Baixe Apresenta: Acrílico, do começo ao fim. e outras Notas de estudo em PDF para Design, somente na Docsity! Instituto Nacional para Desenvolvimento do Acrílico Apresenta: Acrílico, do começo ao fin. - 2 - ÍNDICE INTRODUÇÃO AO ACRÍLICO 3 HISTÓRICO 5 OBTENÇÃO DO ACRÍLICO 6 CARACTERÍSTICAS DO ACRÍLICO 10 NORMAS PARA CHAPAS ACRÍLICAS 16 ARMAZENAGEM E LAY OUT DA OFICINA 17 USINAGEM E CORTE 18 AUTOMAÇÃO NO PROCESSAMENTO 24 ACABAMENTOS 27 LIXAMENTO 28 POLIMENTO 29 MOLDAGEM 30 COLAGEM 33 DECORAÇÃO 40 CONSERVAÇÃO DE PEÇAS ACRÍLICAS 41 - 5 - HISTÓRICO Apesar dos monômeros acrílicos serem conhecidos desde 1843, sua expansão começou a ocorrer somente em 1901 com os estudos realizados na Alemanha pelo Dr. Otto Rohm. Em 1927 a Rohm & Haas produziu industrialmente o primeiro polímero acrílico (polimetil acrilato) sob o nome de “acrilóide” e “plexigum”, o qual foi vendido com uma solução do polímero em solvente orgânico e foi usado principalmente em lacas e formulações para revestimentos superficiais. Em 1932, o inglês J. W. C. Crawford da ICI desenvolveu um método simples e econômico de se obter o metil metacrilato, enquanto que, seu companheiro, Rowland Hill estudava em profundidade a polimerização deste monômero. Atualmente, essa classe de polímeros é representada por inúmeros materiais, sendo o poli (metilmetacrilato) para plásticos e tintas e as fibras de poliacrilonitrila para uso têxtil os que apresentam maior interesse comercial. Comercialmente, o poli (metilmetacrilato) é fornecido na forma de chapas e de grânulos ou pó para moldagem o qual é moldado pelas técnicas convencionais de transformação dos termoplásticos. - 6 - ACRÍLICO = METACRILATO DE METILA O acrílico é um polímero (poli = muitas; mero = partes), pois é constituído de grandes moléculas formadas por muitas unidades químicas (mero) que se repetem. Pertence a família dos termoplásticos devido à possibilidade de conformá-lo com a aplicação de calor ou solvente. POLIMERIZAÇÃO DO MONÔMERO O metacrilato de metila pode ser facilmente polimerizado pelas técnicas de polimerização em massa, solução, suspensão e emulsão. Obtenção do “XAROPE” POLI MERO UNIDAD E DE MUI MMA Destilado e filtrado Solução com aditivos (iniciador, plastificantes) REATOR PRÉ- POLIMERIZAÇÃO TANQUE FILTRO Nitrogênio Condensado “ XAROPE ‘ ACRÍLICO OU PRÉ-POLÍMERO - 7 - Comercialmente, a técnica mais empregada é a de polimerização em massa, pois possibilita a obtenção direta do produto desejado. Um exemplo típico da utilização desta técnica seria a fabricação das chapas fundidas ou “cast”. Obtenção das Chapas Acrílicas Processo de Fundição ou “Cast” O xarope acrílico é vazado entre duas placas de vidro e polimerizado em autoclaves, tanques de água quente ou estufas. Em autoclaves, a polimerização se dá a uma temperatura de 90 ºC, com pressão de 5 Kgf /cm2, enquanto que nos tanques e estufas a temperatura atinge 70 ºC à pressão atmosférica. MONÔMERO – MMA (Liquido Fino) PRÉ-POLÍMERO: pPMMA (Liquido Viscoso) POLÍMERO PMMA = CHAPAS, TARUGOS, BLOCOS Catalisador e Calor - 10 - CARACTERÍSTICAS DO ACRÍLICO As chapas de acrílico se destacam entre outros materiais graças às suas qualidades e propriedades excepcionais, responsáveis pela ampla variedade de aplicações - dos materiais de construção até artigos domésticos, displays, luminosos, fachadas e outros. Propriedades - Transparência: as chapas "cristais" são mais transparentes que o vidro; - Resistência a intempéries sob qualquer clima; - Absorção de água: com 2 a 100% de umidade relativa, apresenta aumento dimensional de no máximo 0,35%; - Resistência à abrasão comparável à do alumínio; - Peso: densidade relativa de 1.19 g/cm3. Uma chapa de 2 m2 por 3 mm de espessura pesa aproximadamente 7, 26 kg; - Higiene: segurança total quando em contato com alimentos; - Resistência química: boa aos produtos químicos mais comuns; - Quebra: boa resistência, sem tendência à fragmentação; - Queima: semelhante à madeira dura, mas sem