curso de rotomoldagem

Rotomoldagem de polmeros pulverizados CEFET-RS

Rotomoldagem de Polmeros PulverizadosCEFET-RS, julho de 2003Instrutores: prof. Andrei Z. Cavalheiro Daniela Denise Staudt Eliane Neves da Mota da Rosa Felipe Bier de Mello Marcelo Moraes Galara Valmir Elemar Zimmermann


Centro Federal de Educao Tecnolgica de Pelotas Unidade Sede: Pelotas 1943 6.000 alunos 300 professores 16 cursos regulares

Unidade de Ensino Descentralizada: Sapucaia do Sul 1996 700 alunos 60 professores 5 cursos regulares


CEFET-RS: UNED Sapucaia do Sul Ensino Mdio Durao: Trs anos

Ensino Mdio para adultos Durao: Dois anos

Ensino Profissionalizante - Curso Tcnico Industrial Habilitao em Transformao de Termoplsticos Durao: 04 semestres + estgio = 1600 h

Ensino Tecnolgico Tecnlogo em Polmeros com nfase em Gesto da Qualidade Durao: 07 semestres + estgio = 08 semestres (2700h)

Tecnlogo em Fabricao Mecnica para Ferramentaria Durao: 07 semestres + estgio = 08 semestres (2700h)


Grupo GYROS Grupo de Estudos em Rotomoldagem Incio em 2001 OBJETIVOS Promover, divulgar e apoiar o desenvolvimento desse processo de transformao Realizar pesquisas voltadas ao desenvolvimento de materiais para rotomoldagem, avaliao das influncias das variveis de controle do processo e projeto de produtos rotomoldados Promover a capacitao de recursos humanos de nvel bsico, tcnico e tecnolgico em rotomoldagem Desenvolver trabalhos em parceria com empresas ligadas ao setor de rotomoldagem


Grupo GYROS Apoio:


Estrutura do Curso Princpios do Processo de Rotomoldagem

Visita ao CEFET Introduo aos Polmeros Estudo do Processo parte I

Estudo do Processo parte II Fundamentos do Projeto de Produtos e Moldes Seminrios: artigos tcnicos Encerramento e avaliao do curso

Princpios do Processo de RotomoldagemCEFET-RS, julho de 2003Instrutor: prof. Andrei Z. Cavalheiro


Histrico pr-histria da rotomoldagem: milnios A.C./Egito: potes cermicos1 sculo XVII/Sua: ovos de chocolate1 1855/UK: Peters metal fundido (centrifugao) 1,2 1865/USA: Lovegrove peas de artilharia em metal2 1905/USA: Voelke cera quente2 1910/USA: Baker & Perks ovos de chocolate2 1920/USA: Powell peas em gesso rotao lenta e relao 4:12 1932/USA: Landau garrafas de cera rock and roll2 1932/UK: Kay bolas de borracha mecanismo de rotao biaxial igual aos atuais 2

Viso inicial Histrico Panorama do setor Etapas do processo Matrias-primas Moldes Mquinas Vantagens


Panorama do setor Brasil (1997)6:11% 12% 8% 5% 42% 22%


Construo Civil Tanques e filtros Automobilstico

Agricultura Lazer/Brinquedos Outros


Panorama do setor: aplicaes peas monocamada em PVC Plastisol peas flexveis brinquedos

Polietilenos (PE) materiais mais usados, aplicaes em todos os segmentos de mercadoViso inicial Histrico Panorama do setor Etapas do processo Matrias-primas Moldes Mquinas Vantagens


Panorama do setor: aplicaes peas tcnicas em plsticos de engenharia poliamidas 6, 11 e 12 tanques pressurizados para tratamento de gua tanques para gasolina, leo diesel e xileno dutos de admisso de ar para tratores carcaas de filtros em automveis tanques de combustvel/leo de veculos militares tubulaes para fluidos de alta temperatura ciclones e distribuidores para sistemas pneumticos de transporte de gros carcaas de ventiladores industriais dutos para avies



