CENTRO UNIVERSITRIO DA FEI

JOO LUIZ DA SILVA

MELHORIA NO PROCESSO DE MOLDAGEM POR INJEO DE POLIAMIDAS

DO CORPO DA CHAVE DO AUTOMVEL

So Bernardo do Campo

2014

JOO LUIZ DA SILVA

MELHORIA NO PROCESSO DE MOLDAGEM POR INJEO DE POLIAMIDAS

DO CORPO DA CHAVE DO AUTOMVEL

Trabalho de Concluso de Curso, apresentado

ao Centro Universitrio da FEI / IECAT como

parte dos requisitos necessrios para obteno

de Certificado de Ps-Graduao em Gesto e

Tecnologia em Projeto de Produto, orientado

pelo Prof. Dr. William Manjud Maluf Filho.

So Bernardo do Campo

2014

Joo Luiz Da Silva

Melhoria no processo de moldagem por injeo de poliamidas do corpo da chave do

automvel

Trabalho de Concluso de Curso - Centro Universitrio da FEI

Curso: Gesto e Tecnologia em Projeto de Produto

Comisso Julgadora

____________________________________ Orientador e Presidente Prof. Dr. William Manjud Maluf Filho

So Bernardo do Campo

Junho 2014

Dedico este projeto a Deus e aos alicerces da minha vida:

famlia, namorada e amigos pelo apoio e fora que me

proporcionaram durante esta jornada de Ps-graduao.

Dedico tambm a todo corpo docente do curso de Ps-

graduao em Gesto e Tecnologia em Projeto de

Produto da FEI, especialmente ao Professor Doutor

William Maluf que nos ensinou, acompanhou,

aconselhou e acreditou em nosso potencial.

AGRADECIMENTOS

Agradeo a todos que, de alguma maneira, participaram da elaborao,

desenvolvimento e concretizao desse projeto. A todos mencionados na dedicatria, bem

como aos fornecedores e profissionais das empresas nas quais pesquisei. Aproveito a

oportunidade para agradecer alguns deles...

A Deus que nos concedeu a vida nos deu sade e sabedoria para que concretizasse

meus sonhos.

Ao Mestre Raul dos Santos Rodrigues, pelas muitas contribuies e exemplo de

docncia, por nos acompanhar durante todo este rduo caminho, acreditando no nosso projeto

do incio ao fim.

Aos professores Dr. Gustavo Donato e Cid Paiva pela pacincia, disponibilidade,

comprometimento, profissionalismo que nos dispensaram em todos os momentos solicitados.

Ao orientador Dr. William Maluf por ser prestativo e interessado no nosso

desenvolvimento, empenhado em nos mostrar o melhor caminho para a realizao desta

monografia.

Aos docentes do curso de gesto e tecnologia em projeto de produto da FEI pela

convivncia e ensinamentos durante o curso de ps-graduao.

Procure ser um homem de valor, em vez de ser um homem de sucesso

Albert Einstein

RESUMO

A moldagem por injeo de termoplsticos um processo de moldagem de plstico derretido

injetado dentro de um molde pr-concebido. As principais etapas desse processo so a

dosagem, a plastificao, a injeo do material fundido no molde em alta presso, o

resfriamento e a extrao do produto acabado. Os polmeros de engenharia termoplsticos

denominados poliamidas, apresentam excelentes propriedades qumicas e fsicas. As

poliamidas requerem alguns cuidados como o controle da umidade do local onde so

armazenadas e utilizadas, pois so materiais higroscpicos. Atualmente existe uma variedade

grande de equipamentos auxiliares que controlam a umidade do ambiente permitindo que as

condies de trabalho sejam mantidas. Dessa forma obtm-se maior produtividade e

qualidade das peas injetadas. O estudo elaborado nesse trabalho tem como objetivo o

aumento da qualidade e da produtividade no processo de moldagem por injeo de poliamida

(PA66) para o corpo da chave de automvel.

Palavras-chave: Chave do automvel. Moldagem por injeo. Termoplsticos.

ABSTRACT

Thermoplastics injection molding is a process where the molten plastic is injected into a

preconceived mold. The main steps of this process are the dosage, plasticizing, injection of

plastic melted into the mold under high pressure, cooling and extraction of finished product.

The engineering thermoplastic polymers called for polyamides, have excellent physical and

chemical properties. Polyamides require some care as the moisture control of where they are

stored and used as they are hygroscopic materials. Currently there is a wide range of auxiliary

equipment that controls the ambient humidity allowing working conditions are maintained.

Thus we obtain higher productivity and quality of the molded parts. The study undertaken in

this paper aims to increase quality and productivity in the process of injection molding

polyamide (PA66) for the auto switch body.

Keywords: Automobile key. Injection molding. Thermoplastics.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Incio dos automveis, Cugnot, Velo e Ford modelo T .......................................... 14

Figura 2 Componentes da chave ............................................................................................ 15

Figura 3 Capa superior da chave ........................................................................................... 17

Figura 4 Funcionamento da chave e miolo da fechadura ...................................................... 19

Figura 5 Chave do Ford modelo T ........................................................................................ 19

Figura 6 Chaves de automveis atuais .................................................................................. 20

Figura 7 Molde de 4 cavidades e seus produtos .................................................................... 21

Figura 8 Mquina injetora para injeo da capa da chave ..................................................... 22

Figura 9 Grfico de segmentao do mercado de plstico pelo processo ............................. 23

Figura 10 Processo de moldagem de termoplsticos em mquina injetora ........................... 23

Figura 11 Mquina injetora ................................................................................................... 24

Figura 12 Unidade de injeo ................................................................................................ 25

Figura 13 Unidade de fechamento ......................................................................................... 26

Figura 14 Ncleo do molde de injeo de termoplsticos ..................................................... 27

Figura 15 Funcionamento do molde de injeo de termoplsticos ....................................... 28

Figura 16 Elementos do molde de injeo de termoplsticos ............................................... 28

Figura 17 Ilustrao da fixao do molde aberto .................................................................. 29

Figura 18 Fechamento do molde na maquina injetora .......................................................... 30

Figura 19 Injeo do material na cavidade no molde ............................................................ 30

Figura 20 Tempo de resfriamento do produto dentro do molde ............................................ 31

Figura 21 Extrao do produto .............................................................................................. 32

Figura 22 Ciclo de injeo ..................................................................................................... 32

Figura 23 Teor de umidade .................................................................................................... 34

Figura 24 Exposio da poliamida ........................................................................................ 35

Figura 25 Dados de secagem para as resinas de poliamidas ................................................. 36

Figura 26 Variao da presso durante o processo de injeo .............................................. 38

Figura 27 Resultados da variao do tempo no processo de injeo..................................... 39

Figura 28 Ilustrao de grnulos de polmeros diversos ....................................................... 40

Figura 29 Consumo aparente das resinas termoplsticas na indstria .................................. 41

Figura 30 Variao das estruturas moleculares ..................................................................... 41

Figura 31 Grfico de utilizao dos polmeros na indstria .................................................. 43

Figura 32 Grfico de distribuio setorial na indstria ......................................................... 44

Figura 33 Exemplos de peas automotivas em poliamida ..................................................... 45

Figura 34 Representao da cadeia qumica da poliamida .................................................... 45

Figura 35 Modelo de embalagem da matria-prima .............................................................. 49

Figura 36 Grnulos da matria-prima Lanxess...................................................................... 52

Figura 37 Estufas ................................................................................................................... 53

Figura 38 Mquina injetora e molde ..................................................................................... 54

Figura 39 Molde com 4 cavidades ......................................................................................... 55

Figura 40 Produtos com galho de injeo ............................................................................. 56

Figura 41 Produto montado ................................................................................................... 56

Figura 42 Fluxograma do processo produtivo ....................................................................... 58

Figura 43 Ficha de instruo de trabalho............................................................................... 59

Figura 44 Ensaio de Thomasetti primeira etapa .................................................................... 61

Figura 45 Ensaio de Thomasetti segunda etapa .................................................................... 61

Figura 46 Balana Eurotherm ................................................................................................ 63

Figura 47 Aparelho de Karl Fischer ...................................................................................... 63

Figura 48 Fotos das lminas do ensaio de Thomasetti .......................................................... 65

Figura 49 Relao da umidade na estrutura da poliamida ..................................................... 67

Figura 50 Ilustrao de secagem relativa ao tempo ............................................................... 68

Figura 51 Funcionamento do secador de ar quente ............................................................... 70

Figura 52 Modelo de secador de ar quente ............................................................................ 71

Figura 53 Modelo de estufa de ar quente .............................................................................. 72

Figura 54 Esquema de secador desumidificador ................................................................... 73

Figura 55 Secador desumidificador instalado no maquinrio ............................................... 75

Figura 56 Esquema de secador dessecante central ................................................................ 76

Figura 57 Modelo de secador dessecante central .................................................................. 77

Figura 58 Modelo e esquema de secador de ar comprimido ................................................. 78

Figura 59 Esquema de secador a vcuo ................................................................................. 80

Figura 60 Esquema de posicionamento do sensor medidor do ponto de orvalho ................. 81

Figura 61 Secador dessecante modelo Piovan ....................................................................... 83

Figura 62 Aparelho medidor do ponto de orvalho modelo Vaisala ...................................... 85

Figura 63 Organograma da empresa ...................................................................................... 91

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Valores de temperatura recomendadas do molde ................................................... 36

Tabela 2 Valores das principais caractersticas dos polmeros.............................................. 42

Tabela 3 Condies de temperaturas na moldagem de poliamida......................................... 47

Tabela 4 Condies de presses na moldagem de poliamida ................................................ 47

Tabela 5 Condies de velocidades na moldagem de poliamida .......................................... 47

Tabela 6 Propriedades trmicas das matrias-primas utilizadas na injeo .......................... 49

