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Materiais PolimricosProcessamentos e reforosMauro Leito e Joo Marques 07-10-2011

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ndice

Introduo aos materiais polimricos Processamentos dos materiais polimricosProcesso de extruso Processo de injeco.................................................................................................. Processo por sopro Processo por calandragem Processo por fiao.. Processo por termoformao Moldagem por compresso..

Moldagem por transferncia.Vulcanizao

Reforos As principais vantagens na utilizao de fibras em polmeros...

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Introduo aos materiais polimricos

Os Plsticos:

Os polmeros esto em toda a parte. O DNA um polmero, assim como as protenas e o amido que ingerimos nos alimentos. Todos os dias usamos roupas feitas de polmeros, naturais ou sintticos, alm de inmeros objectos, que acabamos por nem nos aperceber! Os polmeros de origem natural so polmeros que j existem normalmente na natureza e surgem nas mais diversas formas, como as protenas, a borracha natural, a l, o algodo e muitos outros. Os polmeros sintticos, vulgarmente conhecidos como plsticos, apresentam propriedades muito variadas desde o polietileno e o polipropileno at ao nylon, PVC, poliestireno e borracha sinttica.

O plstico quando utilizado em embalagens de produtos alimentares, actua como barreira protectora entre os alimentos e os possveis contaminantes. um material assptico, por no permitir que nele se desenvolvam quaisquer microrganismos. O plstico tambm utilizado como isolante trmico, contribuindo para a reduo de gastos de energia. Por outro lado, este durvel e fivel: no corri, no enferruja e requer menor manuteno do que qualquer outro material tradicional. praticamente inquebrvel, e ainda um material leve que reduz o volume dos resduos.

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Processamentos dos materiais polimricos

Termoplsticos: -Extruso - Injeco - Sopro - Calandragem - Termoformao - Fiao

Termoendurecveis: - Moldagem por Compresso - Moldagem por Transferncia

Elastmeros: - Vulcanizao

Para dar forma a um material termoplstico este deve ser aquecido de forma a ser amaciado, adquirindo a consistncia de um lquido, sendo designado nesta forma por polmero ou plstico fundido. Estes ao resfriarem, voltam a apresentar as mesmas propriedades iniciais. Nos materiais termoendurecveis, que no polimerizam completamente antes do processamento na forma final, utiliza-se um processo em que ocorre uma reaco qumica que conduz formao de ligaes cruzadas entre as cadeias polimricas. A polimerizao final pode ocorrer por aplicao de calor e presso ou por aco de um catalisador. Um elastmero um polmero que apresenta propriedades "elsticas", obtidas depois da reticulao (processo que ocorre quando cadeias polimricas lineares ou ramificadas so interligadas por ligaes covalentes). Este suporta grandes deformaes antes da ruptura. O termo borracha um sinnimo usual de elastmero.

Processo de extruso: um processo idntico ao dos metais, mas efectuado com temperaturas mais baixas. Os produtos obtidos pelo processo de extruso incluem tubos, vares, filmes e folhas, entre outras formas. O material plstico fundido, introduzido num cilindro aquecido, e forado por um veio roscado a entrar numa matriz atravs de uma abertura, obtendo-se formas contnuas. Depois de sair do molde, o produto geralmente arrefecido com jacto de ar ou com um sistema de arrefecimento a gua.

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As vantagens deste processo so: O facto de se tratar de uma produo contnua; Haver um menor consumo de energia; A facilidade de manuteno.

As desvantagens deste processo so: A necessidade de haver mo de obra qualificada; No produzir produtos de alta complexidade.

O processo de moldagem por extruso utilizado para confeco: Produtos acabados como barras, fitas, mangueiras, tubos, perfilados; Produo de filmes plsticos utilizados em embalagens de alimentos, produtos qumicos, sacos de lixo; Filamentos para fabricao de linha de pesca, escova de dentes e de Cabelo; Revestimentos de arames, fios e cabos elctricos.