Etapas do Processo Abastecimento do molde com material Fechamento do molde Aquecimento do material no interior do molde Conformao durante aquecimento Resfriamento do material conformado no molde Abertura do molde Remoo do moldado


vdeo: aplicaes + etapas do processo


Matrias-primas p PE, PP, PA, PC, etc..

lquido Viso inicial Histrico Panorama do setor Etapas do processo Matrias-primas Moldes Mquinas Vantagens

PVC plastisol Nilon reativo Poliuretano Polister Insaturado


Matrias-primas: moagem fina Moinhos de disco: pellets abastecem funil alimentao controlada por vibrao e auxiliada por fluxo de ar material passa entre um disco giratrio e outro fixo partculas so mantidas no espao entre os discos at passarem pela folga na periferia dos discos disco esttico refrigerado para evitar amolecimento excessivo


Moagem criognica materiais resistentes sensveis ao calor moagem aps congelamento


Moldes: componentes cavidade linha de partio armao sistema de fechamento



Moldes: componentes Viso inicial Histrico Panorama do setor Etapas do processo Matrias-primas Moldes Mquinas Vantagens

cavidade linha de partio armao sistema de fechamento sistema de ventagem acessrios: drop box moldagem multi camadas


Moldes: materiais e processos Viso inicial Histrico Panorama do setor Etapas do processo Matrias-primas Moldes Mquinas Vantagens

nquel eletroformado chapas de ao chapas de ao inoxidvel chapas de alumnio alumnio fundido usinados, em ao ou alumnio empregados para peas pequenas, de formato simples e que requerem muita preciso fabricao rpida no precisa modelo de fundio moldes de alumnio sem porosidade permitem grau de polimento maior que os fundidos tendncia futura, devido s tecnologias CAD/CAM/HSM


Mquinas: sistema de aquecimento projeto de fornos de ar quente Viso inicial Histrico Panorama do setor Etapas do processo Matrias-primas Moldes Mquinas Vantagens

gs natural, GLP ou propano usar ventiladores velocidade mnima sobre paredes do molde deve ser de 1,5 m/s eliminar cantos tridimensionais no h circulao de ar fornos cilndricos tendncia posio do sensor de temperatura importante prximo ao molde ideal monitorar temperatura do interior do molde, no apenas a do forno


Mquinas: configuraes rock-and-roll swing carrossel: braos fixos 3 ou 4 braos 3 ou mais mais estaes tempo de ciclo ditado pela etapa mais longa


braos independentes de 4 a 6 estaes peas com ciclo diferente no mesmo brao

INTRODUO AOS POLMEROSApresentao: Prof. Andrei Cavalheiro, CEFET-RS


Como um polmero ?Monmero (gs / lquido)Origemtemperatura presso ativadores catalizadores

Polmero (slido)

Monmero = molcula pequena capaz de reagirMero = estrutura qumica repetitiva da molcula Oligmero = molcula com poucos meros

Polmero = macromolcula com muitos meros


Polietilenos: arquitetura x densidade PEAD (alta densidade)

Classificao PEBD (baixa densidade)

PEMD (mdia densidade)


Foras IntermolecularesInfluncia das foras intermoleculares no ponto de ebulio de substncias orgnicasMolcula CH4 C2H4 C3H8 Temperatura de ebulio C 161,5 89 44 0,5 36

Foras Intermoleculares

C4H10 C5H12

Quanto maior o comprimento da cadeia carbnica, maior o ponto de ebulio, pois h um maior nmero de foras atrativas agindo entre as molculas da substncia Quando a substncia lquida aquecida, a energia absorvida faz com que as molculas movimentem-se com maior amplitude, enfraquecendo as foras intermoleculares isso permite o afastamento das molculas ebulio


Grau de cristalinidade x propriedades No existe polmero 100% cristalino 2 polmeros podem ter a mesma estrutura qumica, mas graus de cristalizao diferentes: PEAD: 60 at 95 % ; PEBD: at 60%

