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MOLDAGEM
O acrílico é um termoplástico que, quando aquecido, torna-se
maleável, adquirindo uma consistência semelhante à da borracha e
permitindo ser moldado, adquirindo as mais variadas formas. Com
o resfriamento, torna-se rígido, conservando, porém, a forma que
lhe foi dada durante a moldagem.
A transição de rigidez para flexibilidade não é claramente definida,
mas ocorre gradativamente. O primeiro sinal visível de amolecimento
é notado à cerca de 85ºC, temperatura na qual algumas peças,
já moldadas, podem mostrar uma tendência a desmoldar. À 120ºC
aproximadamente, o acrílico se torna maleável. Para moldagens em
geral, deverá ser aquecido à temperatura entre 150ºC a 170ºC.
O material deve ser aquecido em estufa, e quando suficientemente
quente, transferido para o molde. Durante a operação de moldagem
propriamente dita, o acrílico deverá estar à uma temperatura
uniforme variando entre 140º a 156ºC. Se a moldagem for realizada
à temperatura abaixo de 140ºC, a peça poderá sofrer ruptura,
pois terá sido altamente tencionada.
Consequentemente, terá temperatura de desmoldagem mais baixa, menor
resistência ao impacto e maior tendência à formação de fissuras.
Com temperaturas acima de 175ºC, corre-se o risco de degradar o
material e rasgá-lo durante ou imediatamente após a moldagem.
TEMPOS E TEMPERATURAS DE AQUECIMENTO
A moldagem dependerá da temperatura e da espessura do material usado,
do ciclo de moldagem, temperatura e natureza dos moldes e da temperatura
ambiente, mas deverá situar-se entre 150º a 175ºC, para a maioria
dos casos.
Acima de 175ºC, ocorre uma ligeira degradação do material, que aumenta
rapidamente com temperatura e tempo. Acima de 180ºC torna-se visível,
com o aparecimento de bolhas na superfície.
O aquecimento das áreas localizadas de uma chapa acrílica (exceto
para dobramento local), não é aconselhável, e o objetivo deverá
ser sempre o de produzir uma temperatura uniforme em toda a extensão
da chapa. Para isso, o desempenho de estufa deverá ser verificado,
medindo-se a verdadeira temperatura da chapa em vários pontos, por
meio de termopares.
O tempo de aquecimento dependerá da espessura da chapa e do tipo
de estufa usada. A fórmula abaixo poderá ser empregada para dar
uma estimativa de tempo de aquecimento requerido. T=2,1xE
Onde: T= tempo em minutos / E= espessura em milímetros / 2,1= fator
constante
Um modo prático de estimar se uma chapa está pronta para moldagem
é quando, dobrada sobre si mesma, retorna imediatamente, sem qualquer
sinal de rigidez.
Não há vantagem alguma no aquecimento por períodos mais longos do
que o necessário, e o método de deixar o material de "molho" na
estufa não é aconselhável.
CONTRAÇÃO
Quando aquecido à temperatura de moldagem, o acrílico se contrai
permanentemente em cerca de 2%, tanto no comprimento, como na largura,
com um aumento correspondente na espessura.
Em aquecimento posteriores, porém, não ocorrerão outras mudanças
permanentes em dimensões. Esse fator de encolhimento, que se aplica
às chapas, deve ser levado em conta ao se cortar o material para
moldagem.
ESFRIAMENTO
Durante a moldagem, as peças devem ser mantidas nos moldes até que
esfriem, a cerca de 60ºC ou menos. Deve-se evitar o esfriamento
forçado. Diferenças nos índices de esfriamento entre as duas superfícies
de uma peça moldada podem trazer tensões indesejáveis, suficientes
para causar abaulamento.
Variações nos índices de esfriamento em diferentes pontos de uma
mesma peça podem resultar em distorção ótica. As moldagens, portanto,
deverão ser esfriadas numa razão uniforme e dividido ao fato de
acrílico ser mau condutor de calor o esfriamento deverá ser necessariamente
lento. Uma melhor eficiência nas operações de moldagem é conseguida
trabalhando-se com vários moldes ao mesmo tempo.
PRESSÃO DE MOLDAGEM
A moldagem do acrílico envolve pressões relativamente baixas (exceto
quando se utiliza moldes macho e fêmea).