produzir fumaça. Vantagens O acrílico é um dos materiais mais versáteis, com utilização em diversos tipos de trabalho - objetos decorativos, brindes, fachadas, luminosos - e na construção civil, principalmente em coberturas, domos, protetores acústicos, parapeitos de sacadas etc. Suas principais vantagens são: • Durabilidade: cerca de 10 anos resistindo a sol, chuvas, tempestades e todo tipo de intempérie; • Variedade: você encontra as chapas de acrílico em inúmeras cores e espessuras, que permitem diferentes formas de moldagem; • Maior difusão de luz, flexibilidade e transparência: você valoriza suas fachadas, luminosos e coberturas; • Garantia contra o amarelado do tempo: o acrílico mantém as cores originais e a transparência, por ser protegido contra os raios solares UV. Comparações • Cristalino, transparente, atingindo 92% de transmissão de luz; • Duro, rígido e resistente; • Excelente resistência à radiação UV e às intempéries; • Boa resistência química; • Excelente moldabilidade na termoformagem; • Infinitas possibilidades de cores (transparentes, translúcidas e opacas); • Limitada resistência a solventes; • Baixa resistência à fadiga; - 11 - • Inflamável, porém com baixa emissão de fumaça quando queimado; • Baixa resistência a álcool; • Baixa resistência a abrasão, porém quando riscado é plenamente recuperado por polimento; • Atóxico: segurança total quando em contato com alimentos; • Boa resistência à quebra, sem tendência à fragmentação; • Absorção de água: Retém cerca de 2% de umidade e com essa absorção existe um aumento dimensional de no máximo 0,35%; Dados Comparativos entre as chapas Fundidas e Chapas Extrusadas PROPRIEDADES 1. FÍSICAS E ÓTICAS CHAPAS CAST EXTRUSADAS Densidade ISO 1183 - A, C ou D g/cm³ Absorção de água (após 24 hs a 23°C) ISO 62-1 % Índice de refração ISO 489-A nD Transmitância luminosa total (p/ cristal) ISO 13468-1 % 2. MECÂNICAS Resistência à tração ISO 527 MPa min. 70 min. 60 Resistência à flexão ISO 178 MPa 110 110 a 115 Resistência ao impacto Charpy ISO 179/1fU KJ/m2 min. 13 min. 8 Dureza Rockwell ISO 2039-2 Escala M 100 90 a 95 3. TÉRMICAS Temperatura de amolecimento Vicat ISO 306 - B50 °C min. 105 min. 88 Temperatura de deflexão sobre carga ISO 75-2 / A °C 98 80 A 101 Coeficiente de expansão linear ISO 11359-2 K -1 Variação dimensional em temperatura elevada (contração) Anexo A da Norma NBR 7823-1 (para Cast ) % máx. 2,5 de 10 a 20 % (depende da espessura ) MÉTODO DE ENSAIO UNIDADE VALORES 1,19 0,5 1,49 min. 90 Obs: informações definidas nas normas NBR ISO 7823-1 e 7823-2 7 x 10-5 Comparação entre chapas ‘cast’ x extrusadas As chapas extrusadas podem substituir as chapas fundidas ou “cast” em numerosas situações. No entanto, ao efetuar a escolha de um tipo de chapa, seja qual for a aplicação desejada, torna-se importante considerar tanto as condições de trabalho que a chapa estará submetida na utilização final quanto ao método de processamento para transformar a chapa em artigo final, assim como o custo envolvido. Usualmente a chapa extrusada é uma opção adequada quando se deseja otimizar a relação custo-benefício, aliada a uma menor variação de espessura em relação às chapas “cast”. As chapas extrusadas podem ser encontradas comercialmente com espessuras que variam entre 1,5 a 20 mm, conforme pode ser demonstrado na tabela abaixo. Convém salientar a menor resistência térmica, química e ao impacto, bem como uma menor viscosidade e memória do polímero fundido, comparativamente às chapas fundidas de mesma espessura. Estas propriedades são resultantes principalmente do menor peso molecular do PMMA empregado no processo de extrusão, comparativamente à - 12 - polimerização a partir do monômero durante o processo de fabricação das chapas “cast”, bem como à maior orientação molecular resultante do fluxo através da matriz da extrusora. As ferramentas usadas para processamento das chapas extrusadas devem utilizar velocidades de corte e perfuração em