Processo de Transformações de Polímeros, Trabalhos de Engenharia Química

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC

ENGENHARIA QUÍMICA

RAFAEL

PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO DE PLÁSTICOS

Pinhalzinho - SC, agosto de 2020

1. Extrusão e Sopro 1.1 Processo Moldagem por extrusão é um processo utilizado para produzir artigos ocos fechados de materiais do tipo termoplástico. Na moldagem por extrusão o parison é produzido por extrusão (geralmente extrusão por rosca única), para ser inflado dentro do molde. Parison é o nome dado ao tubo de plástico maleável, em alta temperatura, que sai da ferramenta de programação. O Parison é resultado do processo de extrusão, onde a matéria prima é “empurrada” pela rosca extrusora passando pelas zonas de aquecimento (do canhão e cabeçote), transformando-se numa pasta maleável. A “Programação de Parison” consiste em distribuir esse material de acordo com o perfil do molde. Nas regiões de diâmetro maior o Parison é engrossado, nas regiões de diâmetro menor, a espessura do Parison é reduzida. A instalação de produção para um processo de moldagem por extrusão e sopro é composta de:

• A máquina extrusora, utilizada para produzir plástico fundido;
• Sistema para formar o parison (cabeçote/bocal);
• Molde (ou moldes) de sopro. A mangueira aquecida (ou parison) normalmente é extrudada para baixo. Quando um comprimento pré-determinado é produzido o molde fecha e é apertado em volta do parison. Este fechamento aperta ou solda o parison em

Como a alimentação do material é contínua, a viscosidade aparente do material fundido é mantida sob condições ótimas. É comumente empregada na produção em larga escala de peças pequenas, não maiores que um galão. Abaixo uma imagem do sistema de extrusão contínua tipo Shuttle, da máquina de moldagem por sopro modelo no. FK / HBA100GVT10DD. Assim, quando o parison é feito, um dos moldes coleta e faz o processo de sopro, enquanto o outra se prepara para coletar o parison. 1.1.2 Processo Intermitente Neste tipo de processo, a operação de extrusão é interrompida quando o parison atinge o comprimento desejado, só voltando a operar quando o molde sai da trajetória do parison. Está parada gera uma taxa de produção menor do que no processo de extrusão contínua, onde os vários estágios do ciclo se sobrepõem. O processo intermitente é feito basicamente com três tipos de equipamentos. Abaixo uma imagem do processo como exemplo, enquanto o parison anterior está no molde ainda, a extrusora faz o novo parison, mas ela tem que esperar o molde voltar para continuar o processo, como dito anteriormente.

1.2 Matérias Primas

• Polietileno de alta densidade (HDPE ou PEAD);
• Polietileno de baixa densidade (LDPE ou PEBD);
• Polipropileno (PP);
• Poli(tereftalato de etileno glicol) (PETG). 1.3 Parâmetros de Controle Para uma máquina e um material, a temperatura real de fusão do plástico depende dos ajustes de temperatura das zonas da extrusora e na maior parte das vezes da velocidade da rosca e da pressão do cabeçote/matriz. A máquina deve ser aquecida de uma maneira segura porque a decomposição produz gás sob pressão e pode causar acidentes sérios. Para aquecer uma máquina fria, ajuste todas as temperaturas apenas abaixo das temperaturas de fusão do material, por exemplo, em 275ºF (135ºC) para o LDPE. Permita que a máquina alcance e equilibre nestas temperaturas, a seguir levante a temperatura do cabeçote/matriz para o ponto de ajuste de processo.

