

Tm, 268ºC; Tg , 150ºC

Cristalinidade, muito baixa

Termoplástico, incolor, transparente.

Propriedades marcantes do polímero:

Semelhança ao vidro, porém altamente resistente ao impacto; boa estabilidade dimensional;

boas propriedades elétricas; boa resistência ao escoamento sob carga e às intempéries;

resistente à chama.

2.2.3 Poliésteres e copoliésteres especiais

Os poliésteres são termoplásticos produzidos pela policondensação de um ácido dicarboxilico

e um glicol ou um bifenol (álcool diidroxilados) com eliminação de água. São polímeros de

cadeia heterogênea, aromática e que tem um grupo éster constituinte (R-CO-O-R). A

seqüência alifática, aberta, não cíclica e o oxigênio na cadeia principal são os responsáveis

pela flexibilidade à temperatura ambiente. Porém o grupo benzênico fornece a rigidez

observada nestes polímeros, além de razoável interação eletrônica entre os anéis benzênicos

vizinhos.[8]

2.2.3.1 PETG Poli (tereftalato de etileno glicol)

Como visto anteriormente, o PET é tradicionalmente produzido a partir do etileno glicol com

ácido tereftalático. Já o PETG - um poliéster modificado - é obtido quando se adiciona outro

7

comonômero o CHDM, à receita acima. A adição deste novo glicol reduz a cristalinidade da

resina final e aumenta a ductibilidade e resistência ao impacto. O polímero resultante - o

PETG - é amorfo e apresenta um balanço de propriedades especiais que o direciona para

aplicações específicas, principalmente no mercado de chapas extrudadas.

Portanto, o PETG é o PET modificado com alto teor de CHDM (1,4 ciclohexanodimetanol),

um polímero amorfo com alta resistência na forma fundida que permite seu uso em processo

de extrusão e sopro.[8]

2.2.4 Poli (tereftalato de etileno) (PET) 5

Figura 8 - Estrutura molecular

Características do polímero:

Peso molecular, 15.000-42.000 g/mol.

Densidade, 1,33-1,45 g.cm³.

Índice de refração, 1,65-1,66

Tm, 250-270º; Tg , 70-74º C

Cristalinidade, até 40%

Termoplástico, branco, transparente a opaco.

Propriedades marcantes:

Resistência mecânica, térmica e química, possibilidade de se apresentar no estado

(transparente), parcialmente cristalino e orientado (translúcido) e altamente cristalino (opaco).

8

2.3 Identificação de plásticos

2.3.1 Solubilidade

Para verificar a solubilidade de um material, colocar alguns fragmentos da amostra em uma

série de 8 tubos de ensaio e adicionar a cada tubo 2-5 ml de um solvente diferente: água,

metanol, acetona, heptano, acetato de etila, clorofórmio, benzeno e tetra-hidrofurano.

Observar o comportamento da amostra, a frio, ao fim de cerca de 10 minutos. Se houver em

algum dos tubos indícios de dissolução, formando solução viscosa, pode-se considerar o

material como polímero solúvel. Se houver inchamento da amostra, sem formar solução

viscosa, o material esta reticulado, é um polímero insolúvel.

A dissolução total exige tempo mais prolongado; usualmente deixa-se a amostra em contato

com o solvente, a frio, por uma noite. Às vezes é necessário aquecer a mistura para promover

a solubilização.[6]

SOLUBILIDADE DOS POLÍMEROS INDUSTRIAIS

SOLUBILIDADE Polímero

(sigla) 1 2 3 4 5 6 7 8 Observações

PET - - - - - - - - Nitrobenzeno, DMSO (+q)

PC - - - - + - - -

(1) Acetato de etila; (2) Acetona; (3) Água; (4) Benzeno; (5) Clorofórmio; (6) Metanol; (7)

Tetra-hidrofurano; (8) Heptano: (+) Solúvel; (-) Insolúvel; (q) A quente.

2.3.2 Fusibilidade

Para verificar a fusibilidade do material, colocar alguns fragmentos da amostra sólida em tubo

de ensaio, levando o tubo à chama de um bico de Bunsen; observar se a amostra é fusível,

sacudindo o tubo. Se o material amolecer, aderindo na parede do tubo, o ensaio é positivo

para o material fusível, isto é, material termoplástico. Se o material permanecer solto no fundo

do tubo, como resíduo carbonizado, sólido, negro, o ensaio indica infusibilidade, isto é,

material termorrígido. [6]

2.3.3 Pirólise

Para realizar a pirólise do material, colocar alguns fragmentos da amostra em tubo de ensaio.