torno de 20% inferior àquelas utilizadas para chapas “cast”, visando não “grudar” na chapa. O ideal é refrigerar a ferramenta com ar comprimido, testando o processo antes de partir para produção do artigo final. Cuidados durante o polimento também se fazem necessários para não exercer pressão demasiada contra os rolos de polimento, de forma a não aquecer demasiadamente a chapa. O processo de colagem é similar ao das chapas “cast”, porém, os componentes da cola não devem atacar a chapa extrusada, sendo necessária portanto uma cola específica. Filmes estiráveis ou encolhíveis de PVC podem atacar as chapas acrílicas, tanto “cast” quanto extrusadas, gerando fissuras e perda de brilho superficial. Assim como acontece com todos os termoplásticos, tanto as chapas “cast” quanto as chapas extrusadas possuem resistência a tração e alongamento em função da temperatura, variando de cerca de 70 MPa e 5% a 20°C a cerca de 25 MPa e 23% a 80°C. A resistência das chapas extrusadas às intempéries é similar às chapas “cast”, para formulações similares, sendo superior aos demais materiais poliméricos, inclusive policarbonato. Isso pode ser claramente constatado através da transmitância das chapas acrílicas após 10 anos de exposição, atingindo cerca de 90%, com base no valor inicial de 92%. Outro aspecto comum entre os dois tipos de chapas acrílicas é quanto a reciclabilidade. As aparas das chapas extrusadas podem ser moídas e realimentar a extrusora, enquanto que as aparas das chapas “cast” podem ser destiladas, regenerando-se e obtendo-se novamente o monômero. A quantidade de reciclados nas chapas extrusadas varia em função das propriedades e exigências de qualidade do produto final reciclado. Usualmente valores de até 10% de reciclados não afetam significativamente as propriedades das chapas. Comparativo entre Chapas Fundidas Originais x Recicladas Atenção especial deve ser dada às chapas recicladas, pois são oferecidas com propriedades semelhantes às chapas de acrílico “virgens” ou originais, ou seja, aquelas produzidas com 100% de Metacrilato de Metila (MMA). Análises mais sérias demonstram propriedades extremamente diferentes entre os dois produtos, que são reveladas na tabela abaixo: - 15 - MÉTODO ASTM Cast Extrusadas Temperatura de auto-ignição D 1929 490 °C 455 °C Taxa de queima (para chapas de 3 mm espessura) Densidade da fumaça D 2843 10,3% 4,8% VALORESPROPRIEDADES D 635 30 mm/min 25 mm/min Variedades de Chapas Há uma grande variedade de chapas acrílicas no mercado: • Variedades de tamanhos e espessuras, de 1,0 x 1,0 m até 3,0 x 2,0 m • Superfícies lisas ou trabalhadas; • Cores transparentes, translúcidas e opacas; • Opacas de várias densidades, visando difusão de luz; • Grande espectro de fumes; • Chapas decoradas, específicas para aplicações especiais. Espesuras (mm) 1,0 2,0 2,4 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 9,0 10,0 12,0 15,0 18,0 20,0 24,0 1000 x 1000 1,2 2,4 2,9 3,6 4,8 6,0 7,1 9,5 10,7 11,9 14,3 17,9 21,4 23,8 28,6 1000 x 2000 4,8 5,7 7,1 9,5 11,9 14,3 19,0 21,4 23,8 28,6 35,7 42,8 - - 1200 x 2100 6,0 7,2 9,0 12,0 15,0 18,0 24,0 27,0 30,0 36,0 45,0 54,0 60,0 72,0 1220 x 2440 8,5 10,6 14,2 17,7 21,3 28,3 31,9 35,4 42,5 53,1 63,8 70,9 85,0 1350 x 1850 7,1 8,9 11,9 14,9 17,8 23,8 26,8 29,7 35,7 44,6 53,5 - - 1500 x 2500 - - 13,4 17,9 22,3 26,8 35,7 40,2 44,6 53,6 - - - - 2000 x 2000 - - 14,3 19,0 23,8 28,6 38,1 48,8 47,6 57,1 71,4 85,7 - - 2000 x 3000 - - - 28,6 35,7 42,8 57,1 64,3 71,4 85,7 - - - - Tolerância da 0,5 0,6 0,64 0,7 0,8 0,9 1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,9 2,2 2,4 2,8 espessura (+/- mm) Conforme norma NBR-ISO 7823-1 TAMANHOS E PESOS DE CHAPAS ACRÍLICAS FUNDIDAS OU "CAST" Dimensões (mm) 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00 6,00 8,00 9,00 10,00 12,00 15,00 18,00 20,00 1000 x 2000 4,90 5,95 7,14 9,52 11,90 14,28 19,04 21,42 23,80 28,56 35,70 42,84 47,60 2000 x 2000 9,80 11,90 14,28 19,04 23,80 28,56 38,08 48,84 47,60 