processamento de polímeros, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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Processos de Engenharia de

Materiais 4

Processamento de Termoplásticos

1. Introdução •

Definição

Fatores que influenciam o processamento de polímeros

Processamento de Termoplásticos

Moldagem por extrusão

Moldagem por injeção

Termoformação

Sopro

Bibliografia

Morton-Jones D. H. Polymer Processing, London, Chapman & Hall, 1993.

Oswald T. A Polymer Processing Fundamentals, Munic, Hanser Publishers

Introdução à Materiais Poliméricos •

Definição

Classificação dos Polímeros

Estrutura molecular

Propriedades mecânicas

Termoplásticos e termofixos

Cristalinidade de polímeros

Morfologia

Peso Molecular e Distribuição de Peso MolecularMétodos de Preparação

Conceito de reciclagem

Referência bibliográfica:

F. Bilmeyer, Textbook of Polymer Science, Ed. Wiley, 2 ed.1971.

E. B. Mano, Introdução a Polímeros, Ed. Edgard Blucher,1985.

Sebastião Canevarolo Jr., Ciência dos Polímeros Um textobásico para tecnólogos e engenheiros, ed. Artliber, 2002.

Vantagens e Desvantagens do emprego de polímeros em Engenharia

Vantagens

Desvantagens

Facilidade de conformação

Baixa resistência

Menor densidade

Instabilidade dimensional

Alta Resistência à corrosão

Baixa resistência térmica

Isolação elétrica

Degradação

Isolação térmica

Dificuldade de recuperação de peças

Baixa permeabilidade a vapores

Baixa resistência química Baixa resistência à intempéries

Transparência

Problema de queima

(liberação de gases tóxicos)

Resumo do Comportamento mecânico de Metais, Cerâmica e Polímeros:

BaixaMédia

alta

Alta

alta

AltoBaixoAlto

Dúctil

D/F

Dúctil

Alta

Baixa

Alta

Metais

Polímeros

Compósitos

Alta

Baixa

Alto

Frágil

Média

Cerâmica

Fadiga

Impacto

Módulo

Fratura

Tração

Tipo deMaterial

Propriedades Físicas

Propridade Física

Material

Densidade

(g/cm

Polímeros – 0.9 –1.

Metais – 2.5- 10 Cerâmicas – 3.4 – 6

Condutividade Elétrica

(S/cm)

Polímeros – 10

Cerâmicas – 10

SiC 10

a 10

B

C – 1 a 2 4

Metais – 10

5

Polímeros – 10

Condutividade Térmica

(Cal/cm.s.K)

Cerâmica – 10

a 10

Metais – 0.5 a 0.

Corrosão

Polimeros - AltaCerâmicos – Alta

Metais – Baixa

Resitência à Intempéries

Polímeros – BaixaCerâmicos – Alta

Metais – Alta

Propriedades Óticas

Pol. amorfos - TransparentesPolímeros semi-crist. opacos

Alta resistência, baixo peso

Componente aeronáuticos

Epoxi-fibra de carbono

MetaisMetais

Bom isolamento elétrico eboa resit. À

intempéries

Encapsulamento de circuitos

integrados

Epoxi

Filme fino, flexível e transparente

Embalagem de alimentos

Polietileno Polímeros e compósitos poliméricos

Comportamento elétrico

Transistores e circuitos integrados

Silício

Converte sinal elétrico em luz

Sistemas de fibra ótica

GaAs

Prop. Piezoelétrica –transformação

de energia mecânica em elétrica

Transdutores para aparelhos

eletrônicos

Titanato de Bário

Semicondutores

Isolante térmico, Alta temperatura

de fusão,material inerte

Refratários para moldes metálicos

Al

O 2

3 , MgO, SiO

2

Boas prop. óticas e térmicas

Vidro

SiO

-Na 2

2 O-CaO

CerâmicasCerâmicas

Excelente propriedades mecânicas

Quadro de bicicleta

Ligas de Aço

Boa resistência à temp, à vibração

Bloco de motores de automóveis

Ferro cinza

Alta condutividade elétrica, boa

flexibililade

Fio elétrico

Cobre

Propriedades^ Propriedades

AplicaAplica

çç

õesões

Tipo de MaterialTipo de Material

Amorfo

Tg

Semicristalino

Tg e Tm

ESTRUTURA MOLECULAR NO ESTADO SÓLIDO

Morfologiados Cristais

Método deObtenção

ParâmetrosEstruturais

Controle dosParâmetros de Processamento

Efeito nas Propriedades

Mecânicas

Efeito nasDimensõesdas Peças

Efeito nas Propriedades

Óticas

Fração volumétricade cristais

(Vc)

Maior

velocidade deresfriamento

Menor Vc

Menor rigidezmenor módulo

Maior

Tenacidade

menor densidade,

maior volume

livre

maior

transparência

Esferulito

Resfriamento

a partir do

fundido

Tamanho doCristal (Tc)

Maior

velocidade deresfriamento

Menor Tc

maior

tenacidade,

maior resistênciamecânica

Nenhum

maior

transparência

Relação Estrutura - Propriedades - Processamento

Em Polímeros Semicristalinos

Técnicas de processamento de polímeros

Termoplástico

Termofixo

Reação química

substância de Baixa MM

Polímero reticulado

Temperatura

e pressão

Solúveis e fusíveis

Re-processados

Temperatura de uso

restrita a Tg/Tm

Reciclagem

Insolúvel e infusível

maior estabilidade

dimensional

Elastômero

Fluido de lei das potências

= m

n-

m - é a consistência

n índice da lei das potências

• viscosidade

Reologia - Ciência que estuda o fluxo e a

deformação da matéria

Moldagem por injeção

Características do processo

Processo empregado para termoplásticos ou termofixos;

Produção de peças pequeno a grande porte;

Processo intermitente, alta produção, peças com excelente acabamento superficial e de formatos complexos, custo de mão-de-obra é relativamente baixo,o processo pode ser automatizado, peças requerem pouco ou nenhum acabamentoe as peças podem ser moldadas com insertos metálicosOs moldes são muito caros, a qualidade das peças é depende dos parâmetros deinjeção; •

Aplicações na industria automobilística, eletro-eletrônica, naval, aeronáutica.

Máquinas de moldagem por injeção

Êmbolo

Os elementos da Unidade de Injeção são :- Funil de Alimentação;- Canhão (Cilindro);-

Válvula de Não-Retorno (na extremidade da rosca);

• Bico de Injeção;- Aquecimento do Canhão; -

Guia e Acionamento da Unidade de Injeção.