Curso de Engenharia de Produo Campus de Sorocaba

Disciplina: Processos Qumicos IndustriaisIndstrias de Polmeros (Parte 2):

Polmeros, Processos de Moldagem, Transformao Industrial; ReciclagemProfa. Dra. Jane Maria Faulstich de Paiva Data: Novembro de 2011 turma B

Processos de Moldagem ou Transformao Industrial de Composies Polimricas em Artefatos

Processos de Transformao de Composies Polimricas em Artefatos

Vazamento (Casting): Processo de moldagem descontnuo, simples Usado para polmeros termoplsticos e termorrgidos Consiste em verter no molde a composio moldvel, sob a forma de soluo viscosa ou mistura de monmeros e reagentes, que resultar no polmero, aps a reao de polimerizao.Ex.: peas ou blocos de Poliuretano (PU); Moldagem de polmero a partir de amido.

Pode ser realizado tambm por Vazamento Rotacional ou Rotomoldagem em Moldes Fechados: Para obter peas ocas com espessura uniforme.- Pginas 66-67 do Livro: Mano, E. B.; Mendes, L.C. Introduo aos Polmeros. 2. Edio, 1999. Editora Edgard Blucher Ltda.

Compresso (Compression Molding) Processo de moldagem descontnuo, simples.

Muito usado para a moldagem de polmeros termorrgidos. Pode ser utilizado para moldar polmeros termoplsticos. Pode contemplar aquecimento do molde (compresso a quente).

Consiste em comprimir o material em ponto de gel (no caso de resinas viscosas, mas caractersticas termorrgidas), amolecido ou fundido por aquecimento (no caso de termoplsticos), dentro da cavidade do molde. Pode inclusive ser usado para a fabricao de produtos elastomricos. Apresenta vantagens e desvantagens.

Representao esquemtica da moldagem atravs de compresso.

Foto de um molde aberto

Compresso

Prensa hidrulica de laboratrio, para moldagem por compresso a quente ou a frio.

Sistema de aquecimento da prensa de maior porte

Prensa hidrulica de maior porte Molde

Fiao por Fuso (Melt Spinning) Processo Contnuo.

Passagem do polmero fundido por placa contendo orifcios (fieira), que depois se solidificam por resfriamento e so enrolados em bobinas. Aplicao: obteno de fibras a partir de polmeros termoplsticos de difcil solubilidade e alta resistncia ao calor. Estiramento: acima da Tg do polmero. Ex.: fibras de poliamida; fibras de PET.Representao esquemtica da moldagem atravs de fiao por fuso.

Moldagem por Injeo (Injection Molding) Processo de moldagem descontnuo.

Processo muito utilizado na moldagem de polmeros termoplsticos. Consiste em introduzir no molde a composio moldvel, que ser fundida em um cilindro aquecido, por intermdio de um mbolo. As mquinas injetoras possuem uma cmara cilndrica preliminar, aquecida, com sistema parafuso ou rosca sem fim, para homogeneizar a massa ou a mistura polimrica antes ser injetada. Resfriamento do material no molde. Aplicao: vrios tipos de utenslios domsticos, brinquedos, peas automotivas, pr-formas (parison) para moldagem por sopro, etc. comum gerar aparas (rebarbas) provenientes dos canais de injeo.

Representao esquemtica da moldagem atravs de injeo.

Exemplos de Injetoras Disponveis no Comrcio

Extruso (Extrusion)Geralmente um processo contnuo. Aplicado principalmente a termoplsticos.

Consiste em fazer passar a massa polimrica moldvel atravs de matriz final ou cabeote (uma espcie de molde) com perfil desejado. Com o resfriamento a pea extrusada vai solidificando progressivamente (em sistema de banho com gua). Extrusado pode ter vrios formatos: filme enrolado em bobinas, peas cortadas em dimenses especificadas ou em grnulos regulares com faca rotativa. Aplicao:fabricao contnua de tarugos, tubos (PVC), lminas polimricas, filmes polimricos, etc.

Representao esquemtica da moldagem atravs de extruso. (a) Extruso simples, (b) Extruso tipo filme inflado.

Extruso (Extrusion) Ex.: obteno de grnulos regulares, com utilizao de faca rotativa.

Fotografias da matriz (cabeote) final de uma extrusora, para produo de grnulos (pellets).

Continuao: Extruso Processo de extruso tambm permite a produo de filmes

planos ou inflados, a preparao de pr-formas para sopro, etc. Fendas simples ou mltiplas (co-extruso). Variao no formato da fenda. Ex.: planas, circulares. Dependendo da Extrusora tambm pode funcionar tambm como: cmara de mistura ou de homogeneizao para misturas moldveis. cmara de reao (extruso reativa), para modificar a estrutura do polmero, ampliando as possibilidades de aplicao.

Extrusora

Extrusora

Moldagem por Sopro (Blow Molding) Processo de moldagem descontnuo.

Adequado para obteno de peas ocas, atravs da insuflao de ar no interior de uma pr-forma (parison, obtida em outro processo de moldagem) inserida no interior do molde. Muito aplicado materiais termoplsticos, principalmente, na rea de embalagens. Exemplos: frascos diversos, garrafas para refrigerantes, alguns brinquedos volumosos e ocos.