Uma estimativa da pressão necessária para moldagens por sopro livre
nos indica pressões menores do que 3Kgf/cm² (psi), e quanto
maior for o raio, tanto menor será a pressão. Para se obter
formatos mais complicados, poderão ser necessárias pressões de até
7Kgf/cm² (psi).
A força requerida para a moldagem do acrílico por pressão, sem a
ajuda do vácuo ou pressão de ar, depende da espessura do material,
do perímetro da abertura do molde e da profundidade da peça.
Muitos outros fatores, tais como a temperatura de material, a natureza
da ferramenta, a definição requerida etc, influenciarão a pressão
total requerida.
TEMPOS E VELOCIDADES DE MOLDAGEM
Dependem da espessura do material, da temperatura ambiente e da
ferramenta. Para todas as moldagens, exceto as mais complicadas,
não é necessário fornecer aquecimento complementar à área de moldagem,
a fim de retardar o índice de esfriamento, sendo que a maioria das
moldagens pode ser completada num intervalo de 30 segundos. Se forem
necessários tempos maiores, deve-se fazer arranjos especiais para
reduzir a proporção de esfriamento, como por exemplo, mantendo uma
temperatura ambiente alta.
Ao se empregar os métodos de sopro ou vácuo para a moldagem do acrílico,
o diferencial de pressão estabelecido deve-se dar rapidamente, para
garantir o término da moldagem, antes que o material tenha esfriado
para uma temperatura demasiada baixa; situação esta muito freqüente
na prática.
Para a prensagem, os limites de velocidade da ferramenta estão entre
0,3 a 6m/min., sendo mais utilizados, na prática, os limites de
1 a 3,5m/min..
FERRAMENTAL
As ferramentas podem ser feitas de materiais como metais, madeira,
laminados fenólicos, resina "epoxy", gesso etc., que são estáveis
e suficientemente rígidos para resistir à deformação nas pressões
e temperaturas de moldagem. A escolha do material dependerá de muitos
fatores, mas especialmente da vida esperada da ferramenta.
Para produção em grande escala, é necessário ferramental metálico,
porém, madeira ou outro material isolante, coberto com um revestimento
fino de metal, como aço, latão ou alumínio torneado, podem combinar
as vantagens tanto da madeira como do metal. Quando se usar madeira,
é importante que a mesma seja bem seca e de granulação fina, para
evitar que a textura fibrosa apareça na superfície do molde. É vantajoso
cobrir os moldes de madeira com um tecido macio ou feltro, a fim
de disfarçar granulações e linhas de junção.
Esse processo, inclusive, aumenta a vida do molde, impedindo que
a madeira se torne superaquecida.
MOLDES
Os limites dimensionais de uma peça acrílica moldada não são rigorosamente
precisos, e quando limites exatos forem requeridos, eles só poderão
ser alcançados através de usinagem posterior.
Quando as peças são retiradas dos moldes, ainda quentes, há um encolhimento
considerável após o esfriamento. Portanto, os moldes deverão
ser feitos ligeiramente maiores, com até 5 a 6mm além do tamanho
previsto para as peças. A folga entre as superfícies da ferramenta
deverá levar em conta a tolerância de espessura da chapa.
EQUIPAMENTOS PARA AQUECIMENTO
As estufas devem ser providas de sistemas para um rigoroso controle
de temperatura na faixa de 150º a 175ºC, com variações de,
no máximo mais ou menos 5ºC.
O aquecimento deverá ser uniforme dentro da estufa, sendo importante
que se conheçam bem as características desses equipamentos, para
que se faça a escolha do tipo mais apropriado para o aquecimento
de chapas acrílicas.
ESTUFAS DE CIRCULAÇÃO DE AR
São consideradas como o tipo mais adequado, tanto para os processos
de moldagem, como de recozimento. Nessas estufas, a fonte de calor
está separada e isolada do espaço útil interno e as chapas são aquecidas
a uma temperatura específica, através de um ventilador potente que
força a circulação de ar. O aquecimento pode ser elétrico ou a gás,
mas no último caso deve-se empregar um trocador de calor para garantir
que os produtos da combustão não entrem em contato com o acrílico.
Tratando-se de elementos elétricos, estes podem ser colocados diretamente
na corrente de ar. O controle de temperatura de tais estufas é bom,
conseguindo-se tolerância de até mais ou menos 2ºC na temperatura
interna. Essas estufas permitem ajuste para um controle sensível
de temperaturas abaixo de 60ºC, o que as tornam ideais para as operações
de recozimento.