Tabela 7 Propriedades de absorso das matrias-primas utilizadas na injeo ..................... 50

Tabela 8 Propriedades para clculos reolgicos das matrias-primas na injeo ................. 50

Tabela 9 Propriedades mecnicas das matrias-primas utilizadas na injeo ....................... 50

Tabela 10 Valores de massa mida, massa seca e teor de umidade da matria .................... 65

Tabela 11 Valores de umidade da matria-prima do ensaio de Karl Fischer ......................... 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABIPLAST Associao brasileira da indstria do plstico

ABIQUIM Associao brasileira da indstria qumica

ABS Acrilonitrilo butadieno estireno

ADN cido desoxirribonucleico

ARN cido ribonucleico

CNI Confederao nacional do comercio

IBGE Instituto brasileiro de geografia e estatstica

PA Poliamida

PBT Polibutileno Tereftalato

PC Policarbonato

PE Polietileno

PEAD Polietileno de alta densidade

PEBD Polietileno de baixa densidade

PET Politereflalato de etila

POM Polimetilpenteno

PP Polipropileno

PS Poliestireno

PVC Cloreto de polivinilo

SUMRIO

1 INTRODUO ............................................................. Erro! Indicador no definido.4

1.1 Consideraes iniciais e importncia do tema ....................................................... 144

1.2 Objetivo ....................................................................................................................... 16

1.3 Metodologia ................................................................................................................. 16

1.4 Alcance e limitao ..................................................................................................... 17

1.5 Estrutura ..................................................................................................................... 17

2 REVISO BIBLIOGRFICA .................................................................................. 19

2.1 Chave do automvel ................................................................................................... 19

2.1.1 Capa da chave inferior e superior ................................................................................. 20

2.2 O processo de moldagem por injeo ....................................................................... 22

2.2.1 Mquina de moldagem por injeo .............................................................................. 24

2.2.2 Molde de injeo de termoplsticos ............................................................................. 26

2.2.3 Ciclo de injeo ............................................................................................................ 29

2.3 A influncia de variveis no processo ....................................................................... 33

2.3.1 Umidade e secagem ...................................................................................................... 33

2.3.2 Temperatura .................................................................................................................. 36

2.3.3 Presso de injeo ......................................................................................................... 38

2.3.4 Velocidade e tempo ...................................................................................................... 39

2.4 Polmeros ..................................................................................................................... 40

2.4.1 A estrutura dos polmeros ............................................................................................. 41

2.4.2 Caractersticas dos polmeros ....................................................................................... 42

2.4.3 Poliamda ...................................................................................................................... 44

2.4.3.1 Poliamida LANXESS - Durethan ................................................................................. 47

3 ESTUDO DE CASO ............................................................................................... 4951

3.1 Situao atual .............................................................................................................. 51

3.1.1 Descrio de trabalho do setor de injeo .................................................................... 51

3.1.2 Descrio do processo ................................................................................................. 52

3.2 Justificativa ................................................................................................................. 59

3.3 Mtodos de anlise do projeto de melhoria .......................................................... 6060

3.3.1 Determinao da umidade por mtodo experimental (Thomasetti) ............................. 61

3.3.2 Determinao da umidade por mtodo analtico .......................................................... 62

3.3.3 Determinao da umidade por mtodo volumtrico (Karl Fischer) ............................. 63

3.4 Resultados dos mtodos de anlise ............................................................................ 64

3.4.1 Resultados derivados do mtodo experimental (Thomasetti)....................................... 64

3.4.2 Resultados da umidade no mtodo analtico ................................................................ 65

3.4.3 Resultados derivados do mtodo volumtrico (Karl-Fischer) ...................................... 66

3.5 Projeto de melhoria .................................................................................................... 67

3.5.1 Aquecimento ................................................................................................................. 68

3.5.2 Tipos de secadores mais utilizados ............................................................................... 69

3.5.2.1 Secador alimentador de ar quente ................................................................................. 69

3.5.2.2 Secador de ar quente por estufas .................................................................................. 71

3.5.2.3 Desumidificador ou secador dessecante ....................................................................... 72

3.5.2.4 Secador de resina de ar-comprimido ............................................................................ 77

3.5.2.5 Secadores a vcuo de resina ......................................................................................... 79

3.5.3 Aparelho de medio do ponto de orvalho ................................................................... 80

3.5.4 Implantao do projeto ................................................................................................. 82

4 CONCLUSES ........................................................................................................... 86

5 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS .................................................... 87

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................. 88

APNDICES ........................................................................................................................... 90

14

1. INTRODUO

1.1 Consideraes iniciais e importncia do tema

A histria do automvel iniciou-se em 1771 na Frana, quando Nicolas Joseph Cugnot

usou um motor a vapor para movimentar um veculo sobre rodas. Em 1876 o alemo Otto

construiu o primeiro motor de combusto interna de quatro tempos.

Dez anos depois outros alemes, Karlz Benz e Gottlieb Daimler, usaram o motor de

Otto em carruagens (Velo) vindo a serem os primeiros automveis. A partir de 1908, o

americano Henry Ford introduziu o sistema de linha de montagem para o Modelo T,

permitindo a produo em massa de automveis a tempo e custo reduzidos. (SETRIGHT,

2002).

Os carros se tornaram um bem de consumo largamente difundido e desejvel, e com

isso houve a necessidade de proteo desse bem tendo por anos a chave de ignio e de

abertura de portas como smbolo.

Figura 1 Incio dos automveis, Cugnot, Velo e Ford modelo T. Fonte: Setrightl (2002), Vieira (2010)

O automvel construdo com uma variedade de materiais e componentes muito alta

tendo os cinco principais materiais mais utilizados como o ao, alumnio, vidro, borracha e o

plstico. (GLANCEY, 2003).

O plstico atualmente o componente em maior concentrao em um carro. Isso se

deve durabilidade, ao baixo custo de fabricao e facilidade de mold-lo em praticamente

qualquer forma. Instrumentos, medidores, interruptores, painel, entre outros componentes, so

feitos de tipos diferentes de plsticos. (GLANCEY, 2003).

O corpo da chave do automvel em estudo fabricado atravs de um processo e uma

matria-prima muito utilizada na indstria automobilstica.

15

A obteno da chave feito por meio de dois processos industriais muito conhecidos

no ramo automotivo:

Estampagem de chapa: para adquirir a chapa metlica que contm a codificao que

d acesso ao segredo da fechadura.

Processo de moldagem por injeo de termoplsticos: onde feito o corpo da chave

que permitir o manuseio, a opo de colocar alarmes ou outros componentes

eletrnicos e tambm que possa dar um aspecto esttico ao produto sendo muito

valorizado nos dias atuais.

Figura 2 Componentes da chave. Fonte: Valeo (2014)

O processo de moldagem por injeo um dos mais difundidos para a obteno de

peas plsticas e possui variantes considerveis levandose em conta os diferentes materiais

que so injetados no mesmo molde. A correta parametrizao destas variveis pode significar

vital aumento na qualidade e produtividade do processo. (CRUZ, 2002)

O material plstico utilizado no corpo da chave conhecido como poliamida (PA).

Essa que tende a ser semicristalina e em geral so materiais muito duros com boa resistncia

trmica e qumica. Porm as poliamidas tendem a absorver a umidade do ambiente e na

presena do calor, provoca a degradao por hidrlise das cadeias polimricas, ocasionando

assim, a perda das propriedades mecnicas e ticas do material. (MANO & MENDES, 1999).

Os problemas de umidade encontrados no processamento da poliamida influenciam

diretamente na produo da empresa em estudo.

Esta empresa, a Multi Tools, trabalha com a fabricao de componentes automotivos

para empresas como Valeo e HUF. Com isso o fator qualidade prioridade em todos os

departamentos da empresa, principalmente no setor de injeo de termoplsticos.

16

Por ser a moldagem por injeo o primeiro processo produtivo do produto em estudo,

exige-se elevado nvel de qualidade das peas injetadas, e essencial para a correta conduo

das outras etapas.

Um estudo especfico no processo pode viabilizar a busca de solues para diminuir os

problemas atuais com a umidade no processo, visando aumento na qualidade e tambm na

produtividade dos corpos das chaves injetadas em poliamida. Essa monografia far uma

abordagem em termos de desenvolvimento onde so apresentados objetivos, justificativas,

pesquisas, os mtodos utilizados e os resultados obtidos.

1.2 Objetivo

O principal objetivo desta monografia :

Proceder a uma anlise da qualidade na operao do processo de moldagem por

injeo dos corpos das chaves utilizadas na fabricao das mesmas referentes aos

modelos Chevrolet e Volkswagen. Tambm propor melhorias para o processo

produtivo da empresa, verificando quais os principais problemas da umidade nas peas

produzidas pelo processo de moldagem por injeo. Avaliar as possveis causas desses

problemas e propor medidas corretivas na melhoria no processo de injeo e

minimizao de defeito na pea.

1.3 Metodologia

Baseado nas dificuldades que a empresa tinha em lidar com problemas ocorridos no

setor de injeo de termoplsticos e mais especificamente no produto chave de ignio, esse

presente trabalho foi elaborado com pesquisas em literatura que fala a respeito do assunto e

tambm consultas com tcnicos da rea acadmica e profissionais do meio do planejamento e

produo da empresa.

Os mtodos utilizados para a verificao de umidade, como Thomasetti, Karl Fischer e

mtodos analticos, fornecem dados para firmar conceitos de melhoria na qualidade e escolher

equipamentos perifricos que ajudam a solucionar ou amenizar os transtornos no processo.

Tambm foram consultados parceiros da empresa, do fornecedor de matria-prima e

de fornecedores de perifricos que estudam esses processos e auxiliam interessados na

melhoria da qualidade da produo. Esses parceiros possuem laboratrios, centros de

17

pesquisas e dados para anlise que servem para partir de referncia e equalizar com os

contedos j existentes sobre o assunto.

