Estudo e otimização do processo de injeção de plásticos com controlo dinâmico de temperatura

Abstract

As peças plásticas produzidas pela técnica de moldação convencional (CIM) podem apresentar vários defeitos, como linhas de soldadura, empeno, etc…, provocados pelo arrefecimento abrupto do fundido aquando da sua injeção no molde a temperaturas relativamente baixas. A indústria de injeção de plásticos tem como objetivo produzir o maior número de peças no menor tempo possível e é por essa razão que se impõem temperaturas do molde baixas que garantem ciclos de injeção reduzidos. A técnica RHCM (Rapid Heat Cycle Molding), com diferentes variantes, aquece e arrefece a superfície do molde melhorando a qualidade da peça e evitando o aumento do tempo de ciclo de injeção. O aquecimento e arrefecimento somente da superfície do molde utilizando uma estratégia de controlo dinâmico de temperatura da superfície do molde, síncrono com o ciclo de injeção, é uma caraterística da técnica DMTC (Dynamic Mold surface Temperature Control), utilizada neste estudo. Realizou-se o aquecimento da superfície do molde por radiação infravermelho através de lâmpadas de halogéneo e arrefeceu-se circulando-se água por canais maquinados no molde. Pretende-se melhorar as propriedades mecânicas da moldação impondo-se temperaturas da superfície do molde elevadas utilizando o método de aquecimento anteriormente descrito. Desenvolveu-se um molde para a produção de provetes de tração com ataques localizados em locais distintos, no centro ou no extremo da moldação, que consequentemente impõem orientações de fluxo diferentes durante o enchimento da peça permitindo estudar os seus efeitos nas propriedades da moldação. Os provetes de termoplásticos semicristalinos, foram produzidos sob diferentes condições variando-se a temperatura de injeção e a temperatura do molde; parâmetros de processamento que permitem controlar de forma indireta as propriedades mecânicas das moldações. As propriedades mecânicas da moldação obtidas pelas diferentes condições impostas durante o processamento foram avaliadas pelo ensaio de resistência à tração e sustentadas por ensaios à morfologia da peça. A estrutura interna da moldação será observada quanto ao grau de cristalinidade e espessura da casca propriedades intrinsecamente correlacionadas com o comportamento mecânico descrito pela peça moldada. Realizou-se ensaios óticos (microscopia de luz polarizada), mecânicos (testes de tração) e térmicos (DSC) de modo a quantificar os efeitos observados nas propriedades dos provetes produzidos.

The plastic parts produced by the conventional molding technique (CIM) have various defects, welding lines, warpage, etc ... caused by the abrupt cooling of the melt when injected into the mold at relatively low temperatures. The plastics injection industry aims to produce the largest number of parts in the shortest possible time and it is for this reason that low mold temperatures are imposed that guarantee reduced injection cycles. The Rapid Heat Cycle Molding (RHCM) technique, with different variants, heats and cools the surface of the mold, improving the quality of the part and avoiding an increase in the injection cycle time. Heating and cooling the mold surface using a dynamic mold temperature control strategy synchronized with the injection cycle is a feature of the DMTC technique (Dynamic Mold Surface Temperature Control), used in this study. The surface of the mold was heated by infrared radiation through halogen lamps and cooled by circulating water through channels machined in the mold. It is intended to improve the mechanical properties of the molding by imposing elevated mold surface temperatures using the above described heating method. A mold to produce traction test specimens has been developed with localized gates at different locations at the center or end of the molding, which consequently impose different flow orientations during filling of the part to study its effects on the properties of the molding. The semi-crystalline thermoplastic test pieces were produced under different conditions by varying the injection temperature and mold temperature; processing parameters that allow indirect control of the mechanical properties of the moldings. The mechanical properties of the molding obtained by the different conditions imposed during the processing were evaluated by the test of tensile strength and supported by tests on the morphology of the part. The internal structure of the casting will be observed as to the degree of crystallinity and thickness of the shell properties intrinsically correlated with the mechanical behavior described by the molded part. Optical (polarized light microscopy), mechanical (tensile tests) and thermal (DSC) tests were performed to quantify the observed effects on the properties of the produced samples.