Moldagem por injeção leve

A tecnologia de moldagem por injeção de espuma não é um processo novo. Aplicações nas quais substâncias químicas como azodicarbonamida ou feniltetrazol são misturadas ao granulado plástico e plastificadas com ele, que liberam gases propelentes após a injeção na cavidade do molde, são conhecidas e utilizadas na produção há cerca de 50 anos. Uma vez que a pressão de expansão destes gases libertados quimicamente não é superior a cerca de 15 a 40 bar, a sua utilização é limitada a peças de paredes relativamente espessas com percursos de fluxo curtos.
Para ampliar ainda mais os limites de aplicação para moldagem por injeção de espuma leve, a formação de espuma pela adição de um gás inerte, geralmente nitrogênio, foi desenvolvida há cerca de 40 anos. A principal vantagem é que com nitrogênio podem ser alcançadas pressões de expansão mais altas na região de 100 a 200 bar. Isso permite a exploração do potencial de design leve na moldagem por injeção de espuma para componentes de paredes finas e também para componentes com longos caminhos de fluxo. As vantagens, além da redução de peso, são a redução da pressão específica de injeção necessária para preencher as cavidades e, consequentemente, da força de fixação, e a compensação dos efeitos de encolhimento e empenamento. Ambos os processos são utilizados no processamento de resinas termoplásticas, desde PP até plásticos de engenharia como PC, PA ou PBT. Os desenvolvimentos mais recentes e promissores visam ampliar os campos de aplicação para incluir também os elastômeros termoplásticos.

A tarefa essencial de uma linha de moldagem por injeção de espuma é gerar uma solução monofásica de polímero-gás dispersa tão homogeneamente quanto possível durante o processo de plastificação. A tecnologia utilizada por todos os fornecedores para esse fim é muito semelhante: moldagem por injeção leve. No entanto, existem algumas diferenças nos detalhes do projeto técnico. Dipl.-Ing.(FH) Wolfgang Roth, Chefe de Tecnologia de Aplicação da Wittmann Battenfeld, coloca desta forma: "Os mais de 40 anos de experiência prática com a tecnologia desenvolvida em nossa empresa antecessora Battenfeld, Meinerzhagen forneceu uma base sólida para nós para desenvolver. Nosso objetivo era reduzir a complexidade do sistema e, ao mesmo tempo, expandir os campos de aplicação e, assim, torná-lo mais confiável. Portanto, projetamos nossa unidade de injeção de espuma Cellmould para chegar o mais próximo possível do padrão. unidade de injeção. Assim, nossa máquina opera com uma rosca padrão 20 D, que foi estendida na frente adicionando uma seção de mistura 5 D."
A característica específica da Battenfeld da tecnologia Cellmould é a separação entre as seções de plastificação e injeção de gás do parafuso, que é fornecida por uma barreira cilíndrica fixa no parafuso. É a alternativa ao uso de uma válvula de retenção tipo luva adicional. Wolfgang Roth acrescenta: "O esforço envolvido no ajuste de duas válvulas de retenção às condições operacionais em cada caso para torná-las à prova de falhas, ou seja, resistentes ao desgaste, motivou-nos a procurar uma solução mais simples, que finalmente encontrámos na barreira entre o seções de plastificação e injeção de gás do parafuso. Esta solução foi comprovada na produção para todos os tamanhos de máquinas. Dessa forma, o problema de desgaste pode ser eliminado sem comprometer significativamente a densidade do gás na direção da seção de plastificação do parafuso. ."
Na seção de mistura da unidade de plastificação, o nitrogênio liquefeito (pressurizado com até 300 bar) é adicionado ao fundido plástico por um injetor durante um curso de dosagem e subsequentemente se difunde no fundido. Na seção de mistura da rosca, a distribuição de nitrogênio é intensificada pela divisão do fluxo de fusão em muitas correntes separadas." Como o cilindro é mantido fechado por uma válvula de corte de agulha na direção do molde durante a plastificação e a injeção de gás, o A mistura de fusão e gás é mantida sob pressão dentro da unidade de plastificação. Consequentemente, uma solução monofásica de polímero/gás é obtida ao final do processo de mistura. Durante a injeção na cavidade, ela é submetida a uma diminuição de pressão, o que reduz. a solubilidade do gás no plástico fundido. o gás finamente distribuído nuclea no fundido e, assim, fornece o ingrediente para formar uma estrutura de espuma com células igualmente finamente distribuídas.

A formação desta estrutura depende das condições específicas do processo de moldagem por injeção. Estes incluem a viscosidade do plástico fundido, a velocidade de injeção (quanto maior a velocidade, mais fina é a espuma) e, finalmente, o grau predefinido de formação de espuma (redução do material). Este último é ajustado injetando uma subdosagem correspondente em uma cavidade fixa, ou preenchendo completamente uma cavidade e posteriormente abrindo-a com um curso pré-definido de alta precisão. Para atingir a alta velocidade de injeção que favorece uma distribuição uniforme da espuma, um acumulador de injeção é fornecido como parte do pacote do equipamento Cellmould.

O nitrogênio é retirado de uma bateria de cilindros de pressão ou extraído do ar ambiente por um gerador de nitrogênio. Em ambos os casos, o gás é posteriormente passado para o injetor de gás através de um gerador de pressão, como também é usado nas linhas de injeção de gás Airmould, que proporciona um processo perfeito de moldagem por injeção assistida por gás. Uma parte do conceito da linha Battenfeld é que várias máquinas podem ser alimentadas simultaneamente por um sistema de fornecimento de gás. Um regulador de fluxo de gás é colocado entre o gerador de pressão e o injetor de gás na unidade de plastificação. Através do seu sistema de válvula controlável, o fluxo de gás é controlado e coordenado com o processo pelo software Cellmould. O pacote de equipamentos Cellmould está disponível para todo o portfólio de máquinas Wittmann Battenfeld.

A tecnologia de moldagem por injeção de espuma recebeu um novo impulso inovador devido à tendência progressivamente crescente para aplicações leves de moldagem por injeção. As inovações mais recentes dizem respeito a métodos para melhorar a qualidade da superfície na direção de alto brilho, bem como à combinação de segmentos compactos com espumados em uma única peça moldada. As contribuições mais importantes foram feitas por novos desenvolvimentos na tecnologia de processos e moldes.

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