1.4 Alcance e limitaes

O produto que ser objeto de estudo um componente do setor automotivo

denominado pela empresa e seu cliente por capa inferior e superior. Esse produto parte de

uma chave de automvel.

Sua matria prima um plstico de engenharia conhecida por poliamida designado por

PA6, fornecido pela LANXESS e codificado como DURETHAN BCF 30 X. A massa da

pea, ou conjunto de aproximadamente 11 g.

Figura 3 Capa superior da chave. Fonte: Autor

1.5 Estrutura

A introduo apresenta uma viso geral histrica do produto, do processo, da matria-

prima a ser estudada e alguns dos problemas observados que serviro de objeto de anlise

para tomarmos como referncia nesse estudo de caso. Tambm esclarecido o objetivo do

estudo na deteco dos problemas envolvidos no processo e tambm para uma soluo

baseadas em pesquisas de campo e em bibliografias que relatam o assunto.

Na reviso bibliogrfica mostrada a importncia da chave do automvel e da parte de

processo de moldagem por injeo com seus equipamentos e variveis. Tambm sobre a

matria prima utilizada e suas respectivas caractersticas.

18

No estudo de caso procura-se mostrar possveis solues e alternativas para as

melhorias propostas, relatando a situao atual do processo e ambiente produtivo e tambm

adiantando os acontecimentos futuros com os mtodos utilizados para alcanar a qualidade e a

produtividade prximas do ideal.

Concluses e sugestes apresentam as consideraes finais mediantes as ideias e

temas propostos na introduo e o estudo da continuidade do programa.

19

2. REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 Chave do automvel

Segundo MONK (2009), a chave um objeto que aciona um sistema uma fechadura

ou cadeado. Geralmente, a chave feita de forma a se casar de forma nica com uma

determinada fechadura, liberando os mecanismos que mantm a trava bloqueada, e permitindo

o seu acionamento, como apresentado na figura 4.

Figura 4 Funcionamento da chave e miolo da fechadura. Fonte: Monk (2009)

No comeo da histria dos automveis, as chaves dos automveis eram peas muito

simples e de metal, que tinha como funo apenas de ligar o motor, fechar e abrir as portas.

(MONK, 2009).

Figura 5 Chave do Ford modelo T. Fonte: Vieira (2010)

Desde o inicio do sculo passado, quando inicialmente inventaram a partida eltrica

pela parte interna do carro, e a dcada de 80, no teve muitas mudanas na aparncia e nas

funes das chaves.

20

A partir desse ltimo perodo, foram atribudos novos recursos nas chaves como

segurana e conforto devido aos itens que incorporam os veculos dos dias de hoje como

travas eltricas, vidros eltricos e alarme antifurto.

Conforme o automvel evolua, os controles remotos foram ganhando mais funes,

como abertura e fechamento automtico das portas, do porta-malas e acionamento de alarme,

mas ainda estavam separados das chaves.

Na ltima dcada, as chaves j apresentavam o controle remoto e partes eletrnicas

embutidas, como demonstradas na figura 6. As funes das chaves permaneciam a mesma,

mas o fator aparncia passou a ser protuberante, com desenhos diferentes caracterizados pelos

fabricantes, como chaves tipo cartucho com a lmina de metal embutida na parte interna da

chave que geralmente feita de plstico. (VIEIRA, 2010).

Figura 6 Chaves de automveis atuais. Fonte: AES chaveiros (2013)

2.1.1 Capa da chave inferior e superior

A pea capa da chave em estudo, ou seja, a capa inferior e superior, ambas as partes

se juntam para formar um nico conjunto. Esse conjunto forma um corpo que servir para

acomodar a lmina de metal que contm o segredo para abertura de uma fechadura de porta

de um automvel, ou dar a ignio para ligar o prprio.

O corpo da chave projetado para ser fabricado em poliamida (PA 6 + 30% de fibra),

devido suas propriedades mecnicas e fsicas atenderem aos requisitos do fabricante de

automveis.

Como a matria-prima desse produto um termoplstico de engenharia, ele

produzido atravs do processo de moldagem de plstico por injeo, esse que muito

utilizado na indstria automotiva.

21

O produto dever ser isento de defeitos decorrentes do processo como:

Falha de injeo e juno fria e queima;

Rebarba, marcas de deformao cncava na superfcie da pea;

Marca de extrator (no deve estar em relevo e com rebarba);

Obstruo ou rebarba, por quebra ou folga do macho;

Manchas, riscos, batidas, linhas de fluxo, brilho e marcas na regio aparente;

Tambm se deve observar a existncia de bolhas, fragilizao por umidade,

contaminao de material, variao de cor e qualquer outro defeito. O acabamento superficial

aparente dever ser texturizado, isento de brilho.

As capas da chave superior e inferior apresentam cada uma, massa de 5,5 g e foram

projetados para utilizarem um molde de quatro cavidades, conforme apresentado na figura 7,

proporcionando uma massa total de ciclo de 27 g contando com o galho.

Figura 7 Molde de 4 cavidades e seus produtos. Fonte: Autor

22

O rendimento produtivo calculado para atingir uma marca de 553 peas/h, com um

ciclo mdio de 26 s.

A figura 8 ilustra a mquina injetora que dever produzir esses produtos. Dever ter

capacidade mnima de 100 ton. de acordo com o volume e a massa do molde.

Figura 8 Mquina injetora para injeo da capa da chave. Fonte: Autor

2.2 O processo de moldagem por injeo

Segundo ROSATO, (2000) o processo de moldagem de plstico por injeo

caracteriza-se basicamente pelo derretimento do plstico dentro de um molde especifico.

O processo foi inicialmente concebido em 1930 e foi originalmente baseado em metal

para projetos de fundio. Ele oferece muitas vantagens para os mtodos de fabricao

alternativos, incluindo perdas mnimas a partir de sucata (desde que peas de sucata possam

ser derretidas e recicladas), e requisitos mnimos de acabamento.

Conforme demonstrado na figura 9 atravs de um estudo da associao brasileira da indstria

do plstico (ABIPLAST), a injeo um dos processos de fabricao mais utilizados na

indstria e quando se envolve materiais plsticos, esse processo tem uma significativa parcela

no mercado.

23

Figura 9 Grfico de segmentao do mercado de plstico pelo processo. Fonte: ABIPLAST (2013)

Esse processo utilizado para a formao de peas em termoplsticos, elastmeros e

termofixos com excelente desempenho no dimensional de preciso.

Caracteriza-se pela sua alta capacidade de produo em massa, esta podendo ser

automatizada, simplicidade para obter um produto em uma nica etapa e oferecer qualidade

ao longo da produo. Proporciona um grande nmero de itens associados com a nossa vida

diria como utenslios domsticos, brinquedos, peas automotivas, mveis, artigos de

embalagens rgidas, aparelhos mdicos e etc. (HARADA, 2004).

Figura 10 Processo de moldagem de termoplsticos em mquina injetora. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

24

2.2.1 Mquina de moldagem por injeo

A mquina de moldagem por injeo de plstico converte matria granular ou

peletizado em peas moldadas prontas atravs de fuso, injeo, moldagem e ciclo frio. So

especificadas pela tonelagem de aperto e tamanho do molde para identificar rapidamente o

seu tamanho. Outros parmetros incluem a taxa de injeo, a presso de injeo, desenho do

parafuso, a espessura do molde, e a distncia entre as barras de unio. (HARADA, 2004).

Um equipamento ou maquinrio tpico de moldagem por injeo constitudo pelos

seguintes mdulos e componentes, como ilustrado na figura 11.

Figura 11 Mquina injetora. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

Unidade de injeo: A unidade de injeo responsvel pelo aquecimento e injeo do

material no interior do molde. A primeira parte dessa unidade o funil, um grande

recipiente no qual o plstico bruto despejado. O contentor tem uma parte inferior

aberta, que permite que o material seja alimentado para dentro do tambor. O tambor

contm o mecanismo de aquecimento e de injetar o material no interior do molde. Esse

mecanismo geralmente um parafuso sem fim alternativo. Esse que se movimenta

juntamente com o material para frente, ambos girando e deslizando axialmente, sendo

alimentado por um motor hidrulico ou eltrico. O material entra nas ranhuras do

parafuso a partir da tremonha e avanado para o molde conforme o parafuso

gira. Enquanto avanada, o material fundido por presso, atrito e aquecedores

suplementares que rodeiam o parafuso sem fim alternativo. O plstico derretido

25

depois injetado muito rapidamente para dentro do molde atravs do bico na

extremidade do cano pelo aumento da presso e da ao do parafuso para a

frente. Esse aumento da presso permite que o material se acomode por completo nas

cavidades do molde. Uma vez que o material est solidificado dentro do molde, o

parafuso pode retirar e preencher com mais material para o prximo ciclo. (PROTEC,

1993).

Figura 12 Unidade de injeo. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

Unidade de fechamento: Antes da injeo do plstico fundido para dentro do molde, as

duas metades do molde tm de primeiro ser hermeticamente fechado pela unidade de

aperto. Quando o molde est ligado mquina injetora, cada metade fixada a uma

placa grande, chamado prensa. A metade frontal do molde chamado de cavidade do

molde montada na placa fixa e alinhado com o bocal da unidade de injeo. A

metade traseira do molde, chamada de ncleo do molde, montada na placa mvel,

que desliza ao longo dos tirantes de ligao. O motor de acionamento hidrulico de

aperto aciona barras de aperto que empurram o rolo mvel em direo a placa fixa e

exerce uma fora suficiente para manter o molde fechado com segurana, enquanto o

material injetado e subseqentemente se arrefece. Aps o tempo de arrefecimento

necessrio, o molde ento aberto pelo motor de aperto. Um sistema de extrao, que

anexado metade traseira do molde acionado pela barra de extrao e empurra a

parte solidificada para fora da cavidade aberta (PROTEC, 1993).