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Processo de injeco:

um dos mtodos de processamento mais importantes usados para dar forma aos materiais termoplsticos. semelhana do que acontece no processo de extruso, no processo de injeco o material, que alimentado na forma de grnulos (ou p), forado atravs de um veio roscado a entrar, no numa matriz, mas num molde, preenchendo a cavidade e assumindo a forma do mesmo. Este tipo de processo empregado quando a quantidade de peas termoplsticas a serem produzidas de grande quantidade e necessria uma boa exactido dimensional. O equipamento constitudo por 2 componentes principais: Unidade de injeco funde e entrega o polmero fundido (funciona como uma extrusora). Unidade de fixao abre e fecha o molde em cada ciclo de injeco.

As vantagens deste processo so: Podem produzir-se peas de elevada qualidade com velocidades de produo altas; Pode produzir-se um bom acabamento superficial na pea moldada; O processo pode ser automatizado.

As desvantagens deste processo so: O elevado custo do equipamento faz com que seja necessrio produzir um grande volume de peas, de modo a compensar o custo da mquina; O processo tem de ser rigorosamente controlado, para que se obtenham produtos de qualidade.

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O processo de moldagem por injeco utilizado para confeco: Baldes industriais para tintas e produtos qumicos; Peas de interiores de automveis; Gabinetes electrnicos; Embalagens alimentcias como potes e tampas; Cestos; Equipamentos mdicos; Recipientes para lixos. Copos promocionais de bebidas; Tampas de garrafa de leite.

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Processo por sopro: um processo para produzir artigos plsticos ocos fechados. Primeiramente feito um processo anterior ao de sopro como por exemplo extruso, injeco, entre outros. Neste processo um cilindro ou um tubo de plstico aquecido, designado por pr-forma, colocado entre as mandbulas de um molde. O molde fechado prendendo as extremidades do cilindro e injecta-se ar comprimido que fora o plstico contra as paredes do molde.

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- Obteno da pr-forma; - Fecha-se o molde, e a parte superior da pr-forma (tubo) fechada pelo molde; - Introduz-se ar comprimido no tubo, que o expande enchendo o molde; - A pea arrefecida mantendo-se sob presso do ar, o molde aberto e a pea removida

O processo de sopro utilizado para fabricao: Garrafas de detergentes, shampoo, bebidas; Pra-choques; Brinquedos; Bolas.

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Processo por calandragem:

No processo por calandragem o polmero moldvel passa por entre rolos sucessivos, normalmente interligados entre si na forma de L, T ou Z. A calandragem um processo usado na produo contnua de laminados, filmes e revestimentos com espessura controlada. O processo consiste em passar um polmero fundido ou composio polimrica entre uma srie de vrios rolos interligados e aquecidos que comprimem o material sob alta presso. O material processado resfriado atravs da sua passagem por rolos refrigerados e sai da unidade como um laminado contnuo, em que a espessura controlada pela abertura entre o ltimo par de rolos e pela velocidade de bobinamento.

Neste processo de fabricao resultam produtos tais como: Cortinas de PVC para chuveiros; Pisos anti-derrapantes.

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Processo por fiao:

O processo mais comum de fabricao de fibras sintticas conhecido como fiao. Este consiste em fundir um determinado polmero numa extrusadora e for-lo a fluir atravs de uma matriz contendo inmeros pequenos orifcios. Logo aps a extruso, os filamentos solidificam-se com o resfriamento e so estirados para atingir elevada orientao molecular e, devido a isso, elevada resistncia mecnica e estabilidade trmica. Existem 3 tipos de fiao: Seca Hmida Por fuso

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Processo por termoformao: Processo de moldagem descontnuo. Utiliza o aquecimento de folhas ou placas plsticas, atravs da aproximao a um conjunto de resistncias elctricas, que amolecem as mesmas. Por molde negativo:

Por molde positivo:

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Moldagem por compresso: Neste processo o material plstico, que pode ser pr-aquecido, introduzido num molde quente contendo uma ou mais cavidades. A parte superior do molde desce e comprime o material; a presso aplicada e o calor amolecem a resina e o plstico liquefeito forado a encher a cavidade do molde.

As vantagens deste processo so: Devido sua relativa simplicidade, os custos de fabrico dos moldes so baixos; O fluxo relativamente baixo do material reduz o desgaste e a abraso dos moldes; A produo de peas de grandes dimenses mais exequvel; So possveis moldes mais compactos devido sua simplicidade.

