Moldação por injeção de componentes com gradiente de transparência

Abstract

A crescente preocupação com a sustentabilidade e a necessidade de facilitar a reciclagem de produtos plásticos motivaram o desenvolvimento deste projeto. Este visa a produção, através de moldação por injeção, de componentes com gradiente de transparência, utilizando um único material. O objetivo principal é reduzir a utilização de componentes multimaterial, simplificando o processo de reciclagem e promovendo uma economia circular. O estudo focou-se na utilização do polipropileno (PP). A técnica proposta baseia-se na introdução de gradientes térmicos durante o processo de injeção, utilizando um molde protótipo com zonas de refrigeração independentes. Esta abordagem permite controlar a taxa de arrefecimento em diferentes zonas das peças injetadas, induzindo variações na cristalização e resultando em peças com diferentes níveis de opacidade. As amostras injetadas foram submetidas a ensaios de turbidez, calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e microscopia de luz polarizada. Os resultados indicaram que o tipo de material dos insertos da cavidade moldante (aço ou alumínio), bem como a espessura dos provetes, influenciam o gradiente de turbidez. A investigação demonstrou que o arrefecimento rápido, induzido pelos insertos de alumínio, resultou numa menor cristalização e, consequentemente, maior transparência, enquanto os insertos de aço promoveram maior opacidade devido ao arrefecimento mais lento. Este projeto proporciona uma nova abordagem para a produção de componentes plásticos com propriedades óticas diferenciadas, contribuindo para o design sustentável de produtos monomaterial, com benefícios claros na eficiência de reciclagem e redução do desperdício.

The growing concern with sustainability and the need to facilitate the recycling of plastic products motivated the development of this project, which aims to inject components with a transparency gradient, using a single material. The primary objective is to reduce the use of multi-material components, promoting a circular economy and simplifying the recycling process. The study focused on the use of polypropylene (PP). The proposed technique is based on inducing thermal gradients during the injection process, using a prototype mold with independent cooling zones. This approach allows controlling the cooling rate in different areas of the injected parts, inducing variations in crystallization and resulting in parts with different levels of opacity. The injected samples were subjected to haze tests, differential scanning calorimetry (DSC), and polarized light microscopy. The results indicated that the type of material used in the molding inserts (steel or aluminum), as well as the thickness of the specimens, influenced the haze gradient. The investigation demonstrated that rapid cooling induced by aluminum inserts resulted in lower crystallization and, consequently, greater transparency, while steel inserts promoted greater opacity due to slower cooling. This project provides a new approach to producing plastic components with differentiated optical properties, contributing to the sustainable design of mono-material products, with clear benefits for recycling efficiency and waste reduction.