Como equipamento principal do processamento de plástico, as máquinas de moldagem por injeção alcançam alta precisão e eficiência aquecendo plásticos termoplásticos ou termofixos até o estado de fusão e injetando cavidades de molde. Processa uma ampla gama de produtos, desde produtos de uso diário até componentes industriais, abrangendo mais de 20 tipos de plástico. Neste artigo, os tipos de plásticos utilizados em máquinas injetoras são analisados sistematicamente a partir de quatro aspectos: classificação do material, características de desempenho, adaptabilidade de processamento e cenários típicos de aplicação.
Plásticos Commodities: Equilibrando custo e desempenho
Os plásticos commodities representam mais de 70% do consumo global de plástico e são caracterizados por alta produção, baixo custo e desempenho de processamento estável. São os principais materiais utilizados em máquinas injetoras.
1.1 Polietileno
Polietileno (HDPE) e LDPE são os dois tipos de plásticos com maior rendimento. A cadeia molecular do polietileno de alta densidade (PEAD) é bem organizada, tem boa rigidez e resistência química e é frequentemente usada na fabricação de grandes recipientes, como caixas rotativas e lixeiras. O polietileno de baixa densidade (PEBD) possui boa flexibilidade devido à sua estrutura ramificada e é amplamente aplicado em produtos flexíveis como filmes e sacos para embalagens. Durante a moldagem por injeção, o HDPE precisa manter a temperatura no barril entre 220 graus C e 260 graus para evitar a degradação, enquanto o LDPE pode ser processado em temperaturas entre 180 graus C e 220 graus.
1.2 Polipropileno (PP)
O polipropileno tem a menor densidade dos plásticos (0,9-0,91 g/cm3), excelente resistência à fadiga e ao calor (ponto de fusão 160 -170 grau) e é o material preferido para pára-choques e caixas de eletrodomésticos. Durante a moldagem por injeção, o polipropileno deforma facilmente devido às diferentes taxas de cristalização, por isso é necessário otimizar a temperatura do molde (recomendado 80-100 graus) e manter a pressão (recomendado 60-80% da pressão de injeção) para controlar o encolhimento.
1.3 Poliestireno
PS é conhecido por suas excelentes propriedades ópticas (88-92% de transmitância de luz), mas sua fragilidade e resistência ao calor (temperatura de deflexão térmica de 70-90 graus) limitam sua aplicação. O poliestireno de alto impacto (HIPS) é um polímero de butadieno três a cinco vezes mais forte que o PS e é amplamente utilizado em caixas de brinquedos e teclados de computador. A tecnologia de moldagem por injeção de exaustão resolve efetivamente o problema de resíduos voláteis no processamento de PS e melhora a qualidade da superfície do produto.
1.4 Copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS)
O ABS combina a resistência química da acrilonitrila, a tenacidade do butadieno e a processabilidade do estireno para se tornar o plástico de engenharia mais utilizado. O Vicat tem uma temperatura de amolecimento de 100-105 graus e uma resistência ao impacto de 3 a 4 vezes maior que a do PS, e é particularmente adequado para a fabricação de caixas eletrônicas e peças internas de automóveis que exigem resistência a forças externas. A moldagem por injeção de duas cores torna possível combinar ABS com outros materiais, como PC, para atender a diversos requisitos de design de produtos.
Plásticos de Engenharia: Soluções de Demanda de Alto Desempenho
Os plásticos de engenharia possuem excelentes propriedades mecânicas, estabilidade térmica e resistência química. Por mais caro que seja, ele desempenha um papel insubstituível na fabricação-de ponta.
2.1 Poliamida (PA, náilon)
Da família PA, PA6 e PA66 são os mais utilizados devido às suas propriedades mecânicas e de processamento equilibradas. A faixa de ponto de fusão é de 220-265 graus, a taxa de absorção de água chega a 2-3% e a estabilidade do tamanho é obviamente afetada pela umidade. O PA aprimorado com fibra de vidro (GFPA) aumenta a resistência à tração para mais de 200 MPa e a temperatura de deflexão térmica para mais de 200 graus, tornando-o ideal para componentes mecânicos de precisão, como engrenagens e rolamentos. Durante a moldagem por injeção, é essencial o controle rigoroso das temperaturas do barril (PA6: 240-260 graus; PA66: 270-290 graus) e das condições de secagem (120 graus + 4 horas de secagem).
2.2 Policarbonato (PC)
Conhecida como "cola à prova de balas", a PC apresentou 300 vezes mais resistência ao impacto e 89 89% de transmissão de luz do vidro 89, mas baixa resistência à abrasão (a superfície tinha apenas 2H). As ligas PC/ABS misturadas com ABS melhoraram muito o desempenho geral do produto e se tornaram material padrão para caixas de laptop e painéis de instrumentos de automóveis. Durante a moldagem por injeção, alta pressão de injeção (80-120 MPa) e injeção rápida (velocidade de injeção maior ou igual a 100 mm/s) são necessárias para evitar o congelamento do fundido, e temperaturas do molde de 80-100 graus são recomendadas.