Com o auxilio de uma pinça de madeira, fixar a boca do tubo uma tira de papel de tornassol

azul, úmida, de modo a interceptar a saída de vapores. Com cuidado aquecer

9

progressivamente o tubo em chama de bico de Bunsen. Se houver formação de vapores ácidos

o papel de tornassol passará à coloração rosa. A condensação de gotículas, ou partículas, ou

cristais, nas regiões mais frias do tubo possibilita a identificação de produtos de

decomposição do material, remover estes produtos com uma tira de papel de filtro para

subseqüente analise.

Continuar o aquecimento, e observar se o material esta escurecendo, aquecer até restar um

resíduo carbonizado, sólido, negro, no fundo do tubo, o que indicará a presença de material

orgânico, polimérico ou não na amostra. [6]

2.3.4 Inflamabilidade

Com uma pinça, segurar um fragmento da amostra e expor à chama de bico de Bunsen por

alguns segundos. Remover a fonte da chama e observar se a amostra continua queimando.

Neste caso, a amostra é inflamável. Se a chama apaga espontaneamente ao ser removida a

fonte, a amostra é auto-extinguivel. [6]

2.3.5 Densidade

Para determinar a densidade de um material em relação à água, imergir um fragmento da

amostra em bécher cheio de água fria. Se o fragmento flutuar, a densidade do material será

inferior a 1; se afundar, será superior a 1. [6]

2.4 Propriedades relevantes dos materiais

Propriedades características dos materiais relevantes ao processo de fabricação e aplicação no

produto final.

2.4.1 Resistência a solventes e reagentes

A solubilidade depende fundamentalmente da interação das moléculas do soluto com o

solvente. Quando as moléculas do solvente são mais afins como o polímero do que com elas

próprias, podem penetrar entre as cadeias macromoleculares, gerando interações de caráter

físico-químico. Forças intermoleculares, como pontes de hidrogênio, ligações dipolo-dipolo

ou mesmo forças de Vander Waals, permitem a dispersão, a nível molecular, dos polímeros,

isto é, a sua dissolução.

Polímeros pouco polares, como os poli-hidrocarbonetos, são mais sensíveis aos solventes do

mesmo tipo (isto é, de mesma natureza química), que têm afinidade pelo material e penetram

entre as macromoléculas, afastando-as. O mesmo ocorre com polímeros polares, que são

10

sensíveis a solventes polares. Quando as macromoléculas são mais afins com elas próprias do

que com a solvente, elas não dissolvem.

Quando a macromolécula é muito cristalina, os cristalitos dificultam a penetração dos

solventes, aumentando a insolubilidade do material. Se o polímero tem estrutura reticulada,

adquirida após a cura, a macromolécula torna-se gigantesca e a dispersão molecular é

impossível.

Quando a macromolécula apresenta estrutura aromática ou saturada, oferece também

resistência a solventes e reagentes.

Assim, com o conhecimento químico, pode-se prever o comportamento dos polímeros diante

dos solventes.

A resistência a solventes e reagentes é medida pelos ensaios ASTM D 543 e C 581, por

observação visual ou variação da propriedade focalizada. [5]

2.4.2 Transparência

A transparência á luz visível é apresentada por polímeros amorfos ou com muito baixo grau

de cristalinidade. É quantitativamente expressa pela transmitância, que é a razão entre a

quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide perpendicularmente à

superfície; pode alcançar até 92% nos plásticos comuns. A quantidade de luz restante é

refletida à superfície ou absorvida dentro do material transparente. A presença de inclusões

muito pequenas, ou de cristalitos, torna o material semitransparente, pois essas partículas

atuam espalhando a luz. Materiais poliméricos muito cristalinos tornam-se translúcidos ou

semitransparentes, ou mesmo opacos. A determinação de transmitância é feita pelos métodos

ASTM D 1746 e D 1003, e medida em %.[5]

2.4.3 Índice de refração

Índice de refração de uma substância é a razão entre a velocidade da radiação eletromagnética

no vácuo (3x 1010 cm/s) e a velocidade em um dado e meio. O que se de determina é a

diminuição da velocidade da luz quando passa do vácuo para um meio transparente e

oticamente isotrópico. O índice de refração está relacionado ao desvio que ocorre quando o

raio de luz passa em um ângulo inclinado de um meio para outro; é definido pela razão entre

os senos dos ângulos de incidência e de refração. A figura (gráfico) aponta uma série de

valores para essa propriedade, obtida em materiais diversificada. O valor do índice de refração