ESTUFAS DE CONVECÇÃO
São as mais simples de se construir e consistem em uma câmara isolada
contendo uma fonte de calor igual as resistências elétricas comuns.
As resistências devem ser cobertas, para evitar radiação direta
sobre a chapa, podendo ajustar-se um ventilador para melhorar a
circulação do ar.
O acrílico deve ser colocado sobre uma chapa de fibra ou madeira
dura, coberta com um papel pardo, e virado algumas vezes para assegurar
um aquecimento uniforme nas duas faces. O mérito principal de tais
estufas está em sua simplicidade, baixo custo, e possibilidade de
construção caseira.
Todavia, são relativamente ineficientes, uma vez que estão sujeitas
a grandes variações de temperatura.
PRENSAS
As pressões requeridas para a moldagem do acrílico são relativamente
muito baixas (até 2,8 Kgf/cm²) ou (psi). Muitas operações de
moldagem podem ser feitas simplesmente com pistões pneumáticos de
curso descendente, ligados a uma linha de ar de 7 Kgf/cm² (psi).
Cilindros hidráulicos, operados à água ou óleo, também podem ser
usados. Vários tipos de prensas, especialmente a de balancim ou
de volante, podem ser adaptadas para moldagens relativamente pequenas.
A moldagem por choque requer pressões mais altas do que as usadas
em moldagens normais do acrílico. São necessárias pressões entre
160 a 650 Kgf/cm² (1 a 4 tonf/pol²), e para pequenas peças
também se pode usar uma prensa normal, como a de alavanca adaptada,
porém, é essencial um dispositivo de trava para manter a máxima
pressão durante o esfriamento.
Com peças de grande superfície, entretanto, são necessárias prensas
hidráulicas de ação rápida.
DOBRAGEM POR AQUECIMENTO LOCALIZADO
Para se aquecer uma faixa estreita de material para um dobramento
simples, pede-se um aquecedor de filamento. É essencial que o elemento
aquecedor produza calor uniforme ao longo do seu compartimento.
Vários desses aquecedores podem ser usados, lado a lado, permitindo
executar, simultaneamente, diversas dobras. A energia necessária
é da ordem de 850W/m.
A
temperatura máxima para que não ocorram bolhas e defeitos é de 145ºC.
É importante limitar o calor à menor área possível e aquecer uniformemente
toda a linha de dobragem. Esta deve ser feita pelo lado oposto ao
aquecido. Chapas com espessura superior a 2,5 mm devem ser aquecidas
dos dois lados, para prevenir bolhas.
MOLDAGEM EM CURVATURA SIMPLES COM AQUECIMENTO
Consiste em um simples arqueamento ou curvatura da chapa num plano,
e na prática, geralmente pouco ou nenhum estiramento. Embora esses
formatos sejam aparentemente muito fáceis de produzir, há muitas
dificuldades práticas a serem superadas, para se obter os melhores
resultados.
MOLDAGEM EM CURVATURA SIMPLES SEM AQUECIMENTO
Consiste em um simples arqueamento ou curvatura da chapa, necessitando
observar apenas o raio mínimo necessário para a curvatura da mesma.
Na prática, esse raio é determinado em função da espessura, multiplicando-se
a espessura da chapa por 60 (R mínimo = E x 60).
"CRAZING" NA CHAPA DE ACRÍLICO
São fissuras que aparecem quando os esforços de tensão ultrapassam
os valores críticos. O "crazing" é um fenômeno característico dos
plásticos, aparecendo com maior freqüência no acrílico e no poliestireno.
Os agentes químicos também podem causar estas minúsculas rachaduras,
que, embora superficiais, podem aumentar através da chapa, diminuindo
sua resistência mecânica.
O fenômeno é progressivo através do tempo, ocorrendo mesmo sob baixas
tensões, mas apenas após longos períodos de sujeição a cargas.
O "Crazing" é atribuído tanto à despolimeração, quanto a liberação
de monômero livre residual que acompanha o polímero.
Certos tipos de adesivos e tintas contém solventes que podem provocar
o "Crazing" no acrílico após algum tempo de contato. Por isso, quando
se testam adesivos, tintas e solventes é preciso lembrar também
do comportamento do acrílico perante essas substâncias químicas.
NOTA
Este Boletim Técnico poderá ser alterado sem aviso prévio.
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