Desvantagens

• Mais difícil de controlar a espessura da parede.
• Necessária a operação de corte.
  • Processo lento.
  • Mais restrito no que concerne à escolha dos moldados.
  • São necessários dois moldes para cada objeto. Comparação das rebarbas Entre 5% e 30% da rebarba gerada pode ser moída e misturada ao polímero virgem. Esta reciclagem aumenta o custo do equipamento e de sua manutenção, além de causar variações de viscosidade no polímero fundido, resultando em instabilidade do processo. Normalmente não há geração de rebarbas, eliminando a necessidade de operações secundárias. A geração de rebarbas pode vir durante o setup da máquina ou erros no acerto da cor. A incorporação desta rebarba ao material virgem não altera o processo. Comparação de custo dos moldes/matrizes Custo dos moldes é de 30% a 40% menor que no caso da injeção-sopro. Os moldes são caros e precisos; contudo, seu alto custo é justificado pela maior eficiência e qualidade de acabamento do moldado. Custo das máquinas Para produção de garrafas / containers de tamanho médio, o custo é similar às máquinas de injeção-sopro. Custo por 1000 garrafas/h cai sensivelmente se o número de cavidades no molde for entre 10 e 14, com ciclo de 10s. 1.5 Empresas que utilizam deste processo para fabricação de seus produtos
• Start Plástico
• Plasticoville
• FAM Plásticos
• GENSYS
• Injeplast
• Forplas
• Igaratiba

1.6 Produtos obtidos Garrafas e embalagens para cosméticos, produtos de limpeza, bebidas e alimentos, bem como óleos e lubrificantes

2. Rotomoldagem 2.1 Processo A rotomoldagem, também chamada de moldagem rotacional, é um processo de transformação de materiais poliméricos emprega do na fabricação de peças ocas, como tanques, brinquedos, manequins e peças técnicas como componentes para indústria automotiva. É conhecido por ser um processo simples e econômico, constituído de um molde oco a bastecido com resina em pó ou líquida que é colocado em câmara de gás aquecida com temperatura de 200 ºC a 400ºC, girando em dois movimentos com rotações baixas e distintas.

c) Resfriamento e rotação: ainda em movimento biaxial, o aquecimento do molde é desligado e se inicia o processo de resfriamento, onde a remoção do calor do molde é feita pelo ar ou por uma mistura de ar e água. Esse processo dura o suficiente para o material solidificar e a peça reter a sua forma e poder ser retirada do molde. d) Desmoldagem: terminado o tempo previsto para a solidificação e resfriamento complementar da peça, o movimento de rotação biaxial é interrompido para que o molde seja aberto e a peça extraída. Sendo a rotomoldagem um processo em que o material é aquecido, na forma de pó ou líquido, de forma a sinterizar e densificar no interior de um molde, formando assim a peça, é importante a abordagem das questões que envolvem a sinterização do material no processo de rotomoldagem. 2.2 Matéria Primas

• Polietileno
• Poliamida
• PVC
• Também outros termoplásticos e termo fixos. 2.3 Parâmetros de controle As partículas do polímero devem ser micronizada e estar com um tamanho médio devem ser de 35mesh ou 500microns. A quantidade coloca no molde é o principal parâmetro que definirá a espessura da peça. Parâmetros após a adição do polímero:
• O tempo de aquecimento que depende do produto a ser formado.
• A temperatura do molde é aquecida a uma temperatura externa de aproximadamente 300ºC (para se obter uma temperatura interna de aproximadamente de 150ºC)

• Velocidade de rotação dos eixos deve ser uma velocidade que o material fundido preencha todas as paredes do molde. Varia entorno de 4 a 20 rpm. 2.4 Vantagens e desvantagem frente a outros processos Embora haja uma competição entre os processos de moldagem por sopro, injeção e termoformagem para a fabricação de alguns produtos, a rotomoldagem tem vantagens particulares em termos de resíduo de material relativamente baixo e moldes com custo reduzido. uma das grandes vantagens da rotomoldagem é o baixo custo do ferramental e a simplicidade do maquinário, justamente por não exigir altas pressões de moldagem. Uma das desvantagens do processo de rotomoldagem é o longo tempo de ciclo de produção devido à ausência de pressão durante o processo. Dependendo do tamanho da peça, esse ciclo aumenta mais ainda com o aumento do tamanho do produto, encarecendo a peça rotomoldada Todavia quando comparada ao processamento por injeção, apresenta- se menos vantajosa para altos volumes de produção e para peças que exigem alta precisão dimensional. 2.5 Empresas que utilizam deste processo para fabricação de seus produtos
• Alpina
• Brudden Naútica
• Jacto
• Resisplastic
• Rototech
• Rotovac 2.6 Produtos Obtidos