Morfologia

o processamento pode mudar o grau de cristalinidade do polmero Propriedades X aumento no grau de cristalinidade de um polmero: Densidade aumenta Resistncia trao aumenta Rigidez aumenta Tenacidade diminui Transparncia diminui Permeabilidade diminui


Transio VtreaVIDRO duro e quebradio PS plstico rgido duro e quebradio (vtreo)Tg acima da ambiente

borracha elstica e flexvelComportamento Trmico

Tg abaixo da ambiente


Comportamento Trmico

O material termofixo uma nica enorme macromolcul a

Comportamento Trmico

Cross-links impedem translao das cadeias

Rotomoldagem de polmeros pulverizados

Estudo do ProcessoCEFET-RS, Julho de 2003

Instrutores: prof. Andrei Z. Cavalheiro


Introduo: etapas do processo Aquecimento do material no interior do molde Conformao durante aquecimento Resfriamento do material conformado no molde mquinas tcnicas de mistura projeto de molde/produto propriedades dos polmeros propriedades dos psTORNAR O MATERIAL CAPAZ DE SER CONFORMADO DAR NOVA FORMA AO MATERIAL ESTABILIZAR NOVA FORMA DO MATERIALentender variveis que controlam estas etapasentender propriedades/comportamento do material controlar fatores externos (mquina, molde, ambiente, manuseio material)taxa de aquecimento tempo de aquecimento temperatura do material taxa de resfriamento velocidades de rotao

propriedades dos aditivos

CONTROLE DA QUALIDADE DO PRODUTO

controlar operaes secundrias


Formato das partculas Propriedades do p: distribuio granulomtrica formato das partculas densidade aparente escoamento secoRUIM para o PROCESSO

partculas acicularespartculas com rabichos

formato real: irregular


Aquecimento do p mecanismo: conduo molde-p conveco ar interno-p

aquecimento de uma partcula aquecimento do p: no h modelos precisos que descrevam essa fase:escoamento do p aquecimento do molde aquecimento do ar aquecimento do p adeso do p ao molde adio de camadas coalescncia densificao

A/V = rea superficial / volume de uma partcula 180C 160C 200C 100C

caracterizao do tipo de escoamento ? grau de adeso do p ?


Aquecimento e Conformao: reviso das fases

escoamento do p aquecimento do molde aquecimento do ar aquecimento do p adeso do p ao molde adio de camadas coalescncia densificao


Coalescncia Partculas em contato fundem-se, formando uma estrutura 3D reticulada* fases: Crescimento do pescoo Equilbrio do material dentro do pescoo

governado por processos fsicos: deformao,difuso e relaxao de tenses

Fenmeno chave na rotomoldagem:escoamento do p aquecimento do molde aquecimento do ar aquecimento do p adeso do p ao molde adio de camadas coalescncia * no densificao

afeta a porosidade afeta o tempo de forno

confundir com polmeros termofixos (cuja estrutura molecular dita reticulada) ou espumados (celulares)


Resfriamento: complemento ar interno tambm resfria: contrao do ar vcuo separao pea-molde sistema de ventagem deve permitir reentrada de ar

resfriamento complementar com separao: contrao do material provoca separao tempo de resfriamento at temperatura de desmoldagem aumenta aumento em torno de 1/3 presso interna de ar evita contrao excessivaMolde Pea Camada de ar


Guia para Projeto de Produtos RotomoldadosCEFET-RS, julho de 2003Instrutor: prof. Andrei Z. Cavalheiro Autores: Felipe Bier de Mello Marcelo Moraes Galara


Empenamento

Padres de Empenamento:

Os valores padres de empenamento esto em mm/mm ou in/in


Paredes Paralelas Processo Ideal para Paredes Paralelas Podem ocorrer dois problemas relativos a: Rebaixos (a) Espao requerido para o fluxo do p (b) a) b)


Espessura equivalente trmica esttica Espessura de cada material para resultar no mesmo fluxo de calorMoldes: 5,9mm de alumnio 2,07mm de ao

0,87mm de nquel 0,58mm de ao-inox

curso de rotomoldagem

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