é importante para o emprego dos materiais em fibras óticas. Esse índice, que é adimensional,

é medido segundo o método ASTM D 542. [5]

11

2.4.4 Comparativo de propriedades 4

��

��

��

��

��

��

��

!��"�� ##�� $� ��

%��&��'"�� (�� )� ��*� ��

� ��

+��&��,��-.��"��,/�� *0*� -�#)�1#+� �� *�0�

2.5 Tintas serigráficas

Tintas com cura ultravioleta são aplicadas ao substrato na forma líquida, na sua composição

possui oligômeros, monômeros e fotoiniciadores que através da luz ultravioleta unem-se

formando uma cobertura sólida.

Tintas com secagem térmica são aplicadas ao substrato na forma líquida diluída em solvente,

através do aquecimento ocorre a evaporação do solvente formando a cobertura sólida,

detalhes na figura 9. [7]

Figura 9 - Solidificação das tintas

12

2.6 Obtenção de polímeros laminados

Calandragem é um processo utilizado para produção de folhas ou filmes contínuos conforme

figura 10. Resina granular, ou folha espessa é passada entre um par de rolos altamente polidos

e aquecidos sobre pressão. Para a produção de filmes finos, uma série de par de rolos é usado

com uma redução gradual. A calandragem requer um preciso controle de temperatura dos

rolos, pressão e velocidade de rotação. Mantendo uma suave diferença de velocidade entre os

rolos, geralmente é possível dar um elevadíssimo alto brilho ao filme ou superfície da folha.

Relevos podem ser produzidos na superfície do filme, utilizando rolos apropriados com a

gravação. Pela calandragem é possível misturar resina granular com variação de cores e

produzir efeitos decorativos no filme. [1]

Figura 10 - Obtenção de folhas através da laminação.

13

3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL

3.1 Materiais utilizados

3.1.1 Material atual

Substrato utilizado atualmente no processo serigráfico:

• Policarbonato 8A13F laminado, figura 11.

• Espessura de 0,25mm

• O material possui uma das faces polida e outra face fosca, característica proveniente

do processo de laminação.

Figura 11 - Amostra policarbonato 8A13F

14

3.1.2 Material proposto

Substrato proposto para o processo serigráfico:

• Poli (tereftalato de etileno glicol) laminado, figura 12.

• Espessura de 0,65mm

• A amostra do PETG laminado possui as duas faces lisas.

Figura 12 - Amostra polímero proposto

3.1.2.1 Caracterização do material proposto

• Análise boletim técnico do material proposto emitido pelo fornecedor.

• Análise térmica de amostra do material proposto através do ensaio de calorimetria

diferencial por varredura DSC.

• Ensaios para identificação de plásticos conforme item 2.3.

15

3.2 Equipamentos utilizados

Máquina automática para impressão serigráfica plana, acoplada ao forno de secagem

conforme Figura 13, a máquina possui mesa de impressão móvel com guias para centralização

do substrato, a tela serigrafica movimenta-se na vertical e o rodo movimenta-se sobre a malha

pressionando-a contra o substrato.

Forno de secagem com as seguintes características:

• Zona de secagem = 90º ± 10º

• Velocidade da esteira = 6,0 ± 1m/min

Figura 13 - Máquina de impressão serigráfica com forno secagem acoplado.

Foram realizados ensaios para determinação do perfil térmico do forno de secagem, um

aquisitor de dados juntamente com um termopar foi passado no forno, especificamente na

região central da esteira, um determinado número de vezes e com isso foi possível estabelecer

os valores de temperatura na ocasião:

• Mínimo = 77ºC

• Médio = 80,3ºC

• Máximo = 84ºC

16

Interface do aquisitor de dados de temperatura com o usuário, mostrando o tempo que o forno

permanece com a tensão de pico constante mostrado na figura 14 e perfil térmico do forno de

secagem figura 15.

Figura 14 - Gráfico da temperatura em função do tempo.

Perfil térmico do Forno

50

55

60

65

70

75

80

85

90

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 MIN

MÉDIAMÁX

Ensaios

Tem

pera

tura

Temperatura Temperatura

Figura 15 - Perfil térmico do forno de secagem.

17

Maquina semi-automática para impressão serigráfica, específica para impressão de verniz

protetivo ultravioleta no substrato, neste caso a mesa de impressão é fixa, possui guias para

centralização do substrato que é alimentado manualmente, a movimentação da tela é do tipo

basculante, visto na figura 16.