26

Figura 13 Unidade de fechamento. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

2.2.2 Molde de injeo de termoplsticos

Os moldes de injeo, por terem sido caros para fabricar, eram normalmente utilizados

apenas na produo em massa, onde milhares de peas so produzidas. So construdos em

ao endurecido, ao pr- endurecido, alumnio ou ligas de berlio cobre.

O molde tem muitos componentes, mas pode ser dividido em duas metades. Cada

metade est ligada no interior da injetora e a metade traseira permitida a deslizar de modo

que este possa ser aberto e fechado. (ROSATO, 2000).

Os dois principais componentes do molde so o ncleo e a cavidade. Quando esse

fechado, o espao entre o ncleo de molde e a cavidade do molde forma a cavidade da pea,

que vai ser preenchido com plstico fundido para criar o produto desejado. Os moldes de

cavidade mltipla so muito utilizados para formar vrias cavidades idnticas. (PROTEC,

1993).

27

Figura 14 Ncleo do molde de injeo de termoplsticos. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

Segundo MALOY (1994) o ncleo do molde e da cavidade so cada um montado na

base, que ento fixado s placas no interior da mquina de moldagem por injeo.

A metade frontal da base do molde inclui uma placa de suporte, para que a cavidade

seja fixada, o canal de entrada da bucha, no qual o material fluir a partir do bocal, e um anel

de posicionamento a fim de alinhar a base do molde com o bocal. A metade traseira da base

do molde inclui o sistema de extrao, qual o ncleo fixado, e uma placa de suporte.

Quando a unidade de fixao separa as metades do molde, a barra ejetora aciona o

sistema de extrao. A barra ejetora empurra a placa extratora para frente, que por sua vez

empurra os pinos extratores na pea moldada. Os pinos de extrao empurram a parte

solidificada para fora da cavidade do molde aberto. (PROTEC, 1993).

28

Figura 15 Funcionamento do molde de injeo de termoplsticos. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

O plstico fundido entra no molde atravs do canal de entrada. Canais de injeo

transportam o plstico fundido a partir do canal de entrada para todas as cavidades

preenchendo-as.

No fim de cada canal de injeo o plstico fundido entra na cavidade atravs de uma

entrada que dirige o fluxo. O plstico fundido que se solidifica no interior desses canais de

injeo, est ligado pea e devem ser separados aps a pea ter sido extrada do molde.

Essas partes podem ser observadas na figura 16 a seguir. (MALOY, 1994).

Figura 16 Elementos do molde de injeo de termoplsticos. Fonte: adaptado de Karthikeyan (2010)

29

Alm de canais de injeo e entrada, h muitos outros problemas de concepo que

deve ser considerado no desenho dos moldes.

Em primeiro lugar, o molde deve permitir que o plstico fundido deva fluir facilmente

em todas as cavidades. Igualmente importante a remoo da parte solidificada a partir do

molde, de modo que um ngulo de inclinao deve ser aplicado para as paredes.

O projeto do molde tambm deve considerar quaisquer caractersticas complexas do

produto com a adio de gavetas, postios ou pinos, alm das matrizes de cavidades.

(ROSATO, 2000).

2.2.3 Ciclo de injeo

Segundo a PROTEC, 1993, o processo de ciclo de moldagem por injeo muito

curto, normalmente entre 2 segundos e 2 minutos, e consiste em quatro etapas seguintes:

Fixao: Antes da injeo do material no interior do molde, as duas metades do molde

tm de primeiro ser hermeticamente fechado pela unidade de aperto. Cada metade do

molde fixada mquina injetora, sendo a uma metade permitida o deslizamento.

Figura 17 Ilustrao da fixao do molde aberto. Fonte: adaptado de Plastic designs (2013)

Fechamento: A unidade de fixao hidrulica empurra as duas metades do molde

conjuntamente e exerce uma fora suficiente para manter o molde fechado com

segurana, enquanto o material injetado. O tempo necessrio para fechar e prender o

molde depende da mquina. Mquinas maiores (aqueles com maiores foras de aperto)

30

iro requerer mais tempo. Esse tempo pode ser calculado a partir do tempo de ciclo de

secagem da mquina.

Figura 18 Fechamento do molde na maquina injetora. Fonte: adaptado de Plastic designs (2013)

Injeo: A matria-prima plstica, usualmente na forma de grnulos, alimentada na

mquina injetora, e avanam para o molde por unidade de injeo. Durante esse

processo, o material fundido por calor e presso. O plstico fundido ento injetado

no molde muito rapidamente com presso que mantm o material junto as paredes da

cavidade do produto desejado. A quantidade de material que injetado referido

como tiro ou dosagem . difcil o calculo do tempo de injeo com preciso, devido

ao fluxo complexo e as mudanas do plstico derretido no molde. No entanto, o tempo

de injeo pode ser calculado pelo volume da dosagem, a presso de injeo, e a fora

de injeo.

Figura 19 Injeo do material na cavidade no molde. Fonte: adaptado de Plastic designs (2013)

Arrefecimento: O plstico fundido que est dentro do molde comea a arrefecer logo

que ele entra em contato com as superfcies interiores do molde. Quando o plstico

31

arrefece ele solidifica na forma da pea desejada. No entanto, durante o arrefecimento

algum encolhimento pode ocorrer da pea. A embalagem de material na fase de

injeo permite que o material adicional flua para dentro do molde e reduza a

quantidade de contrao visvel. O molde no pode ser aberto at que o tempo de

arrefecimento necessrio tenha decorrido. O tempo de arrefecimento pode ser

estimado a partir de diversas propriedades termodinmicas do plstico e a espessura

mxima da parede da pea.

Figura 20 Tempo de resfriamento do produto dentro do molde. Fonte: adaptado de Plastic designs (2013)

Extrao: Depois de ter passado tempo suficiente refrigerando, a pea pode ser ejetada

do molde pelo sistema de extrao, que anexado metade traseira do molde. Quando

o molde aberto, utilizado um mecanismo para empurrar a parte de fora do

molde. Fora deve ser aplicada para extrair a parte, porque durante o resfriamento as

peas encolhem e aderem-se ao molde. A fim de facilitar a extrao da pea, um

agente de liberao do molde pode ser pulverizado sobre as superfcies da cavidade do

molde antes da injeo do material. O tempo que necessrio para abrir o molde e

extrair a pea pode ser estimado a partir do tempo de ciclo de secagem da mquina e

devem incluir o tempo para que a pea caia livre do molde. Uma vez que a pea

extrada o molde pode ser preso e fechado para o prximo ciclo de injeo.

32

Figura 21 Extrao do produto. Fonte: adaptado de Plastic designs (2013)

Aps o ciclo de moldagem por injeo, alguns ps-processamentos so normalmente

necessrios. Durante o arrefecimento, o material nos canais do molde ir solidificar-se fixado

parte. Esse excesso de material juntamente com qualquer rebarba que ocorreu deve ser

cortado. (PROTEC, 1993).

A figura 22 mostra um exemplo de como comparado o tempo de cada fase do ciclo

de injeo.

Figura 22 Ciclo de injeo. Fonte: Injeo de termoplstico blogspot (2013)

Alguns materiais como os termoplsticos, sua sucata ou partes no conformes e no

aproveitveis resultantes do processo de fabricao podem ser reciclados colocando-os num

33

moinho. O material modo devido a alguma degradao das propriedades do material tem de

ser misturado com matria-prima para a correta proporo de reciclagem para ser reutilizado

no processo de moldagem por injeo. (STRONG, 2000).

2.3 A Influncia de variveis no processo

As variveis no processo de injeo de termoplsticos podem ser controladas e

manipuladas, a depender das habilidades e conhecimentos que os operadores e supervisores

possuam sobre o processo de injeo. Essas variveis so a umidade e secagem, a qual esta

descrita para estudo e tambm algumas variveis importantes a serem consideradas como as

temperaturas, presses, tempos e velocidades.

De acordo com citaes feitas por Chen et al. (2009), muitos estudos encontraram que

os parmetros de moldagem por injeo tm um efeito crucial na qualidade das peas

injetadas.

2.3.1 Umidade e secagem

A umidade assim como as variveis de processo citadas anteriormente tem

significativa importncia no seu estudo e compreenso, pois na maioria dos casos,

necessria a secagem do material (Poliamida) antes da injeo para evitar o aparecimento de

manchas nas peas, diferenas na viscosidade do polmero fundido e outros problemas tpicos

apresentados por materiais midos, principalmente nos casos de materiais industriais

reciclados. (MARAGHI, 1997).

De acordo com a DUPONT e com base em seu material que muito semelhante ao

que est sendo estudado (Lanxess Durethan), um parmetro particularmente importante o

teor de umidade na resina de poliamida.

A umidade causa inmeros efeitos nas peas injetadas. Podem ser citadas as bolhas,

marcas de fluxo e perda das caractersticas mecnicas tornando as peas mais quebradias.

Esses efeitos so comumente fonte de rejeio das peas injetadas refletindo assim em um

maior custo de processamento e evidenciando a importncia de controle da umidade nos

processos de moldagem por injeo.

Toda poliamida higroscpica e tendem a absorver umidade da atmosfera. A gua

reage quimicamente com a poliamida a temperaturas acima do ponto de fuso. A reao

34

conhecida por hidrlise resulta em uma diminuio no peso molecular, que com isso tende a

reduzir o desempenho e as propriedades do material injetado. (LANXESS, 2012).

Segundo a Dupont, o comportamento reolgico do polmero fundido ento

modificado e pode causar problemas de processamento, como rebarbas e dificuldade de

controle dimensional.

