Análise tridimensional de garrafas de PET bipartidas

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Simulações tridimensionais do processo de moldagem por injeção, estiramento e sopro de garrafas PET contendo espaços internos divididos são tratadas neste trabalho. Também foram executados ensaios de tração para se obter um modelo do material para esta simulação. Os resultados obtidos foram tomados como base para a adoção de um modelo viscoplástico apropriado, visando evitar o surgimento de áreas moldadas de forma incompleta.

A Moldagem por injeção, estiramento e sopro de garrafas de poli(tereftalato de etileno) (PET) envolve a injeção de pré-formas. Elas são aquecidas acima da temperatura de transição vítrea e são simultaneamente estiradas com uma haste, seguindo-se a introdução do sopro de ar sob alta pressão para a obtenção da garrafa com o formato desejado (figura 1). O processo permite minimizar espessura de parede dos frascos, sendo efetivo na produção de recipientes com excelentes propriedades mecânicas, elevada claridade, pureza e resistência química.

Nos últimos tempos vêm sendo desenvolvidos recipientes com uma parede de partição que divide seu interior em duas partes, conforme mostrado na figura 2. As características de tais recipientes permitem conter de fluidos distintos, sem que eles se misturem. No passado, isso era conseguido produzindo-se dois recipientes separadamente, que posteriormente eram unidos um ao outro. Contudo, essa abordagem implica altos custos de produção e de tempo de processamento. A produtividade melhorou com o desenvolvimento de um método capaz de fabricar garrafas de PET divididas da mesma forma como no processo convencional de moldagem por sopro a partir de pré-formas que possuem um parede interna de partição.

O objetivo deste estudo foi estabelecer um modelo adequado para a análise da moldagem do material a fim de prever as propriedades da peça moldada, incluindo a distribuição de espessuras de parede, para permitir um projeto otimizado baseado em simulação.

Já foram propostas equações capazes de expressar as propriedades da peça de PET moldada sob as condições do sopro. O modelo hiperelástico de Orden e Mooney-Rivlin era limitado para a previsão das características de endurecimento pela razão de deformação em comparação com o endurecimento por deformação, e o modelo viscoelástico não era suficiente para explicar o comportamento do PET. Por outro lado, o modelo viscohiperelástico, baseado em Mooney-Rivlin, era bem representado no caso da borracha, não apenas pela característica de endurecimento por deformação, como pelo endurecimento pela razão de deformação.

Em um estudo anterior foi constatado que o modelo viscoelastoplástico foi o mais efetivo para prever o comportamento do sopro no caso do PET amorfo. À medida que a equação adotada para o modelo de material se torna mais complexa, a precisão da previsão obtida aumenta. Contudo, o número de ensaios do material necessários para definir o modelo e seu nível de dificuldade também aumentam. Consequentemente, fica mais difícil aplicar o modelo de forma rápida na manufatura e na concepção do projeto.

Além disso, mesmo se o modelo for relativamente simples, é preciso que a análise da moldagem seja capaz de prever problemas durante o sopro. Neste estudo foram conduzidas simulações tridimensionais da moldagem por injeção, estiramento e sopro para o caso de garrafas de PET divididas internamente.

Para aplicar o modelo de material neste caso foram executados ensaios de tração, cujos resultados foram usados como base para a adoção de um modelo viscoplástico apropriado. Além disso, foi feita a previsão da distribuição inicial de temperaturas durante a execução da análise de transferência de calor, incluindo a ação da convenção e da radiação. A simulação da moldagem por injeção, estiramento e sopro foi feita com a aplicação dessa distribuição inicial de temperaturas na análise. Em seguida, os resultados da simulação foram estudados adotando-se quatro parâmetros de processo, ou seja, posição da fonte de calor, temperatura máxima, pressão máxima e taxa de aumento da pressão de sopro.

Fonte: http://www.arandanet.com.br/midiaonline/plastico_industrial/2015/junho/index.php

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Publicado em: 14/02/2017

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