57,12 71,40 85,68 95,20 2050 x 3050 18,60 22,32 29,76 37,20 44,64 59,52 66,96 74,40 89,28 111,61 133,93 148,81 Tolerância da espessura (mm) Conforme norma NBR ISO 7823-2 Espessuras (mm) Dimensões (mm) TABELA DE TAMANHOS E PESOS DE CHAPAS ACRÍLICAS EXTRUSADAS +/- 10% +/- 5% - 16 - NORMAS PARA CHAPAS ACRÍLICAS As chapas acrílicas foram normalizadas no Brasil em maio de 2002 pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), com base em normas internacionais ISO - International Standard Organization. As duas normas são: NBR-ISO 7823-1: Chapas de poli (metacrilato de metila) - PMMA: Tipos, dimensões e características - Chapas Fundidas (Cast) NBR-ISO 7823-2: Chapas de poli (metacrilato de metila) - PMMA: Tipos, dimensões e características - Chapas Extrusadas, calandradas Dentre os diversos parâmetros normalizados, um dos mais importantes refere- se à variação de espessura das chapas acrílicas, definidas de acordo com o processo de produção e com a espessura nominal: Chapas fundidas ou “Cast” Espessuras entre 2,0 a 25 mm, a variação é definida pela fórmula: Variação = +/- (0,4 + 0,1 e) e = espessura nominal, medida em mm. Extrusadas: Espessuras entre 1,5 a 2,5 mm - variação admissível: +/- 10 Espessuras entre 3,0 a 12,0 mm - variação admissível: +/- 5% Para melhor entendimento na compra de chapas acrílicas, sugerimos adquirir as normas diretamente na ABNT: www.abntdigital.com.br - 17 - ARMAZENAGEM E PREPARAÇÃO As chapas acrílicas devem ser estocadas embaladas com o filme protetor original, apoiadas pelas bordas em cavaletes com base ligeiramente inclinada. Esta armazenagem proporciona apoio adequado e evita danos durante a retirada. Empilhamento horizontal não é recomendável pois dificulta a retirada e, dependendo das partículas entre chapas, pode danificar as superfícies. Muito importante também é evitar a formação de "barrigas" que provoquem empenamento acentuado. O filme protetor impede danos à superfície das chapas durante o manuseio e transporte. Deve ser mantido o maior tempo possível, inclusive no corte e lixamento, protegendo contra riscos. O filme deve ser previamente retirado somente nas operações que exijam pré-aquecimento da chapa. LAY OUT DA OFICINA O arranjo físico e os equipamentos da oficina dependerão do tipo e volume de trabalho a ser realizado. Ao elaborar o arranjo físico, será importante ter em mente o seqüencial normal de operações: serrar, furar, lixar e polir. A forma ideal, é que cada operação deverá ser separadas da outras com divisórias ou ambientes, para não haver propagação dos fragmentos, cavacos e poeira. O equipamento deve ser instalado de modo a permitir fácil acesso de todos os lados, facilitando a limpeza e remoção dos fragmentos do material trabalhado. Sempre que possível, deverá ser instalado em cada máquina um equipamento adequado para a aspiração do pó. Os principais equipamentos/ferramentas e dispositivos utilizados para trabalhos com chapas de acrílico são: • Serras circulares (para cortes retos) e serras de fita (para cortes curvos) • Furadeira de bancada e furadeira manual • Tupia, Fresadora e Torno • Lixadeira e Desempenadeira • Politriz • Pantógrafo • Máquina de Corte e Gravação a Laser • Fresa CNC – “Router” • Dobradeira • Forno ou estufa • Morsa e Grampos tipo sargento - 20 - Serras Circulares Essas serras são as mesmas que cortam madeira ou alumínio, havendo então a necessidade de uma afiação especial dos dentes da serra, de maneira a torná-la mais sensível e apropriada ao corte de chapas acrílicas. As serras circulares devem ter lâminas rebaixadas ou possuir uma leve angulação para ajudar a eliminação da serragem, visando impedir agarramento e evitar superaquecimento. A lâmina deve correr com exatidão e as serras fixas deverão ser presas lateralmente na máquina, após o ajuste e a afiação, para garantir que todos os dentes estejam em alinhamento correto. Para trabalhos simples, são usadas lâminas de serra de aço rápido, afiadas