A gua absorvida pode formar vapor, que pode levar ao resultado de marcas

superficiais e bolhas internas nas peas injetadas.

A causa da umidade pode piorar ainda mais devido a longos tempos de permanncia e

temperaturas do polmero fundido acima de 315 C. Isso acontece, pois diminuio

de peso molecular interfere na viscosidade relativa. Assim orientado que reduza o

teor de umidade conforme o necessrio.

A figura 23 mostra o efeito do teor de umidade e da viscosidade relativa na aparncia

superficial das peas moldadas a partir de poliamidas reforadas com carga mineral.

Figura 23 Teor de umidade. Fonte: Dupont (2013)

O mximo teor de umidade para injeo determinado pela formulao da resina e

pelas exigncias de injeo e geralmente, deve-se ser sempre abaixo de 0,2%.

Para a LANXESS (2012), se a poliamida virgem for mantida em uma embalagem

aberta por qualquer perodo de tempo significativo, ou se material modo for utilizado,

necessrio realizar a secagem. O tempo necessrio para a secagem da poliamida depende de:

Temperatura de secagem: Quanto maior a temperatura, menor o tempo de secagem.

Entretanto, temperaturas do ar acima de 90C, por mais de 3 h, podem causar uma

descolorao inaceitvel da poliamida. Devem-se conciliar as exigncias entre o

tempo de secagem e a temperatura.

35

Proporo superfcie-volume da poliamida: O tamanho das partculas determinado

pelas especificaes de fabricao e pelo tamanho das peneiras de moagem.

Teor de umidade do ar de secagem: Quanto menor o teor de umidade do ar, menor o

tempo de secagem.

A figura 24 a seguir pode estimar o teor de umidade da poliamida exposta atmosfera:

Figura 24 Exposio da poliamida. Fonte: Dupont (2013)

O tempo necessrio para secar a resina, pode ser estimado como se observar na figura

25 a seguir. Podem ser maiores os tempos para materiais reforados com fibras de vidro,

carga mineral.

36

Figura 25 Dados de secagem para as resinas de poliamidas. Fonte: Dupont (2013)

2.3.2 Temperatura

medida que a temperatura aumenta, a viscosidade do material fundido diminui e,

portanto, menos presso necessria para atingir a velocidade de injeo desejada.

O ajuste mais conveniente da temperatura deve ser determinado com base na prtica

para cada tipo de moldagem. Alm do tipo de matria-prima que est sendo injetada, devem-

se levar em considerao as condies ideais de moldagem da mquina utilizada, do projeto

do molde e das dimenses, alm do formato, da espessura de pea moldada e dos parmetros

inseridos na injetora. (HARADA, 2004).

A tabela 1 mostra os valores recomendados para o molde de acordo com o tipo de

resina utilizada no processo.

Tabela 1 Valores de temperatura recomendadas do molde.

Material Temperatura do molde

PA 66 70 C

PA 66 GF 30 110 C

PA 6 70 C

PA 6 GF 30 85 C

POM - H 90 C

PET GF 30 110 C

PBT 80 C Fonte: adaptado de Dupont (2013)

37

Segundo MALOY (1994), a temperatura do termoplstico fundido tem uma grande

influncia na qualidade e na produtividade e podemos destacar a seguir o efeito de

temperaturas excessivamente baixas no processo.

Falhas nas peas: devido a baixa temperatura, as peas podem solidificarem antes do

tempo previsto em projeto e com isso ficando incompletas.

Cristalinidade incompleta: se o polmero fundido estiver muito frio, esse no se

cristalizar por completo e com isso apresentar problemas de contrao,

empenamento e a modificao de propriedades fsicas e mecnicas.

Peas no compactadas: temperaturas baixas do material diminuem a compactao na

cavidade proporcionando diferenas no dimensional e propriedades mecnicas baixas.

Linhas de unio fracas: as temperaturas baixas no material ou molde fazem com que

os fluxos de material derretidos, no se fundam corretamente quando unidos dentro do

molde.

Acabamento ruim: causado pela precoce solidificao do material antes que o

processo possa reproduzir o acabamento superficial previsto.

Assim como temperaturas baixas causam considerveis defeitos nas peas,

temperaturas altas no processo tambm causam problemas.

Marcas de concavidade: temperaturas acarretam maior tempo para solidificar o

interior das partes mais espessas, causando o resfriamento na falta de presso de

recalque, criando marcas de concavidade na superfcie ou vos no produto.

Contrao excessiva: esse defeito se d pela dificuldade de controlar a taxa de

resfriamento da pea, resultando muitas vezes em peas que no se conformaro com

as dimenses especificadas.

Queimas: temperaturas excessivas provocam a quebra das cadeias moleculares e

interfere nas suas propriedades de acabamento e mecnicas.

Rebarbas: devido diminuio repentina da viscosidade do material, as altas

temperaturas causam rebarbas na linha de fechamento do molde.

Compactao excessiva: a pouca viscosidade ocasionadas pelas altas temperaturas,

causam compactao excessiva na pea, aumentando seu peso e medidas.

Extrao forada: maior compactao e rebarbas fazem com que a pea se prenda no

molde, dificultando sua extrao e com isso pode ocasionar marcas provocadas pelos

extratores, empenamento e tenso excessiva nas peas.

38

2.3.3 Presso de injeo

As presses de injeo, assim como as temperaturas citadas anteriormente, tambm

influenciam diretamente a qualidade e a produtividade. Os efeitos provocados pelas altas

presses, geralmente so muito parecidas com as provocadas pela temperatura.

Os principais efeitos so as rebarbas, a compactao excessiva, a dificuldade de

extrao das peas no caso de presso de injeo e recalque muito alto. J os efeitos causados

pela baixa presso so peas incompletas, com acabamento superficial ruim, com linhas de

soldas fracas acarretando tambm em rebarbas e dificuldades de extrao do produto

(MARAGHI, 1997).

De acordo com Maraghi (1997), existem vrios tipos de presso no processo de

injeo e entre elas destacam-se a presso de injeo, a presso de recalque, a contrapresso, a

presso de fechamento e a presso de extrao. Estas presses podem ser reguladas na prpria

mquina injetora e est disposto a outros fatores como, o projeto da pea, o modelo do molde,

propriedades da matria-prima e defeitos da mquina injetora.

A figura 26 a seguir mostra um grfico da presso na cavidade do molde para cada

fase do processo de injeo.

Figura 26 - Variao da presso durante o processo de injeo.

Fonte: Harada (2004)

39

2.3.4 Velocidade e tempo

O parmetro velocidade de injeo a velocidade com que a massa polimrica

enviada para dentro do molde durante a fase de preenchimento do mesmo, sendo amplamente

dependente do tipo de alimentao e distribuio das cavidades projetadas. (HARADA,

2004).

A variao desse parmetro tem efeito sobre a presso necessria para preencher o

molde, sendo que para velocidades de injeo muita alta ocorre tambm uma maior taxa de

cisalhamento, necessitando assim, de altas presses de injeo para preencher o molde. Assim

pode ser visto na figura 27 a seguir, onde so ilustradas as fases em relao ao tempo e a

presso.

Figura 27 - Resultados da variao do tempo no processo de injeo.

Fonte: Harada (2004)

Para velocidades de injeo baixa, a taxa de cisalhamento baixa, onde a temperatura

do fundido vai diminuindo devido troca de calor mais rpida por conduo, necessitando de

altas presses de injeo. Um preenchimento rpido unido a uma temperatura adequada

assegura uma contrao uniforme do produto (HARADA, 2004).

Assim como as outras variveis do processo, o tempo e a velocidade exercem um

importante papel tanto na questo de qualidade quanto na produtividade. Quando se fala em

40

tempo, a velocidade tambm esta includa j que existe uma proporcionalidade entre as duas

(MARAGHI, 1997).

O tempo de recalque e velocidade de injeo tem influncia sobre as caractersticas

das peas injetadas, tais como o peso e o dimensional, apontam que o tempo de recalque

possui grande importncia no processo de injeo, pelo fato deste apresentar influncia

significativa para o peso e dimensional da pea. (CANEVAROLO, 2006).

2.4 Polmeros

Polmeros so abundantes na natureza. Os polmeros naturais finais so o cido

desoxirribonucleico (ADN) e cido ribonucleico (ARN) que define a vida, tais como seda de

aranha, cabelo e chifre que so polmeros de protenas. rvore de ltex de borracha e celulose

tem sido usada como matria-prima para fazer borracha polimrica.

Figura 28 Ilustrao de grnulos de polmeros diversos. Fonte: Lanxess (2012)

O primeiro plstico sinttico fabricado foi o Baquelite, criado em 1909 para cobertura

de telefone e componentes eltricos.

A primeira fibra polimrica fabricada foi a partir da celulose em 1910. J a poliamida

foi inventada em 1935.

O grfico apresentado na figura 29 fornece informaes de uma representao da

distribuio dos tipos mais comuns de polmeros de engenharia utilizados na indstria.

41

Figura 29 Consumo aparente das resinas termoplsticas na indstria. Fonte: ABIQUIM (2007)

2.4.1 A estrutura dos polmeros

Segundo Miles & Bristol (1995), muitas classes comuns de polmeros so compostos

de carbono e hidrognio. Esses polmeros so feitos especificamente de tomos de carbono

ligados em cadeias longas, que so chamadas a espinha dorsal do polmero.

Existem polmeros que contm apenas tomos de carbono e hidrognio como

polietileno (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) e polimetilpenteno (POM). J o cloreto

de polivinilo (PVC) tem tomos de cloro ligado ao esqueleto de carbono e o teflon, tem flor

ligado ao esqueleto de carbono.

Outros polmeros comuns fabricados tm esqueletos que incluem outros elementos

alm do carbono como as poliamidas que contm tomos de nitrognio na espinha dorsal,

Polisteres e policarbonatos contem oxignio.