Figura 16 - Máquina de impressão semi-automática.

Forno de secagem figura 17, dedicado ao processo de impressão sobreposta do verniz

protetivo ultravioleta com as seguintes caracteristicas:

• 4 lâmpadas UV responsáveis pela texturização do verniz.

• 2 lâmpadas UV responsáveis pela polimerização

• Velocidade da esteira 5 m/min

Figura 17 - Forno de secagem dedicado ao verniz UV.

18

Máquina de corte laser por varredura de marcação vetorial figura 18, o perfil de corte de um

determinado mostrador é projetado e convertido em arquivo universal, o software operacional

da máquina de corte a laser importa o arquivo convertendo-o em extensão compreensível pela

máquina. Durante a impressão dos mostradores são impressos também os registros de corte

denominados puncionaturas, que servirão como referência para a câmera acoplada ao canhão

de corte laser, após a leitura dos registros o laser executa o perfil definido em arquivo.

Figura 18 - Máquina de corte a laser.

3.3 Testes preliminares

Para verificação de possíveis anomalias durante o processamento e segurança na execução da

industrialização final, testes preliminares foram realizados.

Amostra do PET laminado proposto 600 x 350 x 0,65mm com dimensões idênticas ao PC

utilizado atualmente em exceção a espessura, foi passada pelo forno de secagem figura 14, e

nenhuma anomalia foi observada. Outra amostra de PET laminado proposto em menor escala

foi submetida ao processo de aplicação do verniz protetivo ultravioleta observado na figura 16

e forno de secagem específico visto na figura 17 com êxito.

19

3.4 Testes específicos

3.4.1 Análise visual

Os mostradores protótipos foram analisados visualmente antes de serem submetidos aos

testes.

3.4.2 Teste mecânico

3.4.2.1 Aderência

Foram realizados testes de aderência conforme norma específica. Foram feitas secções em

região plana e lisa das amostras onde foi aplicada a fita adesiva TESA 4657, em seguida a fita

foi destacada rapidamente, o parâmetro de avaliação é o destacamento somente na região

onde foi realizada a secção, detalhes dos instrumentos para realização da secção na figura 19.

Figura 19 - Instrumentos para teste de aderência.

3.4.3 Testes térmicos

3.4.3.1 Envelhecimento à luz artificial

O mostrador protótipo foi exposto a luz ultravioleta distante 300mm da lâmpada Ultra -

Vitalux 300W visto na figura 20, durante o período de 300 horas.

20

Figura 20 - Lâmpada Ultra Vitalux.

3.4.3.2 Caldo úmido

Foi realizado teste de resistência a umidade conforme norma específica. O mostrador foi

submetido ao teste em câmara climática durante 150 horas com umidade relativa de 95% e

temperatura de 40oC.

3.4.4 Teste mecânico após teste térmico

Após testes térmicos as amostras foram novamente submetidas ao teste de aderência citado no

item 3.4.2.1.

21

4. RESULTADOS

4.1 Análise visual

• Aparência - OK

• Transparência a luz - OK

4.2 Aderência

Após teste de aderência foi possível observar nos mostradores protótipos e fita adesiva o

desplacamento da tinta e verniz conforme figura 21 e 22.

Figura 21 - Teste de aderência realizado na amostra proposta 2.

Figura 22 - Teste de aderência realizado na amostra proposta1.

22

No mostrador homologado foi possível observar o destacamento de tinta somente na região

onde foi realizada a secção conforme figura 23.

Figura 23 - Teste de aderência realizado na amostra homologada

4.3 Envelhecimento à luz artificial

Não foram observados: envelhecimento precoce, manchas ou desplacamento de tinta, porém o

teste provocou empenamento no mostrador protótipo mostrado na figura 24.

Figura 24 - Teste de envelhecimento realizado na amostra proposta 1.

4.4 Caldo úmido

Após teste a amostra foi analisada visualmente e não apresentou nenhuma anomalia.

23

4.5 Teste mecânico após teste térmico

Após testes térmicos as amostras foram novamente submetidas ao teste de aderência citado no

item 3.4.2.1, e não apresentaram diferenças significativas conforme figura 25.

Figura 25 - Teste de aderência após teste térmico realizado na amostra proposta 2.

