Injecção-compressão de elementos ópticos

As aplicações ópticas em materiais plásticos exigem elevada precisão. Mesmo os mais pequenos defeitos dão origem a rejeição. Entre as aplicações ópticas típicas podem referir-se os diferentes tipos de lentes para óculos, lupas e instrumentos ópticos, os elementos de transmissão de luz (sinais, painéis luminosos), lentes para lâmpadas e projectores e indicadores, lentes para orifícios ópticos, displays para telemóveis, sensores ópticos, etc.. demag optical1

A Sumitomo (SHI) Demag é parceira num projecto dirigido pelo Instituto de Plásticos de Lüdenscheid (Kunststoffinstitut Lüdenscheid), pelo ISK (Iserlohner Kunststoff-Technologie GmbH) e pela Universidade da Vestefália do Sul (Fachhochschule Südwestfalen) com o objectivo de melhorar as competências e procedimentos de produção de "elementos ópticos complexos" em materiais plásticos, utilizando máquinas de injecção totalmente eléctricas.

O processo de compressão permite influenciar as condições de produção e as propriedades dos "elementos ópticos". Para além da capacidade de influenciar significativamente as etapas de enchimento e de manutenção da pressão, a compressão permite melhorar  a qualidade dos produtos finais, e a repetibilidade do processo. Os estudos comparativos foram efectuados com uma máquina de injecção totalmente eléctrica IntElect e estão resumidos no artigo "Playing with Light" publicado pela revista Kunststoffe international 06/2010 (CLICAR PARA ACEDER AO ARTIGO). Para informação essencial sobre o processo de compressão, CLICAR AQUI.

Para garantir a qualidade do resultado final em aplicações ópticas, é necessário garantir, à partida, o adequado processamento da matéria-prima, incluindo a recepção, a inspecção e armazenagem. O material requer secagem nas condições adequadas de tempo e temperatura e é fortemente recomendado o controlo permanente da humidade residual. Os sistemas de dosagem e alimentação devem ser absolutamente à prova de poeiras e isentos de efeitos abrasivos nos dois sentidos (abrasão do material e abrasão dos componentes do equipamentos). Pode mesmo justificar-se a instalação de sistemas de despoeiramento. As características da alimentação, a consistência da dosagem e a ventilação podem ser melhoradas mantendo um nível de enchimento constante no depósito. Como princípio básico, o material deverá ter um itinerário o mais curto possível e a relação de alimentação das pellets não deve ser excessivamente elevada.

demag optical2 copy As unidades de plastificação, incluindo o cilindro, o sem-fim, o bloqueio de contra-fluxo e a respectiva protecção contra adesão e abrasão devem ser projectadas especificamente para aplicações ópticas. Nesta etapa são especialmente importantes a absorção de energia e as características de alimentação do material. Em muitos casos, as zonas de enchimento, compressão e dosagem devem ser optimizadas, ajustando o comprimento, a profundidade, o passo ou a relação de compressão. Como os materiais ópticos têm tendência para adesão, os aspectos relacionados com a adesão e a protecção contra desgaste são igualmente importantes. Os sistemas actuais oferecem várias opções para eliminar os resíduos de material e os chamados "pontos negros". Ainda assim, o bloqueio de contra-fluxo deve fechar muito rapidamente e de forma repetida, mesmo que o recuo do sem-fim seja mínimo ou mesmo nulo. Em muitos casos, as geometrias, secções transversais ou superfícies de aproximação são ajustadas em função da aplicação. Arestas afiadas, deflexões e "zonas mortas" devem ser absolutamente evitadas.
O design adequado do cilindro de plastificação é decisivo para a qualidade final. Parâmetros como quantidade injectada, utilização do curso, tempo de residência ou a pressão de injecção são especialmente importantes. A quantidade injectada é determinada pelo design ou pelas especificações do material. Estas devem ser usadas para seleccionar o tamanho do sem-fim de forma a que a utilização do curso seja idealmente entre 20 e 60 % ou, em casos extremos, não mais de 75 %. A pressão necessária para a injecção deve ser cuidadosamente considerada em elação com o design e configuração do sistema tendo em conta que os materiais transparentes têm quase sempre viscosidades elevadas. Do mesmo modo, também há que considerar a manutenção de pressão.

A área do molde deve estar limpa, livre de objectos desnecessários e o acesso a esta área deve limitar-se ao estritamente necessário. Em alguns casos, a área deve ser protegida com cabinas equipadas com fluxo laminar, de forma a preservar o estado limpo. Outra recomendação a considerar é a pintura anti-estática da máquina. Os componentes hidráulicos devem ser mantidos longe da área de moldação. As válvulas pneumáticas devem ter os filtros adequados. As mangueiras de termorregulação devem ser o mais curtas possível e garantir flexibilidade e segurança a altas temperaturas.

A escolha entre máquina hidráulica, eléctrica ou híbrida depende de vários factores, tais como a quantidade injectada, a geometria da peça e o consequente tempo de manutenção de pressão, o grau de precisão e o nível de limpeza exigidos. Geralmente, as máquinas totalmente eléctricas têm movimentos mais precisos e permitem movimentos paralelos de forma mais expedita. Este é um apecto essencial para os processos de compressão simultânea na unidade de fecho da máquina. Mais dependentes da transmissão de potência, as posições e aproximação são mantidas de forma mais precisa e estável. Por outro lado, há mais possibilidades de economizar energia nas etapas passivas, como é o caso da etapa de arrefecimento. No entanto, as máquinas eléctricas também têm uma potência instalada claramente mais elevada comparativamente às máquinas hidráulicas. A vantagem principal das máquinas com unidades de injecção com accionamentos óleo-hidráulicos é a sua capacidade para manter pressões elevadas, para além da maior capacidade de injecção, ue só pode ser assegurada por acumuladores hidráulicos. Em conclusão, faz sentido que a escolha da máquina de injecção seja tomada em função da peça a produzir.

Quando se processam materiais transparentes, há que explorar as possibilidades de reduçõ dos tempos mortos. A Sumitomo (SHI) Demag dá algumas indicações básicas:

– aquecer o sistema antes da primeira dosagem,
– permitir o pré-aquecimento do molde durante o tempo suficiente para obter uma distribuição homogénea da temperatura,
– aumentar a fluidez no cilindro de plastificação com o material a processar,
– inspeccionar a qualidade do material fundido antes de passar para o modo totalmente automático e continuar a fazer fluir o material se e na medida do necessário,
– usar apenas peças produzidas apenas depois de se ter atingido o equilíbrio térmico,
– evitar paragens e interrupções do processo,
– reduzir os tempos de interrupção,
– nas interrupções mais demoradas, reduzir a temperatura do cilindro ao valor especificado pelo fabricante,
– no arrefecimento para a temperatura ambiente, fluir o cilindro de plastificação e drenar completamente,
– na mudança de materiais, purgar com os agentes de limpeza adequados,
– nos períodos longos de produção, proceder à limpeza mecânica do cilindro, do sem-fim e do e do bloqueio de fluxo de retorno a intervalos regulares.

Entre as aplicações ópticas típicas podem referir-se os diferentes tipos de lentes para óculos, lupas e instrumentos ópticos, os elementos de transmissão de luz (sinais, painéis luminosos), lentes para lâmpadas e projectores e indicadores, lentes para orifícios ópticos, displays para telemóveis, sensores ópticos, etc..