mecanicamente. O número de dentes por centímetro dependerá da espessura da chapa a ser cortada, variando de 3 a 4 dentes / cm, para chapa de 3,0 a 12 mm; e de 1 a 2 dentes por cm para chapas com espessura acima de 12 mm. A velocidade periférica deverá ser da ordem de 3000 m/min ou pouco mais. Uma lamina de 25 cm (10 polegadas) de diâmetro deverá girar a cerca de 4000 r.p.m. Deve-se dispor de energia suficiente no motor para garantir que não haja redução de velocidade durante o corte. Por exemplo, com um disco de serra de 25 cm de diâmetro, deverá ser usado um motor de pelo menos 2 KW (3 HP). Para produções em grande escala, há uma serie de vantagens no uso de ferramentas com pastilhas de carboneto de tungstênio para cortar chapas e blocos de acrílico. Este tipo de lamina confere um acabamento superior nas bordas das chapas, além de maior velocidade de operação, ao contrario do que ocorre com uma serra de aço rápido. Quando ocorre um lascamento da borda de uma chapa ao se empregar uma lamina de serra com dentes de carboneto de tungstênio, geralmente trata-se de uma indicação da necessidade de re-afiação. Essas lâminas são caras, porém, sua vida útil é longa e a redução do período de manutenção justifica o custo inicial mais elevado. Para uso geral, recomenda-se uma serra com 15 cm de diâmetro (6 polegadas), tendo um dente por cm e dando uma largura de corte de aproximadamente 2 mm. A alimentação deverá ser ajustada de tal modo que o lascamento não ocorra na borda (quanto mais rápida a alimentação, maior será a possibilidade de lascamento). A altura da lamina deve ser regulada para que seja pouco superior à espessura da chapa cortada. Geralmente, não é necessário o resfriamento, mas é de grande vantagem soprar ar comprimido no ponto de corte a fim de esfriar a lâmina, eliminar os fragmentos e cavacos de material acrílico e impedir a colagem do material nos dentes da serra. Os pigmentos empregados para dar cor às chapas provocarão maior desgaste nas serras, perdendo o corte mais rapidamente do que com material transparente. Também nesses casos, as serras com dentes de carbeto de tungstênio terão maior durabilidade. - 21 - Serra circular Serra de fita Serras de Fita Do mesmo tipo que a usadas para metais leves e marcenaria, as serras de fita devem apresentar tamanho original de 2,77 metros quando abertas, assim como devem atingir velocidade tangencial de cerca de 3.000 metros / minuto. Para chapas de espessuras de 3,0 a 12 mm, recomenda-se lâminas que tenham 4 a 5 dentes / cm. Para chapas mais finas, de 6 a 8 dentes / cm e para chapas mais grossas ou blocos, 1 ½ a 2 dentes / cm. Para qualquer espessura de material, as guias devem ser mantidas próximas da serra a fim de reduzir a tendência à torção da lâmina. Isto garante o corte reto e vida mais longa para a lâmina. O ar comprimido deve ser dirigido para o ponto de contato, a fim de esfriar a chapa de acrílico e a lâmina, assim como limpar os fragmentos do acrílico. Serras Portáteis As serras portáteis são usadas para cortar formas pequenas ou complicadas, utilizando-se lâminas de 5 a 6 dentes por cm. As serras podem ser seguras com as mãos ou montadas sob a parte inferior de uma mesa, estando a chapa firmemente presa.O corte deverá ser iniciado num orifício feito com uma broca, ligeiramente maior que a largura da lâmina e a lâmina deverá estar parada antes de ser removida da incisão feita pela serra. As serras tipo “tico-tico” de bancada são adequadas para cortar letras ou outras formas detalhadas. Furadeiras Elétrica ou de Bancada É uma ferramenta que possui brocas, e são as mesmas utilizadas para furar madeira ou metais macios. Deve-se utilizar brocas helicoidais normais para furação das chapas acrílicas, porém, o uso de brocas de espiral espaçada, com sulcos largos e polidos darão um melhor rendimento. É importante salientar que durante os processos de usinagem e furação deve- se reduzir o calor produzido na operação, tanto nos cortes