Representao esquemtica da moldagem atravs de sopro.

Co-extruso e Sopro Necessita da combinao de equipamentos capazes deproduzir extruso e depois sopro, resultando em mltiplas camadas. Geralmente, a pea final composta por algumas camadas de polmeros. Equipamentos de alto custo.

Representao esquemtica da moldagem por coextruso e sopro.

Calandragem (Calendering) Processo que permite obteno contnua de lminas plsticas

com espessura controlada em equipamento do tipo calandra.

Pode ser empregado na produo em grande escala de materiais termoplsticos, termorrgidos (em alguns casos) ou elastomricos. A composio polimrica moldvel superpostos, sucessivos e interligados. passa entre cilindros

Fabricao de: passadeiras plsticas, esteiras transportadoras, pisos antiderrapantes, etc.

Obs.: no confundir a calandra com um misturador de rolos (o qual pode ser usado em uma etapa anterior )

Representao esquemtica da moldagem atravs de calandragem.

Termoformao (Thermoforming) Processo

de

moldagem

descontnuo. Utiliza aquecimento de folhas ou placas polimricas pela aproximao a um conjunto de resistncias eltricas, at seu amolecimento. A folha aquecida aplicada sobre um molde contendo perfuraes, apoiado sobre uma base na qual se aplica vcuo. Aplicaes: peas de grandes dimenses; artefatos de pequenas dimenses, sem muitas exigncias de acabamento.Ex.: revestimentos internos de geladeira, estrutura de painis de instrumentos de automveis. Alguns tipos de letreiros em relevo, algumas luminrias.Representao esquemtica da moldagem atravs de termoformao.

Obs.: Tambm conhecida como um tipo de moldagem a vcuo.

Fiao Seca (Dry Spinning) Processo aplicvel para obter fibras de

polmeros pouco resistentes ao calor, mas sensveis a alguns solventes (no aquosos) aquecidos. A soluo viscosa deve ser passada atravs dos orifcios das fieiras. Os filamentos se solidificam pela evaporao do solvente dentro de uma cmara adequada sua recuperao.

Filamentos so enrolados em bobinas, para serem usados em outros processos de transformao, como fiao por fuso (descrito anteriormente).Exemplo: obteno Poliacrilonitrila (PAN) de fibras de

Representao esquemtica da moldagem atravs de fiao seca.

Fiao mida (Wet Spinning) Possibilita obteno de fibras a

partir de polmeros termorrgidos fsicos (infusveis, mas solveis), embora de difcil dissoluo. Baseia-se na modificao qumica do polmero, passando-o condio de solvel em gua e formando solues muito viscosas, capazes de formar filamentos. Aplicao: obteno de fibras de raion (viscose) a partir de celulose regenerada (em sal de sdio de xantato de celulose, que solvel em gua).Representao esquemtica da moldagem atravs de fiao mida.

Imerso (Dipping) Possibilita a obteno de peas

ocas por imerso do molde em soluo viscosa polimerizvel. Espessura do artefato determinada pelo nmero de vezes que se repete o procedimento. Molde precisa conter um agente desmoldante. Exemplos: obteno de luvas de borracha (elastmero) ou de PVC, bales de aniversrio, entre outros.Representao esquemtica da moldagem atravs de imerso.

Reciclagem de PolmerosA deciso de reciclar deve ser precedida de um estudo de viabilidade econmica e de mercado.Aspectos importantes para o estudo ou anlise de viabilidade:

Proximidade do local de gerao em relao ao local de recuperao do resduo; Volume de resduo gerado disponvel para a reciclagem; de demanda de mercado para o produto resultante da

Existnciareciclagem.

Existncia de tecnologia apropriada para a transformao do resduo; Custos das etapas de preparo do resduo antes do processamento: coleta, transporte, separao (triagem), lavagem (em alguns casos) e armazenamento; Custos do processamento e transformao do resduo em um novo produto, sem grandes prejuzos de suas propriedades.

Reciclagem de PolmerosO Procedimento de reciclagem depender do tipo e propriedades do polmero. Procedimentos Principais: Reciclagem primria: utilizao de resduos pela prpria indstria fabricante de um produto; ou atravs de venda a terceiros. Ex.: resduos derebarbas da moldagem de peas termoplsticas.

Reciclagem secundria: resduo slido ou refugo ps-consumo, descartado. Reciclagem terciria: resduos que necessitam da realizao de reaes ou processos qumicos para que possam ser reaproveitados. Reciclagem quaternria: relacionada a processos realizados a altas temperaturas.

Reciclagem de PolmerosPrincipais tipos de reciclagem de polmeros: Reciclagem mecnica

Reciclagem qumica Reciclagem energtica

Equipamentos para reciclagem:- Praticamente os mesmos utilizados para a transformao ou moldagem. -Em alguns casos so necessrios equipamentos adicionais como: moinhos, tanques de lavagem, secadores.