Existem tambm alguns polmeros que em vez de ter uma cadeia de carbono, tm uma

espinha dorsal de silcio ou fsforo. Esses so considerados polmeros inorgnicos. (MILES

& BRISTOL, 1975).

Figura 30 Variao das estruturas moleculares. Fonte: Canevarolo (2006)

42

2.4.2 Caractersticas dos polmeros

A maioria dos polmeros fabricados so termoplsticos, o que significa que uma vez

que o polmero formado, pode ser aquecida e reformada outra vez. Essa propriedade permite

o processamento fcil e facilita a reciclagem.

O outro grupo, os termofixos, no pode voltar a ser fundido. Uma vez que esses

polmeros so formados de reaquecimento, vai fazer com que o material degrade, mas no

derreta. (CANEVAROLO, 2006).

Segundo Mano & Mendes (1999), cada polmero tem caractersticas bem distintas,

mas a maior parte dos polmeros tm os seguintes atributos gerais:

Tabela 2 Valores das principais caractersticas dos polmeros.

Fonte: adaptado de Canevarolo (2006)

Os polmeros podem ser muito resistentes aos produtos qumicos. Enquanto solventes

dissolvem facilmente alguns plsticos, outros plsticos proporcionam um ambiente

seguro como pacotes de no frgeis para solventes agressivos.

Os polmeros podem ser ambos isolantes trmicos e eltricos. Como exemplos,

encontra-se resistncia eltrica nos aparelhos, cabos, tomadas eltricas e cabos.

Resistncia trmica com potes, ala de panelas, o ncleo de espuma de refrigeradores,

freezers e panelas de micro-ondas.

43

Em geral, os polmeros so muito leves com graus significativos de fora. Considerar

a gama de aplicaes de brinquedos para a estrutura de trama das estaes de espao,

ou a partir de fibras de nylon delicado em meia-cala e no Kevlar, que usado em

coletes prova de bala.

Os polmeros podem ser processados em vrias formas como a extruso, a moldagem

por injeo, pode ser moldada em tambores ou serem misturados com solventes para

se transformarem em colas ou tintas. Alguns plsticos so esticados no processamento

para manter a sua forma, tais como garrafas de refrigerantes.

Polmeros so materiais com um leque aparentemente ilimitado de caractersticas e

cores. Polmeros tm muitas propriedades inerentes que pode ser reforada por uma

ampla gama de aditivos para ampliar seus usos e aplicaes. Os polmeros podem ser

feitos para imitar algodo, seda, l, fibras, porcelana, mrmore, alumnio e zinco.

Os polmeros so geralmente feitos de petrleo. Muitos polmeros so feitos de

unidades de repetio derivadas a partir do gs natural, do carvo ou petrleo. Mas

unidades de repetio de blocos de construo s vezes podem ser feitas a partir de

materiais renovveis, como o cido poliltico a partir do milho ou celulsicos de fibras

de algodo. Alguns plsticos sempre foram feitos a partir de materiais renovveis,

como o acetato de celulose utilizado para alas de chave de fenda.

A figura 31 mostra de forma aproximada, como se distribuem as aplicaes dos

plsticos nos principais mercados da indstria.

Figura 31 Grfico de utilizao dos polmeros na indstria. Fonte: ABIPLAST (2010)

44

A seguir, o grfico indicado na figura 32 retirado de uma pesquisa realizada pelo

instituto brasileiro de geografia e estatstica (IBGE), mostra a parcela da distribuio setorial

ao qual o plstico est situado perante aos demais segmentos.

Figura 32 Grfico de distribuio setorial na indstria. Fonte: IBGE; CNI (2006)

2.4.3 Poliamida

As poliamidas so termoplsticos semicristalinos, que oferecem uma combinao ideal

de propriedades, especialmente para aplicaes tcnicas. Foi um dos primeiros termoplsticos

de engenharia produzidos, e atualmente apresenta uma grande variedade, volume de produo

e muitas aplicaes, usado em diferentes mercados incluindo automveis, mveis, caixas de

ferramentas eltricas, pelcula de embalagem para uso mdico e bens industriais.

Alm de ser fcil de processar, poliamidas combinam elevada resistncia mecnica e

rigidez, com boas propriedades dieltricas, de alta resistncia ao calor, aos ataques qumicos e

boas propriedades de atrito e de desgaste. (CANEVAROLO, 2006).

45

Figura 33 Exemplos de peas automotivas em poliamida. Fonte: Plasttotal (2013)

As poliamidas so higroscpicas, isto , elas iro absorver a umidade da atmosfera ao

longo do tempo num processo conhecido como reversvel condicionado (tipicamente 1-3%,

dependendo da qualidade).

Condiciona melhora significativamente a tenacidade do material, incluindo as

propriedades tais como alongamento na ruptura e resistncia ao impacto. Mdulo (rigidez) e

tenso a ruptura, por outro lado, vai diminuir. (WIEBECK & HARADA, 2005).

Podem-se dividir as resinas de poliamida em dois diferentes grupos baseando-se na

matria-prima que a propiciou. Encontra-se no primeiro grupo as poliamidas polimerizadas,

estas que se originam de uma diamina e um dicido como o caso das Poliamidas 6.6, 6.10,

6.12 e pode ser observado na figura 34. No segundo grupo, encontram-se as polimerizadas

originando de um aminocido como o caso das Poliamidas 6.11, 12 entre outras (MANO &

MENDES, 1999).

Figura 34 Representao da cadeia qumica da poliamida. Fonte: Strong (2000)

As poliamidas no so polimerizadas a partir das mesmas substncias, porm todas

elas possuem o grupo funcional chamado de amida.

46

Alguns desses polmeros so obtidos a partir de dois materiais base, cada um com o

nmero de tomos de carbono correspondente ao nmero da poliamida. A PA6 polimerizada

a partir da caprolactama que possui seis tomos de carbono.

Os grupos amida polares, influenciam diretamente nas propriedades das poliamidas,

quanto mais curta a distncia entre esses grupos, melhores so suas propriedades mecnicas e

trmicas. Porm, a resistncia a absoro de gua diminui devido ao maior nmero de pontes

de hidrognio. (STRONG, 2000).

A adio de outros materiais como as fibras, esferas de vidro e outras cargas no

orgnicas, potencializam as propriedades de resistncia mecnica das poliamidas 6 e 6.6, e

tambm reduz consideravelmente os maus efeitos provocados pela plastificao desses

polmeros com a absoro de gua, pelo simples fato de adicionar esses reforos ou cargas,

reduz-se a quantidade do polmero no produto final. (CANEVAROLO, 2006).

Segundo HARADA (2004), as poliamidas tm uma aceitao muito boa a

incorporao de fibra de vidro, cargas minerais, pigmentos, estabilizantes, lubrificantes e

modificadores de impacto. Tambm apresentam importantes caractersticas como:

alta temperatura de fuso;

alta fluidez;

baixo coeficiente de atrito;

baixa resistncia a cidos inorgnicos;

baixa resistncia a alcois aromticos;

boa resistncia ao impacto;

impermeveis aos gases;

timas propriedades mecnicas;

resistncia s intempries;

so higroscpicas;

ter alta resistncia fadiga.

As poliamidas com 30% de fibra de vidro ou PA6.6, possuem condies de

processamento que devem ser respeitados para obter-se um melhor desempenho da matria-

prima. As tabelas a seguir relacionam s principais condies de moldagem:

Na tabela 3 podem ser analisadas as condies para temperaturas.

47

Tabela 3 Condies de temperaturas na moldagem de poliamida.

Temperaturas Mnima (C) Mxima (C)

Zona de alimentao 250 270

Zona de compresso 260 280

Zona de homogeinizao 270 290

Bico 260 280

Molde 60 80

Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

Na tabela 4 podem ser analisadas as condies para presses.

Tabela 4 Condies de presses na moldagem de poliamida.

Presses Psi MPa

Injeo 10000 - 15000 69 - 124

Manuteno 5000 - 10000 34 - 83

Retorno 25 - 50 0,34 0,69

Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

Na tabela 5 podem ser analisadas as condies para velocidades.

Tabela 5 Condies de velocidades na moldagem de poliamida.

Velocidades

Injeo 0,5 - 1 pol. / s 51 - 76 mm / s

Rosca 30 70 rpm 60 / 90 rpm

Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

2.4.3.1 Poliamida LANXESS Durethan

A poliamida 6 Durethan BCF 30 X da LANXESS, utilizada na produo de

condutores de veculos, caixas de filtro de combustvel e componentes anti-estticas para

reas potencialmente explosivas em linhas de revestimento, tambm ideal para utilizao em

revestimento de p e aplicaes. (LANXESS, 2012).

Possu baixa capacidade de absoro de umidade. Entre as poliamidas, um dos

menos sensveis a umidade devido a maior quantidade de carbono entre a molcula, o que

diminui a polaridade do material.

48

A absoro de gua reduz sua capacidade e rigidez, e aumenta o alongamento e a

resistncia a impactos, porm, o principal problema est no processamento do material.

Tambm proporciona uma resistncia de superfcie especfica de cerca de 102 ohms, o

material suficientemente condutor.

Assim, no h necessidade de pr-tratar o componente com um iniciador condutor.

Alm disso, o material capaz de resistir a temperaturas de cerca de 180 a 200 C durante

vrios minutos. Devido a sua alta resistncia ao calor, o produto no exibe distoro

perceptvel. Isto conduz ao problema de uma tonalidade de cor incompatvel. (LANXESS,

2012).

Durethan BCF 30 X reforado com 30% mistura de vidro e fibra de carbono, em

peso. Isto contribui para uma excelente condutividade do material. Ao contrrio, aditivos de

condutividade com base em negro de fumo, geralmente prejudicam a qualidade, as

propriedades mecnicas e de superfcie da poliamida 6.