grosseiros, como nos cortes mais delicados, objetivando-se obter um artigo perfeito e livre de tensões. Quanto mais livre de tensões o objeto estiver, menor será a tendência de ocorrer fissuras posteriores. - 22 - É aconselhável, ao se furar uma chapa, alimentá-la manualmente, a fim de que os cavacos possam ser removidos freqüentemente, impedindo-os de aderirem à chapa. A broca deve girar com exatidão e apoio total no lado inferior da chapa, recomendando-se fixá-la à mesa ou prendê-la em gabaritos adequados. A velocidade da broca dependerá de seu diâmetro, do tipo de acabamento e precisão requeridos e das condições sob as quais o material será perfurado. As velocidades de furação aproximadas são as seguintes: - 1,5 mm (1/16 pol.) diâmetro - 7.000 r.p.m. - 6,0 mm (1/4 pol.) diâmetro - 1.800 r.p.m. - 12,0 mm (1/2 pol.) diâmetro - 900 r.p.m. Obs.: as relações entre diâmetro da rosca e rotação visam proporcionar a mesma velocidade periférica para cada caso. As brocas devem estar sempre bem afiadas, com inclinação zero e um ângulo de 130º entre o gume e a broca cortante. Torno As chapas acrílicas podem ser usinadas em tornos para madeira ou para metais. A refrigeração deve ser de particular importância no torneamento desse material com tolerâncias precisas e com tendência ao agrupamento dos cavacos. A afiação e acabamento corretos da ferramenta do torno são vitais para a obtenção de um trabalho perfeito. A ferramenta deverá ser afiada com um ângulo de incidência de zero, e de saída de 15 a 20 º, e é importante que a ponta da ferramenta seja afiada para obtenção um fio agudo, finamente acabado. Ferramentas de aço rápido são preferíveis a ferramentas com pastilhas de carboneto de tungstênio, visto que a fina granulação das primeiras permite que o fio aguçado requerido seja produzido em rebolos e pedras de afiar comuns. A velocidade do corte no torneamento de chapas acrílicas não é crítica, entretanto o operador deve estar ciente da necessidade de constante resfriamento. Para o desbaste, velocidades de corte de 90 a 150 m/min são comuns, contudo, velocidades de até 300 m/min são possíveis de conseguir se for usado o resfriamento com liquido de pressão. Velocidades de corte mais baixas, de 15 a 30 m/min são usadas para a produção de um acabamento superficial fino. O acabamento também depende da habilidade do operador em preparar a ferramenta de corte e das condições do torno, que não deverá apresentar vibrações. - 25 - Afiação Todas as ferramentas devem ser mantidas bem afiadas, dando-se especial atenção aos ângulos de incidência. Ao afiar ferramentas, é preferível prendê- las a um dispositivo ou gabarito, ao invés de calcular visualmente os ângulos. Em geral, todas as ferramentas de corte e usinagem deverão ter um ângulo de incidência de zero ou ligeiramente negativa, visto que isto produz uma superfície mais lisa e uniforme do que os tipos mais tradicionais de ferramentas usadas para metais leves. Estes ângulos são os mais adequados para a saia ou eliminação de cavacos. AUTOMAÇÃO NO PROCESSAMENTO DE CHAPAS Atualmente existem métodos muito eficientes de corte utilizando-se equipamentos não convencionais, como os relacionados a seguir: Sistema de Manufatura com Controle Numérico, para Gravação, Fresamento, Recortes e Modelagem (CNC - tipo “ROUTER”) Este equipamento é simples de operar, com uma boa relação de custo / beneficio, possuindo também um controle eletrônico via computador. Auxilia na fabricação de peças para sinalização, modelação, prototipagem, ferramentaria leve, fabricação de móveis e objetos em geral. Possui um software próprio, entretanto recebe arquivos somente com extensão EPS. Os trabalhos podem ser feitos em Software Corel Draw ou Auto Cad sempre convertidos em curvas ou vetorizado e salvos em EPS. Este processo necessita de retrabalho de lixamento e polimento nas bordas para melhor apresentação das peças trabalhadas. - 26 - Corte a Laser O corte a laser é uma técnica