Como escolher o TPE para moldagem por injeção: fatores-chave, seleção de materiais e considerações de processamento

No meu último post, eu passei por…o que é realmente o TPEé epor que ele derrete e se remodela como um plásticoem vez de curar como a borracha. Essa pergunta esclarece o que é o TPE. Mas não responde como escolher o grau adequado quando uma peça precisa passar por um molde real, numa linha de produção real, dentro de um prazo real.

Escolher o TPE para a moldagem por injeção começa pelo propósito da peça, e não pela ficha técnica do material. Alinhe a dureza, a fluidez e o comportamento térmico ao molde, ao ciclo de processamento e às condições de serviço. Quando essa combinação é acertada, a peça sai uniforme, resistente e pronta para a etapa seguinte.

Essa ideia — adequar o material à aplicação — está por trás de cada decisão que apresento a seguir. Ela também explica por que dois produtos fabricados com o "mesmo" grau de TPE podem apresentar desempenhos tão distintos logo após saírem da moldagem.

Por que o TPE é um material preferido para aplicações de moldagem por injeção?

Uma peça de plástico rígido trinca com a flexão repetida. Uma peça de borracha curada requer uma etapa de cura separada e não pode ser simplesmente retificada. Nenhuma das duas se adapta a todos os projetos que tenho em minha bancada.

O TPE é preferido para moldagem por injeção porque pode ser processado em equipamentos padrão de termoplásticos, dispensa a etapa de vulcanização e permite que um TPE macio se una diretamente a um plástico rígido em um único ciclo. Isso reduz o tempo de ciclo, elimina operações secundárias de montagem e possibilita que os rejeitos retornem ao processo, em vez de serem descartados.

A maioria das fábricas de plásticos já dispõe de equipamentos de moldagem por injeção. Um grau de TPE que pode ser processado nesses mesmos equipamentos elimina a necessidade de uma prensa para borracha ou de um forno de cura separados.Moldagem por dois temposPermite que uma fábrica una, em um único ciclo, uma alça rígida a um punho macio de TPE, em vez de montar duas peças manualmente posteriormente. Esse é um dos principais motivos pelos quais as equipes de interiores automotivos optam pelo TPE em vedações e manoplas: menos componentes, menos fixadores e menos pontos onde uma peça possa falhar. O reprocessamento também faz diferença. Corredores e peças rejeitadas frequentemente podem ser reintroduzidos no funil, desde que a especificação do material e o processo permitam, o que reduz o custo de material por peça. Na Yudahang, essa costuma ser a primeira pergunta que faço ao cliente: seu projeto realmente necessita de duas peças separadas, ou o TPE permite moldá‑las como uma só?

Quais propriedades você deve considerar ao selecionar pellets de TPE para moldagem por injeção?

A dureza, por si só, quase não revela como um grânulo de TPE se comportará uma vez inserido em sua matriz.

Ao selecionar pellets de TPE, verifique a dureza, a taxa de fluxo de fusão, a resistência à tração e ao rasgo, o encolhimento por compressão e a compatibilidade de adesão com o seu substrato. Cada uma dessas propriedades está associada a um modo de falha distinto; portanto, a falta de avaliação de qualquer uma delas costuma manifestar-se posteriormente na forma de uma reclamação de garantia, e não como um resultado de laboratório.

Eu agrupo essas propriedades em três categorias: toque, fluidez e adequação. O toque abrange a dureza e a elasticidade, que determinam como a peça se comporta ao ser manuseada ou sob uma vedação. A fluidez abrangetaxa de fluxo de fusãoe a viscosidade, que determinam se o pelete preenche uma parede fina ou um canal longo sem falhas de enchimento. As coberturas de encaixe conferem adesão, resistência química edeflexão por compressão, que determinam se a peça continua funcionando após meses em operação no campo, e não apenas logo após sair do molde. Eis como costumo detalhar isso para o cliente:

Como o processo de moldagem por injeção de TPE afeta a qualidade do produto?

Duas fábricas podem processar o mesmo grau de TPE e, mesmo assim, obter peças muito diferentes.