Com esse material, os utilizadores podem beneficiar de praticamente todas as

vantagens da poliamida padro de grau seis com 30 por cento de reforo de fibras de vidro.

(LANXESS, 2012).

As aplicaes possveis incluem a chave do automvel que exigem metal e

componentes de plstico para ser combinados e revestidos. Com o revestimento do p, esse

pode ser conseguida de forma rentvel, em uma nica etapa.

As matrias primas Durethan BCF 30 X da LANXESS so recomendadas a serem

processados em mquinas injetoras convencionais. A temperatura do cilindro deve encontrar-

se entre 220 e 300 C, dependendo do modelo de unidade de plastificao utilizada. J as

temperaturas do molde precisam estar entre 40 e 120 C variando de acordo com o molde e a

pea injetada. (LANXESS, 2012).

Essa matria-prima Durethan BCF 30 X da LANXESS fornecida em sacos de 20 Kg

fechados a vcuo. O fabricante recomenda que se o material tiver um bom local seco para ser

armazenado, ou sem danificaes na embalagem, e se for rapidamente utilizado aps aberto,

no necessita de secagem antes de ser utilizado na produo. Agora, se houver defeitos na

embalagem do material, ou estiver muito tempo exposto ao tempo, esse j precisaria de

secagem.

49

Figura 35 Modelo de embalagem da matria-prima. Fonte: Lanxess (2012)

Para a secagem recomenda-se de 4 a 6 h de permanncia em uma temperatura prxima

dos 80 C no desumidificador. Em temperatura normal de processamento, a umidade causa a

degradao da resina polimrica, ou seja, a hidrlise de cadeia polimrica devido reao

qumica com a molcula da gua. Isto ocorre como resultado da energia cedida pelas

resistncias eltricas da mquina injetora.

Abaixo esto dispostos tabelas com as propriedades trmicas, mecnicas, de absoro

de umidade e para clculos reolgicos desta matria-prima. (LANXESS, 2012).

A tabela 6 a seguir mostra alguns dados resultantes de testes que determinam a relao

das propriedades trmicas do material em estudo.

Tabela 6 Propriedades trmicas das matrias-primas utilizadas na injeo.

Propriedades trmicas Valor Unidade Mtodo de ensaio

Temperatura de fuso 222 C ISO 11357-1/-3

Temperatura de deflexo trmica a 1,80 MPa 190 C ISO 75-1/-2

Temperatura de deflexo trmica a 0,45 MPa 210 C ISO 75-1/-2

Coef. de expanso trmica linear, paralelo 30 E-6/K ISO 11359-1/-2

Coef. de expanso trmica linear, perpendicular 90 E-6/K ISO 11359-1/-2

Espessuras do tubo de teste 1,6 mm IEC 60695-11-10

Flamabilidade conforme ndice de oxignio 23 % ISO 4589-1/-2 Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

Pode-se observar na tabela 7 outros dados resultantes de testes que determinam a

relao das propriedades de absoro da matria-prima estudada.

50

Tabela 7 Propriedades de absorso das matrias-primas utilizadas na injeo.

Propriedades de Absorso Valor Unidade Mtodo de ensaio

Absoro de gua 7 % Sim. to ISO 62

Absoro de umidade 1,8 % Sim. to ISO 62

Densidade 1360 kg/m ISO 1183

Teor de umidade aceitvel 0,20 % Sim. to ISO 62 Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

Na tabela 8 esto dispostos resultados que foram obtidos para determinao de

clculos reolgicos da matria-prima.

Tabela 8 Propriedades para clculos reolgicos das matrias-primas utilizadas na injeo.

Propriedades para clculos reolgicos Valor Unidade Mtodo de ensaio

Densidade do fundido 1160 kg/m -

Condutividade trmica do fundido 0,223 W/(m K) -

Capacidade trmica especfica do fundido 2140 J/(kg K) -

Difusividade trmica 9,03 x 10 E-8 m/s -

Temperatura de ejeo 140 C - Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

Outras informaes importantes para analise do material podem ser observadas na

tabela 9 das propriedades mecnicas da matria-prima, onde se observa resultados de fatores

como trao, tenses, resistncia e outros.

Tabela 9 Propriedades mecnicas das matrias-primas utilizadas na injeo.

Propriedades mecnicas Valor Unidade Mtodo de ensaio

Mdulo de trao 6400 MPa ISO 527-1/-2

Tenso na ruptura 125 MPa ISO 527-1/-2

Deformao na ruptura 4 % ISO 527-1/-2

Resistncia ao impacto Charpy , +23C 50 kJ/m ISO 179/1eU

Resistncia ao impacto Charpy, -30C 45 kJ/m ISO 179/1eU

Res. impacto Charpy c/entalhe, +23C 10 kJ/m ISO 179/1eA

Res. impacto Charpy c/entalhe, -30C 10 kJ/m ISO 179/1eA

Perfurao - fora mxima, +23C 701 N ISO 6603-2

Perfurao - fora mxima, -30C 686 N ISO 6603-2

Energia de perfurao, +23C 7 J ISO 6603-2

Energia de perfurao, -30C 6 J ISO 6603-2

Fonte: adaptado de Lanxess (2012)

51

3. ESTUDO DE CASO

3.1 Situao atual

As empresas fabricantes das matrias-primas que suportam o processo de moldagem

por injeo costumam especificar as condies de trabalho, para manuteno das

caractersticas do material e de sua estrutura polimrica, as quais foram usadas como base

para o projeto do produto.

Mas estas recomendaes na maioria das vezes no so seguidas, at pela dificuldade

da estrutura da empresa que realiza o processo final e que tambm ignoram ou avanam

etapas como minimizao do tempo de ciclo, falta de equipamentos e ambiente propcio.

O estudo proposto baseado nos defeitos que possam ocorrer durante o processo

citados anteriormente. Esses que foram detectados quando se envolve problemas na presena

de umidade ou o tempo e espao desperdiado para sua eliminao. Com isso relatando as

dificuldades da empresa para a manuteno da qualidade em todos os estgios do processo,

tanto com o material at o maquinrio e seus perifricos.

3.1.1 Descrio de trabalho do setor de injeo

O setor de injeo tem como objetivo a produo de produtos plsticos. Os principais

produtos da empresa so componentes de pequenos tamanhos do setor automotivo como

peas plsticas para o painel interno, encaixes de portas, peas do sistema de injeo

eletrnica e outros.

As funes exercidas nesse setor so efetuadas por profissionais experientes, pois esse

ramo de atividade exige fundamentos tericos e principalmente prticos, por contar com

muitas variveis no processo.

Tcnico de processos: Coordenao do setor de montagem, materiais embalagem e de

injeo, preparao e troca de molde e regulagem das injetoras, orientar os operadores

quanto ao monitoramento constante da qualidade dos produtos injetados, montados,

embalados, preparados e estocados. Analisar a ocorrncia de no conformidades

determinando a causa e as aes corretivas, coordenar o preenchimento dos registros

de produo, monitoramento de processo, parada de equipamento e a disciplina dos

operadores das injetoras. Coordenar a manuteno, limpeza e organizao do setor de

52

injeo, montagem, embalagem, estoques e armazenagem. Realizar teste em moldes

prottipos.

Coordenao tcnica do setor de injeo. Acompanhamento da programao de

moldes para Injetoras com relao documentao. Regulagem de injetora (Try Out).

Elaborao de fichas tcnicas e regulagem de mquinas. Orientar os operadores

quanto ao monitoramento inicial, com relao qualidade das mquinas e dos

produtos injetados. Analisar a ocorrncia inicial de no conformidades, determinar a

causa e a ao corretiva junto ao supervisor de injeo. Realizar e acompanhar teste

em moldes prottipos.

Operador de mquina injetora: Realizar preparao e troca de molde das injetoras,

regulagem em geral das injetoras, preocupar-se com o monitoramento constante da

qualidade dos produtos injetados. Operar o equipamento, registrar a produo diria,

realizar o monitoramento do processo, registrar as paradas do equipamento,

abastecimento do funil (alimentador) e manter o local de trabalho limpo e organizado.

3.1.2 Descrio do processo

A fabricao do corpo da chave inicia-se com o recebimento das matrias-primas e

insumos no setor de almoxarifado. Aps segue para a escolha e tratamento da matria-prima,

antes de serem distribudos para o setor de moldagem por injeo.

Figura 36 Grnulos da matria-prima Lanxess. Fonte: Autor

O tratamento da matria-prima ocorre com a desumidificao por meio de um

equipamento chamado estufa (figura 37) na etapa inicial, logo aps a abertura da embalagem

do material, pois mesmo os fornecedores garantirem o material sem umidade logo aps a

53

violao da embalagem, o material pode no ser usado por completo no primeiro instante de

uso.

Figura 37 Estufas. Fonte: Autor

Esse procedimento de secagem da matria-prima leva um tempo considervel e como

a empresa trabalha com uma gama bem diversificada de produtos temos de considerar

tambm o requisito espao nesse contexto.

Em seguida a matria prima segue para o setor de injeo onde para esta operao a

Empresa dispe duas mquinas injetoras de 100 ton. (figura 38), que se adquam em relao

s peas injetadas e os moldes utilizados na questo das dimenses e presses de fechamento

e injeo necessrias.

54

Figura 38 Mquina injetora e molde. Fonte: Autor

A matria-prima colocada no funil da mquina injetora esta que j foi pr-

parametrizada para a realizao do processo de acordo com o planejamento projeto do

produto.

O molde utilizado demonstrado na figura 39 contm quatro cavidades que resultam em

quatro peas por ciclo. As peas so injetadas com a poliamida PA6 tratada anteriormente,

sem a presena de materiais modos e reciclados.