amplamente usada na indústria e tem como características principais: - Alta precisão no corte. - Flexibilidade na manufatura. - Alta capacidade de produção com conseqüente redução de custos. - Possibilidades de cortes retos, curvos e complexos. Com um dispositivo laser é possível cortar, soldar, gravar e desbastar superfícies de até 30 mm de espessura, devido a concentração de energia em um só ponto e a geração de calor é limitada a uma zona restrita da chapa, evitando deformação por calor e alterações estruturais no material. Pode-se obter cortes delicados com cantos precisos, o que é recomendado para peças de acrílico com formas complexas. Corte a laser não gera rebarbas, pois as chapas não sofrem aquecimento por fricção. Neste tipo de corte, as bordas não necessitam da operação de lixamento, porém, para melhor acabamento final as bordas podem ser polidas. Canhão de raios laser - 27 - ACABAMENTOS Ë essencial a operação de acabamento nas bordas das chapas de acrílico quando furada, serrada, gravada e usinada. Caso a superfície da chapas seja riscada durante a usinagem, pode-se restaurá-la com as operações de lixamento e polimento. Embora o polimento possa restaurar razoavelmente bem a superfície das chapas acrílicas, o melhor será evitar essa operação. Para isso o filme protetor da chapa deve ser mantido durante as operações de usinagem, impedindo que se arranhe a superfície original. As operações de acabamento de chapas acrílicas seguem princípios idênticos aos usados com outros materiais. Marcas de usinagem ou riscos profundos na superfície devem ser primeiramente removidos com lixa de grana fina para em seguida se fazer o polimento. As operações de acabamento devem ser escolhidas em função do tipo de trabalho a executar e da natureza do acabamento requerido. Nunca deve ser negligenciada as condições de limpeza do ambiente e do trabalho que se realiza. A obtenção de um acabamento de alta qualidade exige paciência e sensibilidade do operador. A cada estagio das operações a superfície das chapas acrílicas devem estar sempre limpas, removendo-se qualquer abrasivo aderente ou excesso das ceras polidoras. Acabamentos Superficiais Uma das principais propriedades do acrílico é sua superfície brilhante revelando excelente qualidade ótica e transparência. Porém, quando em contato com determinados produtos, como álcool ou tiner, as chapas podem formar fissuras internas ou “crazing”, devido à degradação das cadeias moleculares. Outra grande vantagem do acrílico, que o diferencia de outros produtos, é a possibilidade de eliminar riscos da superfície com simples processos de lixamento e polimento. São processos baratos e efetivos e podem ser repetidos várias vezes, retomando-se a qualidade original da superfície. São as seguintes as fase do acabamento: • Lixamento • Raspagem • Polimento • Limpeza - 30 - MOLDAGEM Chapas acrílicas são termoplásticos rígidos e quando aquecidas a temperaturas relativamente altas e há um tempo adequado podem adquirir diferentes formas, pois tornam-se maleáveis. Ao resfriarem recuperam sua rigidez e conservam o formato aplicado durante a moldagem. Podem ser reaquecidas e novamente modeladas no formato desejado. Os custos de equipamentos e moldes são relativamente baixos, podendo-se conseguir formas bi ou tridimensionais, através de uma ampla variedade de processos. As chapas acrílicas são aquecidas em fornos ou estufa, e quando suficientemente quentes são transferidas para o molde. O filme protetor das chapas devem ser removidos antes da moldagem. A faixa de temperatura para moldagem das chapas fundidas ou “cast” deve ser entre 165 a 190° C, quando se torna maleável e pode ser moldada. A faixa de temperatura de moldagem para chapas acrílicas extrusadas deve ser entre 150 a 170°C. Temperaturas mais baixas provocam tensões internas nas chapas, gerando fissuras e rachaduras, enquanto que temperaturas mais altas do que as recomendadas produzem bolhas ou marcas dos moldes