O processo de moldagem por injeção influencia a qualidade dos produtos de TPE por meio da temperatura do material fundido, da velocidade de injeção, da pressão de compactação e do tempo de resfriamento. Se esses parâmetros forem definidos incorretamente, mesmo um grau de TPE bem selecionado pode apresentar deformações, depressões ou fissuras na região da entrada de molde.

Uma temperatura de fusão demasiado baixa deixa o material insuficientemente plastificado, resultando em preenchimento deficiente e na formação de linhas de fluxo na superfície. Já se for excessivamente alta, o material pode sofrer degradação, comprometendo a resistência ao rasgo justamente onde a peça mais precisa dela. A velocidade de injeção influencia a forma como a frente de fusão preenche a cavidade; se for muito rápida, pode aprisionar ar e deixar marcas de queimadura próximo às ventilações. A pressão e o tempo de compactação controlam os afundamentos e a estabilidade dimensional após o resfriamento da peça. O tempo de resfriamento costuma ser o primeiro fator que uma fábrica reduz para acelerar o ciclo, mas uma peça retirada prematuramente ainda pode apresentar deformações ao sair do molde. Eu considero o molde e o processo parte integrante da escolha do material, e não etapas separadas que ocorrem posteriormente. Mesmo um excelente grau de TPE aplicado em um processo inadequado continuará a produzir uma peça de qualidade inferior.

Quais são os problemas mais comuns na moldagem por injeção de TPE e como eles podem ser resolvidos?

Pequenos defeitos, flash e marcas de retração aparecem em quase todas as linhas de produção de TPE em algum momento.

ComumMoldagem por injeção de TPEOs problemas incluem falhas de preenchimento, flash, marcas de retração e aderência insuficiente em peças sobremoldadas. A maioria deles remonta a um descompasso no fluxo do material fundido, a uma temperatura inadequada do molde ou a um substrato que nunca foi testado quanto à adesão desde o início.

Pequenos defeitos de preenchimento geralmente indicam que a taxa de fluxo do material fundido é insuficiente para a espessura da parede, ou que a velocidade e a pressão de injeção foram definidas de forma excessivamente conservadora para aquela geometria. Rebarbas sinalizam um molde que não está fechando com suficiente firmeza diante da viscosidade do material àquela temperatura. Marcas de encolhimento remontam a uma pressão de compactação fraca ou a uma seção de parede demasiado espessa, incapaz de resfriar de maneira uniforme. Já as falhas de aderência em peças sobremoldadas constituem o problema mais complexo: a energia superficial do substrato, a temperatura do molde e a escolha inadequada da família química do TPE podem todos provocar o descolamento de uma camada de aderência macia sobre uma base rígida. Em minhas próprias análises de falhas, verifico conjuntamente o material e o processo antes de atribuir a culpa exclusivamente a um deles. Na maioria das vezes, a solução é menos drástica do que uma substituição completa do material; um ajuste na temperatura do molde ou um pequeno acréscimo no tempo de compactação resolve mais problemas do que se imagina.

Conclusão

Escolher o certoTPEPara a moldagem por injeção, não se trata de uma decisão isolada. Significa alinhar as propriedades do material, o projeto do molde e as condições de processo à função real da peça, desde o primeiro ciclo na linha de produção até anos de operação em campo.

Referências

1. Osswald, T. A., e Turng, L.-S. (Orgs.).Manual de Moldagem por Injeção, 3ª edição. Hanser Publishers, 2008.
2. Drobny, J. G.Manual de Elastômeros Termoplásticos, 2ª edição. Elsevier, 2014.
3. Holden, G., Kricheldorf, H. R., e Quirk, R. P. (Orgs.).Elastômeros termoplásticos, 3ª edição. Hanser Publishers, 2004.
4. Bhowmick, A. K., e Stephens, H. L. (Orgs.).Manual de Elastômeros, 2ª edição. CRC Press, 2000.
5. ASTM International.ASTM D395-18: Métodos de ensaio padrão para propriedades dos elastômeros — Ajuste por compressão.
6. Rosato, D. V., e Rosato, M. G.Manual de Moldagem por Injeção. Springer, 2000.