Origem dos Plásticos
Os materiais poliméricos, classe de materiais composta por termoplásticos (Plásticos), termofixos e elastômeros, foram “descobertos” no final do século XIX, porém sua utilização em escala industrial ocorreu de forma expressiva no final da segunda guerra mundial, em 1945. Nesta época, termoplásticos como, por exemplo, poliestireno (PS) e Poliamida (Nylon/PA) começaram a ser produzidos a partir de destilados de petróleo. Com o aumento da demanda por bens de consumo iniciado no pós-guerra, os materiais plásticos surgiram como uma alternativa aos demais materiais, pois apresentavam boa relação de propriedades e custo de fabricação, viabilizando desta maneira, o acesso da população a diversos tipos de produtos constituídos, pelo menos parcialmente, por material plástico. Desde o início da segunda metade do século XX, produtos como, por exemplo, comida industrializada em embalagens plásticas, brinquedos, eletrodomésticos e até mesmo veículos fazem parte do cotidiano da sociedade moderna.
Processos de fabricação
Diferentemente dos demais materiais, plásticos não podem ser transformados em produtos, pelo menos em escala industrial, sem auxílio de máquinas específicas para seu processamento. Podemos destacar duas razões para a fabricação de peças plásticas através de máquinas. A primeira delas está relacionada à característica físico-química do material, a qual é peculiar a todos os tipos de termoplásticos e inclusive originou a palavra “termoplástico”. Considerando que os termoplásticos são “sólidos” na temperatura ambiente, para que uma peça possa ser moldada com este material, ele precisa ser aquecido (termo) e posteriormente adquirir o formado de um molde sem que ocorra danos em sua estrutura química (comportamento plástico). Mesmo após este aquecimento, este material ainda possui elevadíssima viscosidade (resistência à fluência), tornando necessário que a massa seja transferia ao molde através de equipamento capaz de gerar elevada pressão. A segunda razão está relacionada à questão econômica, pois para que a população possa ter acesso aos produtos citados, é necessário obter viabilidade através de elevada produtividade, permitindo, portanto, alcançar uma capacidade produtiva compatível com a demanda da sociedade.
Processo de injeção
Existem vários tipos de processo de fabricação de peças plásticas. Para fabricação de peças com geometria contínua como, por exemplo, tubos, mangueiras, perfis, etç, utilizam-se máquinas chamadas extrusoras, as quais inicialmente aquecem o material plástico e posteriormente forçam-no através de matrizes com formato específico, promovendo a moldagem e posterior resfriamento do material. Para fabricação de peças “ocas”, utiliza-se máquinas chamadas sopradoras, as quais funcionam como uma extrusora, dotada de uma matriz capaz de formar uma espécie de tubo amolecido de plástico, o qual é posteriormente inflado contra as paredes de um molde, dando origem ao produto conforme a geometria deste molde.
Para fabricação de peças por unidades e com geometria “sólida” como, por exemplo, baldes, canetas, smartphone, para-choques de veículos, entre muitos outros exemplos, faz-se necessário a utilização de máquinas injetoras e moldes de injeção. Este processo de fabricação, chamado processo de injeção, recebe este nome pois o material é forçado através de um orifício relativamente fino, localizado no bico de injeção da máquina (análogo à uma seringa), e que faz ligação entre o material aquecido no interior do cilindro de plastificação e o molde de injeção. Além da elevada capacidade produtiva, este processo possui a característica de proporcionar a fabricação de peças com elevada precisão dimensional, combinadas com qualidades técnica e estética diferenciadas em relação aos demais processo citados anteriormente. As características citadas são obtidas através do melhor controle de processo que este método oferece e, através de moldes de injeção que costumam possuir elevada capacidade de transformar o termoplástico aquecido em uma peça com as características geométrica precisas, e em um ritmo de produção elevado o suficiente para viabilizar a popularização das peças plásticas injetadas.
Parâmetros de processo
Conforme mencionado anteriormente, uma das razões pelas quais este método de fabricação é tão eficiente, está relacionado aos inúmeros parâmetros de processo disponíveis. Cada um dos parâmetros possui uma determinada capacidade de realizar ajustes muito precisos em diversos quesitos relacionados à plastificação do material (amolecimento do material) e relacionada à dinâmica de transferência deste material amolecido até as diferentes partes do interior do molde.
Velocidade de injeção
É o parâmetro que determina a taxa de transferência de material amolecido para o interior da cavidade. Esta taxa precisa ser ajustada com base em características geométricas da peça como, por exemplo, tamanho, espessura de parede e topologia. Peças com elevado comprimento de fluxo (> 300 mm) e com espessura de parede fina (< 1,00 mm) devem ser injetadas com elevada velocidade (intervalo de tempo < 1,0 segundo), pois tal condição geométrica da peça favorece a solidificação do material prematuramente, impossibilitado a transferência total de material para preencher todo o interior do molde. Em peça com espessuras de parede elevadas (> 4,00 mm), é necessário que esta transferência de material para o interior da cavidade ocorra de maneira lenta (> 5,0 segundos), caso contrário, o aquecimento excessivo do material gerado pelo atrito com o molde poderá resultar em deformações geométricas da peça. O ajuste da velocidade de injeção plástica também é capaz de influenciar em questões relacionadas a estética, a estabilidade dimensional, e a resistência da peça, além de influenciar também na integridade do molde e da máquina injetora.
Pressão de injeção
Diferentemente de fluídos newtonianos (água, óleo, etç), os materiais plásticos apresentam resistência à fluência muito peculiarmente elevada. Este fato exige que máquinas injetoras, para serem capazes de transferir o material para o interior do molde, trabalhem com níveis de pressão muito elevados (até 2.500 Kgf/cm²), os quais possuem o potencial de comprometer a qualidade da peça plástica e a integridade tanto do molde quanto da própria máquina. Portanto, ajustes no nível de pressão de injeção de peças plásticas são necessários e devem ser dimensionados com muita cautela.
Outros parâmetros como, por exemplo, tempo de recalque, pressão de recalque, tempo de resfriamento, temperatura de processo, etç, também influenciam significativamente na qualidade da peça e, apenas um profissional experiente é capaz de realizar tais ajustes de maneira a possibilitar a moldagem da peça com o nível de qualidade desejável.