2.3 Polioximetileno (POM)
POM é conhecido como "super aço" com dureza (dureza Rockwell M85-105), resistência à abrasão próxima ao metal e excelente estabilidade dimensional (coeficiente de expansão linear apenas 6×10−5/grau). Ao adicionar lubrificante de politetrafluoroetileno (PTFE), o coeficiente de atrito pode ser reduzido para menos de 0,1, é um material ideal para engrenagens, controles deslizantes e outros componentes de transmissão. Durante a moldagem por injeção, a temperatura no barril deve ser controlada entre 190 e 210 graus Celsius para evitar a decomposição do gás formaldeído.
Plásticos termofixos: opções de fabricação para propriedades especiais
Os plásticos termofixos solidificam através de reações químicas durante a moldagem, formando uma estrutura de reticulação irreversível, adequada para condições especiais que exigem alta temperatura e resistência química.
3.1 Plásticos Fenólicos (PF)
PF é o primeiro plástico termoendurecível industrializado com excelente isolamento elétrico, resistência ao calor (temperatura contínua de 150 graus) e retardamento de chama (índice de oxigênio maior ou igual a 30%), mas frágil e com baixa fluidez de processamento. Ao adicionar agentes de endurecimento e melhoradores de fluxo, pode fabricar interruptores e tomadas elétricas. Durante a moldagem por injeção, as temperaturas do barril devem ser controladas entre 70 e 90 graus, as temperaturas do molde entre 150 e 180 graus e as pressões de injeção entre 120-150 MPa para superar a alta resistência à viscosidade.
3.2 Resinas Epóxi (EP)
EP é conhecido por sua excelente adesão (resistência ao cisalhamento maior ou igual a 20 MPa) e resistência química e é amplamente utilizado em embalagens eletrônicas e matrizes compostas. Ao adicionar cargas inorgânicas (como pó de sílica), o encolhimento pode ser significativamente reduzido (de 2% para menos de 0,1%) e a precisão das dimensões pode ser melhorada. A moldagem por injeção requer parafusos especializados (proporção maior ou igual a 20:1) e sistemas de moldagem por injeção de alta-pressão (pressão maior ou igual a 200 MPa), com temperaturas de molde controladas entre 120 e 150 graus.
Plásticos especiais: soluções em Ambientes Extremos
Plásticos especiais fornecem propriedades especiais por meio do projeto de estrutura molecular para atender-demandas de ponta nos campos aeroespacial, médico e outros.
4.1 Politetrafluoretileno
O PTFE (PTFE) possui a mais ampla faixa de temperaturas operacionais (-200 a 260 graus), a maior estabilidade química (resistência à corrosão da água rei) e o menor coeficiente de atrito (0,04). No entanto, sua viscosidade de fusão extremamente alta (1010-1012 Pa.S) dificulta a moldagem por injeção tradicional. A prensagem a frio, sinterização ou modificação de politetrafluoroetileno (como fibras de vidro preenchidas) é necessária para reduzir a viscosidade do fundido. Os produtos de PTFE modificado são amplamente utilizados em vedações e suportes de rolamentos.
4.2 Polieteretercetona
PEEK tem uma temperatura de longo-prazo de 240 graus, uma resistência à temperatura de curto-prazo de 315 graus e uma resistência à tração de 90-100 MPa. O PEEK reforçado com-fibra-de carbono melhora o módulo de elasticidade para 140 GPa, próximo ao nível da liga de alumínio, e é amplamente utilizado em estruturas aeroespaciais e implantes médicos. A moldagem por injeção requer parafusos especializados de alta-temperatura (temperatura do cilindro 380-420 graus) e sistemas de alta pressão (pressão maior ou igual a 250 MPa), com temperaturas de molde controladas entre 180 graus C e 200 graus.
V. Tendências em tecnologia de processamento
Com o desenvolvimento da ciência dos materiais e da tecnologia de equipamentos, as capacidades de processamento das máquinas de moldagem por injeção estão se expandindo:
Moldagem de compósitos multi-materiais: a ligação laminada de PC/ABS, PA/GF e outros compósitos pode ser alcançada por tecnologia de co-injeção para melhorar o desempenho abrangente do produto.
Moldagem por microinjeção: Desenvolvimento de parafusos de ultra{0}}precisão (diâmetro menor ou igual a 10 mm) e sistemas de controle de alta{2}}resposta para produzir microcomponentes como engrenagens e conectores com peso inferior a 0,1 g.
Moldagem por injeção auxiliar de gás: o enchimento auxiliar de gás nitrogênio de alta pressão é usado para reduzir marcas de pia causadas por diferenças de espessura da parede do produto. É adequado para painéis de portas de carros, caixas de eletrodomésticos grandes e outros componentes-de paredes espessas.
Processamento de plásticos de fonte de bioenergia: adaptar-se às características do ácido polilático, polihidroxiapatita e outros materiais, desenvolver estruturas especiais de parafuso e sistema de controle de temperatura, promover a industrialização de materiais de proteção ambiental.
Conclusão:
as máquinas de moldagem por injeção se expandiram de plásticos básicos tradicionais para plásticos de engenharia, plásticos termofixos e até mesmo plásticos especiais, atendendo às necessidades de produção de peças de precisão em escala micrométrica-até componentes estruturais de grande porte em{1}}escala micrométrica. Com o desenvolvimento da tecnologia de modificação de materiais e da inteligência de equipamentos, os processos de moldagem por injeção continuarão a desempenhar um papel central na fabricação-de ponta, impulsionando a indústria de plásticos em direção ao alto desempenho, ao{4}}desempenho multifuncional e ao desenvolvimento sustentável.