As desvantagens deste processo so: necessrio retirar as rebarbas das peas moldadas; So difceis de produzir por este processo peas com formas complicadas. 12

Moldagem por transferncia:

Neste processo, o material plstico no introduzido directamente na cavidade do molde, mas numa cmara exterior cavidade do molde. Depois do molde estar fechado, o mbolo fora o material (normalmente pr-aquecido) a passar da cmara exterior, atravs de um sistema de gitagem, para as cavidades do molde. Depois do material moldado ter tido tempo para endurecer, de modo a formar-se um material polimrico rgido, a pea moldada assim ejectada do molde.

As vantagens deste processo so: Em relao moldagem por compresso, a moldagem por transferncia tem a vantagem de no se formarem rebarbas durante a moldagem, pelo que as peas necessitam de menos operaes de acabamento; Podem produzir-se muitas peas ao mesmo tempo, usando um sistema de gitagem; especialmente til para fazer peas pequenas com formas complicadas, que seriam difceis de produzir por moldagem por compresso; Podem ser utilizados insertos de metal ou cermico, na cavidade, antes da injeco.

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Vulcanizao:

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ReforosA adio de reforos aos polmeros tem como resultado conferir ao produto (compsito) melhores propriedades fsicas e mecnicas. Estas propriedades dependem de factores como: orientao, comprimento e distribuio das fibras do reforo; da interaco da matriz polimrica com a fibra; da fraco volumtrica de cada componente no compsito; e da composio qumica da matriz e das fibras. Geralmente os polmeros so reforados com fibras e so muito utilizados na indstria aeroespacial, automvel, naval, e tambm em equipamentos desportivos. Os reforos mais usados so as fibras de vidro, de carbono, de aramido, vegetais.

Fibras de vidro reforo mais utilizado pela relao resistncia/preo

Apresentam baixa densidade, boa resistncia, preo acessvel, utilizadas em cascos de navios, hlices de barcos, componentes para a indstria aeronutica e automvel, pranchas de surf. Fibras de carbono dividem-se em dois tipos consoante a %C.

De 80 a 95% so designadas por fibras de carbono propriamente ditas e fibras de grafite para %C at 99% Apresentam boas propriedades refractrias, boa resistncia fsica e qumica mesmo a elevadas temperaturas, fibras de grafite utilizadas em compsitos de elevados desempenho. Fibras de aramido (Kevlar) produzidas a partir de poliamidas aromticas

Apresentam boa resistncia qumica e mecnica, boa relao rigidez/peso, baixo peso especfico, alta absoro de energia. Fibras de boro fibras utilizadas em compsitos de elevado desempenho

So utilizadas preferencialmente na indstria aeronutica, com um mdulo de elasticidade 5 vezes superior ao mdulo da fibra de vidro, so ligeiramente mais pesadas que a fibra de vidro e de elevado custo.

Fibras vegetais

As fibras de madeira (ou de outras fontes vegetais) so interessantes para o reforo de polmeros por vrias razes: so baratas, leves, no so abrasivas para os equipamentos de processo, tem boas propriedades isolantes acsticas e trmicas e boas propriedades mecnicas.

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As principais vantagens na utilizao de fibras em polmeros

- Aumento do mdulo de elasticidade do compsito; - Aumento da resistncia mecnica (traco, flexo e compresso); - Melhoria na durabilidade e resistncia fadiga; - Reduo da expanso trmica e encolhimento de moldados; - Modificao nas caractersticas elctricas e da permeabilidade dos compsitos; - Aumento da rigidez.

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Bibliografia

http://www.fatecmm.edu.br/sistema/file/doc/MC2Mecanica_de_precisao_Aula05_Processamento_de_Polimeros.pdf http://www.demet.ufmg.br/docentes/rodrigo/processamento.htm http://in3.dem.ist.utl.pt/mscdesign/02ed/01tecmec/file6.pdf http://www.rubberpedia.com/borrachas/borrachas.php http://www.i9ensino.com/livros/doc_view/554-ciencia-dos-materiais-para-engenhariamateriais-polimericos.html

http://www.ppgec.ufrgs.br/leme/seminario/LEME_30anos_MonicaII.pdf

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