Antes do comeo do ciclo, aplicado um desmoldante em forma de aerosol na

superfcie das cavidades do molde para facilitar a extrao do produto resultante.

55

Figura 39 Molde com 4 cavidades. Fonte: Autor

A poliamida utilizada da classe Durethan da fabricante LANXESS. A Empresa

utiliza a especificao BG30X dessa matria-prima visto que apresentam as propriedades

necessrias, tais como resistncia mecnica, leveza e bom acabamento superficial, indicadas

pelo fornecedor para a utilizao na produo das chaves solicitada em projeto pelo cliente.

Depois de estas peas passarem pelo ciclo de injeo descrito no capitulo anterior, os

canais ou galhos de injeo so retirados e em seguida as peas passam pela primeira inspeo

visual e de contato, como apresentado na figura 40.

Caso apresentem algum defeito externo como rechupe, marcas de fluxo acentuadas ou

pea incompleta, as mesmas so retiras do processo e encaminhadas para o setor de moagem,

onde sero colocadas no moinho para reciclagem.

56

Figura 40 Produtos com galho de injeo. Fonte: Autor

Aps resfriadas, as peas consideradas boas so secas temperatura ambiente e

acondicionadas em caixas separadamente de acordo com o modelo se superior ou inferior,

seguindo ento para o estoque.

De acordo com a necessidade de produo, as peas vo sendo retiradas do estoque

para serem beneficiadas no setor de montagem. Nesse setor, so retiradas as rebarbas

provenientes da injeo, os pontos de injeo so lixados e as imperfeies so retificadas.

Ento, as peas so encaixadas, feito o embutimento das chapas metlicas da chave e

posterior inspeo como ilustrado na figura 41. As chaves que atendem as especificaes so

colocadas em caixas e estocadas.

Figura 41 Produto montado. Fonte: Autor

57

As peas que passam por inspeo seguem para a colocao de adereos ou adornos.

Nesta etapa, so colocados adesivos, logomarcas, entre outros detalhes. Em seguida, vo para

a etapa de encaixe dos elementos eletrnicos, onde as peas internas, por sua vez, no so

feitas na fbrica.

A seguir, na figura 42 est representado o fluxograma do processo para que as

principais etapas da produo da chave do automvel sejam compreendidas de uma forma

mais fcil e simples.

58

Figura 42 Fluxograma do processo produtivo.

Fonte: Autor

59

3.2 Justificativa

A questo do acabamento em partes visveis e de contato direto e frequente com o

consumidor final mostra que defeitos externos na pea injetada so comprometedores com a

aparncia do produto e defeitos internos como imperfeies, inviabilizam a montagem correta

do conjunto. Essas observaes listadas na figura 43 esto indicadas na ficha de controle para

facilitar o acompanhamento do processo.

Figura 43 Ficha de instruo de trabalho (informaes omitidas para preservar o cliente).

Fonte: Autor

60

A empresa no deve desperdiar o material j processado e tempo mquina vital para

outros processos subsequentes, pois uma vez injetadas, as peas no aproveitadas no processo

so descartadas do mesmo, sendo ento enviadas para o processo de moagem. Esse material j

injetado no reutilizado pelo fato de alterar as caractersticas de resistncia e acabamento da

pea.

Os problemas observados nesse processo de moldagem por injeo so por razes

estticas e de propriedades mecnica. Pode causar bolhas, linhas de fluxo, defeitos de

superfcie na pea moldada e alta variao das condies de injeo de acordo com as

condies do ambiente.

Variaes que causam rebarbas, marcas de concavidade e solda, contrao aps a

moldagem e podendo proporcionar reduzido impacto e resistncia trao entre outros

problemas. As perdas no processo influenciam no aumento da produtividade caso esses

problemas fossem minimizados.

O excesso de umidade, abordado anteriormente, causador de alguns dos problemas

como bolhas, linhas de fluxo, defeitos de superfcie na pea moldada e suas propriedades

mecnicas afetadas.

O armazenamento da matria-prima plstica deve ser considerado como fator inicial

na busca pela qualidade, pois caso no tenham sido secos ao nvel desejado pode haver

consequncias desastrosas para o prosseguimento do processo. Peas que parecem boas no

so necessariamente, fortes o suficiente para funcionar corretamente ou ter uma aparncia

desejvel.

Exposta ao ambiente por um tempo maior, a matria-prima absorve umidade, gerando

alta quantidade de defeitos nos produtos produzidos no dia posterior. Por isso fundamental

que o teor de umidade seja medido antes do processamento. Isso deve ser feito em uma base

diria para que a umidade possa ser eliminada evitando quaisquer problemas de qualidade de

peas.

3.3 Mtodos de anlise do projeto de melhoria

A seguir sero mostrados mtodos que tm por objetivo comprovar a utilizao da

otimizao do processo de moldagem por injeo e tambm propiciar dados suficientes para

viabilizar a criao de alternativas para melhorar o processo.

Descreve-se o efeito das variveis de umidade por metodologia experimental,

metodologia analtica e metodologia instrumental.

61

3.3.1 Determinao da umidade por mtodo experimental (Thomasetti)

Para determinao da umidade, inicia-se com a metodologia experimental por ser

rpida e simples e tambm servir de parmetro para as demais metodologias que ser usado na

sequncia. Para esta metodologia, aplicado o ensaio de Thomasetti, ou ensaio de indicao

de volteis o qual apontar a existncia de substncias na matria-prima estudada.

O ensaio realizado no material LANXESS Durethan, foi feito antes e depois da

secagem para mostrar a no existncia de umidade. A figura 44 mostra a preparao de duas

lminas de vidro, onde em uma ser colocada trs grnulos da matria prima. Esse conjunto

ser posto em cima de uma chapa de aquecimento que atingir a temperatura de 300 C,

temperatura esta que fundir o material analisado.

Figura 44 Ensaio de Thomasetti primeira etapa. Fonte: GE Plastics (2013)

Em seguida como observado na figura 45 coloca-se a segunda lmina de vidro em

cima da primeira, fazendo uma presso at que os grnulos amassados atinjam a espessura de

aproximadamente 10 mm. Aps chegarem a esta dimenso, retiram-se as lminas de vidro e

resfriam-se temperatura ambiente.

Figura 45 Ensaio de Thomasetti segunda etapa. Fonte: GE Plastics (2013)

62

Se for detectada visualmente a existncia de bolhas no material fundido, isso significa

que a secagem foi feita de forma errada. J um resultado contrrio, significa que no existem

substncias volteis na matria-prima e o processo de secagem resultou na retirada por

completo da umidade. (GE PLASTICS, 2013).

3.3.2 Determinao da umidade por mtodo analtico

Na metodologia analtica por meio gravimtrico verificamos a determinao do teor de

umidade na matria-prima LANXESS Durethan, utilizada no processo de moldagem por

injeo do nosso produto, com a finalidade de analisar a necessidade de secagem do material

durante a execuo do processo.

Antes da chegada ao cliente final, a matria-prima embalada seca e condicionada a

esse estado por causa da embalagem a vcuo e impermevel de acordo com as recomendaes

do fabricante.

O material no precisa ser seco se for consumido logo aps a abertura da embalagem,

mas caso haja a demora de sua utilizao, poder ocorrer absoro de umidade do ambiente

e assim necessitaria de secagem antes do seu uso.

Uma amostra da matria-prima, Durethan BG30, foi retirada da injetora no meio do

turno de trabalho e a pesagem da mesma foi feita no dia seguinte. O material ficou disposto

umidade por quase um dia inteiro contando que a matria-prima foi retirada da embalagem e

colocada no funil de alimentao no horrio o qual tem inicio a produo.

Com isso determina-se o teor de umidade adquirida nesse tempo sendo parecida

maneira de trabalho quando se tem a sobra de material no funil de alimentao da injetora

deixando para o dia seguinte.

Divide-se a amostragem em quatro pores semelhantes que so colocadas

respectivamente em placas de Petri, estas que foram esterilizadas e aquecidas em um

dessecador. Em seguida pesa-se o material com uma balana igual observada na figura 46,

que prpria para determinao de umidade com preciso de 0,0001 g e ento se registra o

valor de suas massas mais a umidade adquirida durante o perodo de exposio no funil da

mquina.

63

Figura 46 Balana Eurotherm. Fonte: Eurotherm (2013)

A amostra colocada em uma estufa a aproximadamente 90 C secando por 4 h, como

o recomendado para esse material. Novamente so pesadas as amostras e de acordo com as

diferenas entre a massa inicial e a final do material, corresponde umidade extrada durante

o processo.

Com isso possvel estabelecer tempos ideais de secagem eliminando perodos

excessivamente longos para garantir um material seco.

3.3.3 Determinao da umidade por mtodo volumtrico (Karl Fischer)

Outro mtodo de carter volumtrico realizado com o aparelho Karl Fischer,

apresentado na figura 47, pode ser adotado para comprovar os resultados obtidos

anteriormente de que o material est realmente seco. Mas nesse mtodo descreve-se uma

anlise superficial baseada em teoria e pelos dados fornecidos pelo aplicador do mtodo que

foi enviado as amostras, um parceiro da empresa que auxilia em casos de ensaios e testes

comprobatrios solicitados pelos clientes.

Figura 47 Aparelho de Karl Fischer. Fonte: Mettler tolledo (2013)

64

O mtodo Karl Fischer tem por objetivo a verificao da presena de substncias

volteis na matria-prima Durethan BG30 e executado antes e logo aps a secagem para

comprovar a inexistncia de gua. A medida da umidade feita com o auxlio de solues

qumicas, responsveis pela absoro da gua. (KELLUM & BARGER, 1970)

Assim como no mtodo analtico, descrito anteriormente, foi utilizado trs pores de

amostra de aproximadamente 50 g da matria-prima, Durethan BG30 e refeito os mesmos

procedimentos como retirada da matri