Reciclagem MecnicaProduto descartado gua da lavagem Tratamento da gua: reuso ou descarte

Reduo de tamanho (Moagem)resduo P (material particulado)

Lavagem

Secagem

resduo

Extruso Borra (resduo pastoso da moagem)

ou outros processos de transformao

Granulao (ou produto final)

Fluxograma esquemtico de reciclagem mecnica de plsticos, aps separao anterior (triagem) por tipo de polmero.

Reciclagem Qumicaaditivos Aquecimento Reao Qumica e temperatura

Produto descartado

Pirlise controlada e Gaseificao

Resduos

Lquido viscoso ou leo de pirlise

Gases

Descarte adequado

Matrias-primas ou combustveis Fluxograma esquemtico de reciclagem qumica de polmeros.

Ver fluxograma genrico no livro: Piva, A. M.; Wiebeck, H. Reciclagem do Plstico. Artliber Editora Ltda, 2004; pgina 70.

Reciclagem Energtica

Produto descartado

Resduos gasosos

Filtros

Controle das Emisses

Incinerao (alta Temperatura ~ 1000 o.C ou mais)

Resduos slidos

Reaproveitamento ou Descarte em local apropriadoVapor

Energia

Eletricidade

Fluxograma esquemtico de reciclagem energtica de polmeros

Smbolos identificados nas embalagens para reciclagem dos polmerosSmbolos que indicam a reciclabilidade e identificam o plstico (polmero) que constitui o produto. Poli(tereftalato de etileno) Polietileno de alta densidadeEngradados para bebidas, baldes, recipientes para lquidos (gua, lcool, etc.) e para produtos qumicos domsticos. Embalagens para leos lubrificantes, bombonas, tubos, filmes e embalagens diversas.

1PET

Utilizado em recipientes para sucos, refrigerantes e leos, peas injetadas, fibras sintticas, etc.

2

PEAD

Poli(cloreto de vinila)

3PVC

Tubos e conexes para gua, eletrodutos, lonas, calados, bolas, bonecas.

Polietileno de baixa densidadeEmbalagens de alimentos, sacos industriais, sacos para lixo, filmes para plasticultura e filmes em geral.

4PEBD

Polipropileno

5

PP

Embalagens para massas e biscoitos, recipientes, potes de alimentos, seringas descartveis, fibras e fios txteis, utilidades domsticas, autopeas.

PoliestirenoCabine de aparelhos de TV e de som, copos descartveis para gua e caf, embalagens alimentcias.

6PS

7Outros

Polmeros no citados anteriormente

Reciclagem de PolmerosAlgumas inovaes na rea de reciclagem: Reciclagem de poliestireno expandido, inclusive PS de extrema leveza. Reciclagem completa de pneus para aproveitamento de todos os materiais (borracha, ao e poliamida). Tecnologia de plasma: reciclagem de embalagens longa vida Equipamentos de grande porte para reciclagem.ex.: Obteno de peas nicas, por exemplo, paletes.

Reciclagem de Polmeros para obteno de paletes

Palete MONOBLOCO

Moldagem para Produo de paletes a partir de polmeros reciclveis.

Reciclagem de PolmerosAssistir aos vdeos sobre: Reciclagem de PET Tecnologia de Plasma Outra ATIVIDADE Extra-Classe: Fazer o fluxograma do processo de Reciclagem por Tecnologia por Plasma. Consultar o site:

www.tslambiental.com.br Tratamento de resduos slidos Plasma trmico Plasma para Longa Vida Plasma para Reciclagem de Embalagens Cartonadas (tipo Longa Vida)

AVISOS

Seminrios (23 e 30 de novembro de 2011)

- Temas, Instrues e Orientaes:

esto no Moodle

- Lembrete Importante:Todos os grupos que iro apresentar em determinada

data devero estar com o arquivo em pen drive (ou similar) no incio da aula (14:00 h) para gravar no Micro da Professora.

Atividades Extra-classe Fazer o fluxograma do processo de Reciclagem por Tecnologia por Plasma. Estudo das pginas 1 a 15; 38 a 41; 50 a 51; 65 a 83; 100; 118; 126; 142 do Livro:Mano, E. B.; Mendes, L.C. Introduo aos Polmeros. 2. Edio, 1999. Editora Edgard Blucher Ltda.

Estudo das pginas 510 a 525 do Livro:Shreve, R. N.; Brink Jr., J. A. Indstrias de Processos Qumicos. LTC Editora. 4 edio.

Estudo das Pginas 57 a 74 do Livro: Piva, A. M.; Wiebeck, H. Reciclagem do Plstico. Artliber Editora Ltda, 2004.

Bibliografia consultada: Shreve, R. N.; Brink Jr., J. A. Indstrias de Processos Qumicos. LTC Editora. 4 edio. Mano, E. B.; Mendes, L.C. Introduo aos Polmeros. 2. Edio. Editora Edgard Blucher Ltda.

Piva, A. M.; Wiebeck, H. Reciclagem do Plstico. Artliber Editora Ltda, 2004.Paiva, J. M.F. Materiais Compsitos de uso Aeronutico. 1 Relatrio de Ps-doutoramento (Ps-doc). Centro de Tecnologia Aeroespacial (CTA), So Jos dos Campos, 2003.