4.6 Identificação de plásticos

4.6.1 Solubilidade

Amostras do material proposto foram submetidas aos testes de solubilidade conforme item

2.3.1:

ENSAIO SOLUBILIDADE MATERIAL PROPOSTO

SOLUBILIDADE Polímero

(sigla) 1 2 3 4 5 6 7 8 Observações

PETG - - - - - - - -

(1) Acetato de etila; (2) Acetona; (3) Água; (4) Benzeno; (5) Clorofórmio; (6) Metanol; (7)

Tetra-hidrofurano; (8) Heptano: (+) Solúvel; (-) Insolúvel; (q) A quente.

O material proposto obteve o comportamento esperado no teste de solubilidade. No teste com

acetona houve o inchamento do material proposto sem a formação de solução viscosa o que

caracteriza insolubilidade do material ao solvente, estando assim em acordo com a resistência

química prevista para o material proposto conforme figura 26.[4]

24

Figura 26 - Aparência do material proposto após exposição à Acetona.

4.6.2 Fusibilidade

Amostra do material proposto foi submetida ao ensaio de fusibilidade e de acordo com item

2.3.2 é considerado termoplástico fusível.

4.6.3 Pirólise

Amostra do material proposto foi submetido ao ensaio da pirólise e ocorreu a mudança na

coloração do papel tornassol, evidenciando a evaporação ácida.

4.6.4 Inflamabilidade

No ensaio de inflamabilidade a amostra do material proposto não apresentou gotejamento,

sendo considerado auto-extinguível.

4.6.5 Densidade

No ensaio de densidade a amostra do material proposto afundou, caracterizando densidade

maior que 1.

4.6.6 Análise térmica

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450-20

-15

-10

-5

0

5

exo

Flux

o de

cal

or /

u.a

Temperatura / ºC

% DSC

Figura 27 - Análise térmica do material proposto.

25

Conforme figura 27 é possível observar que o material proposto possui alto ponto de fusão em

acordo com os valores prescritos no boletim técnico.

5. CONCLUSÕES

Embora o material proposto PETG apresente propriedades semelhantes ao material atual PC,

durante o desenvolvimento do trabalho foi possível constatar limitações técnicas do material

proposto PETG para o processo de impressão serigráfica “screen printing” de mostradores

planos para paínel automotivo, que é uma aplicação específica com algumas peculiaridades

em relação ao processo industrial e aplicação no produto final.

De acordo com os resultados, a adesão das tintas ao substrato com material proposto foi

insuficiente ocasionando o desplacamento durante os testes de adesão, fato que pode ser

atribuído a condição intrínseca do material proposto que eventualmente pode ser melhorada e

também ao fato do forno de secagem estar adequado para o material utilizado atualmente,

sendo assim o material proposto não permaneceu tempo suficiente no forno de secagem, o que

requer novos estudos e testes para adequação de temperaturas das zonas de aquecimento e

velocidade de esteira.

Durante exposição à luz ultravioleta artificial o material proposto não apresentou

envelhecimento precoce ou manchas, porém a amostra submetida ao teste apresentou

empenamento evidenciando a instabilidade térmica, tornando o mostrador inadequado para

montagem no produto final.

26

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] BILLMEYER, Fred. W. Text Book of Polymer Science. 3. ed. N.Y: A Wiley Interscience Public, 1984. 465p.

[2] CANEVAROLO, Sebastião. Vicente. Ciência do Polímero: Um Texto Básico para Técnologos e Engenheiros. 2. ed. Artliber, 2006. 49 - 50p.

[3] ERIKS Solutions in Plastics: http://solutions-in-plastics.info/en/downloads/datasheets/transparent-plastics/ acesso em 11/05/2008

[4] EASTMAN Specialty Plastics: http://www.eastman.com/Brands/Spectar/Literature/www.eastman.com acesso em 25/09/2008

[5] MANO, Eloisa. Biasoto. Polimeros como Materiais de Engenharia. 3. ed. Edgard Blücher, 2003. 32,33,40,84,87p.

[6] MANO, Eloisa. Biasoto.; MENDES, Luis. Claudio. Identificação de Plásticos, Borrachas e Fibras. 1. ed. Edgard Blücher, 2003. 148,149,151,152,196,197p.

[7] Manufacturing Book of Screen Printing Dials. Milão, 2008.

[8] WIEBECK, Helio.; HARADA, Julio. Plásticos de Engenharia. São Paulo: Artliber, 2005. 109,123, 139p.

Curso de Engenharia Mecânica PETG LAMINADO UTILIZADO...

Documents

Transcript of Curso de Engenharia Mecânica PETG LAMINADO UTILIZADO...