utilizados. Durante a moldagem, as peças devem ser mantidas nos moldes até que esfriem a cerca de 60º C ou menos. Tempo de Moldagem para chapas acrílicas: PROPRIEDADES TÉRMICAS E MOLDAGEM VALORES Temperatura de moldagem de chapas "cast" 165 a 190 ºC Tempo de aquecimento em estufa de chapas "cast" 3 a 4 min / mm Temperatura de moldagem de chapas extrusadas 150 A 170 ºC Tempo de aquecimento em estufa de chapas extrusadas 2,5 a 3 min / mm Temperatura de uso contínuo das chapas - 40 a 80 ºC Condutividade térmica 0,18 W/m ºC Auto ignição Acima de 490 ºC Flamabilidade (taxa de queima: mm / min) 25 - 31 - Equipamentos para Moldagem e Processos Dobradeira com Resistência Trata-se de uma mesa de cerâmica com um canal transversal e resistência para aquecimento, com o objetivo de aquecer uma faixa estreita da chapa acrílica na localização desejada e utilizadas unicamente para dobragem em linha reta. É importante que a resistência produza um calor uniforme ao longo do comprimento. As chapas devem ser posicionadas além de 6 mm das resistências e caso a chapa supere espessura de 3 mm, é conveniente colocar resistências em ambos os lados. Vários desses aquecedores podem ser usados, lado a lado, permitindo executar, simultaneamente, diversas dobras. A energia necessária é da ordem de 850 W /m. Forno de Gás com Circulação Forçada de Ar Proporciona calor uniforme e temperatura constante, praticamente sem riscos de sobre-aquecimento das chapas. Deve atingir pelo menos 170º. e seu tamanho é relativo à dimensão do trabalho requerido. Sua função é amolecer a chapa por aquecimento para obtenção de moldagem. Moldes As ferramentas usadas para moldagem de chapas acrílicas são simples e relativamente baratas, pois podem ser elaboradas de materiais como madeira, resina epóxi, gesso, alumínio, etc. Trata-se de materiais estáveis, rígidos e que conseguem suportar as pressões e temperaturas de moldagem sem deformação. Tipos de moldagem para trabalho com acrílico: Gravidade É o método mais sensível, pois não requer equipamentos especiais para moldagem. Deve-se colocar a chapa de acrílico na temperatura de moldagem sobre o molde, e esta por seu próprio peso, adota o formato do molde. É aconselhável colocar pinças nas extremidades da placa acrílica, para evitar possíveis ondulações durante o resfriamento. É recomendado para produtos simples de duas dimensões. Vácuo O formato da peça será dada pela forma e tamanho do aro de sucção da chapa e pela pressão do ar exercido sobre a peça. - 32 - Sopro As chapas acrílicas aquecidas são submetidas à força do ar comprimido e seguras em pinças nas bordas, deformando até atingirem a bolha desejada. Trata-se de processo de poucos recursos, utilizado normalmente para cúpulas arredondadas de luminárias. Moldagem Mecânica As chapas de acrílico podem ser moldadas como se fossem de metal, com molde tipo macho e fêmea, para se obter peças de dimensões precisas e mínimas tolerâncias. É recomendado que o molde para este processo seja de metal: Combinação de Métodos - Pressão e vácuo - 35 - Também é possível realizar o mesmo processo derramando uma camada fina de cola em uma bandeja rasa de vidro ou alumínio e deixando a superfície a ser colada por 20 ou 30 segundos em contato com a cola no fundo da bandeja, antes de aplicá-la à superfície em que será colada definitivamente. Deve-se aguardar uma hora antes de qualquer manuseio, e até doze horas antes das demais operações de acabamento. Agem dissolvendo a superfície da chapa acrílica, permitindo a fusão das faces a serem coladas, seguida da evaporação do solvente. Possui secagem rápida, devendo ser aplicada por meio de seringa hipodérmica de plástico. Juntam-se previamente as partes a serem coladas, despejando-se a cola por meio da seringa na região da junta. É recomendada para uma ampla gama de aplicações, de displays a sinalização de interiores. - 36 - 2 – Cola acrílica com catalizador Produto de alta transparência e bastante cristalino, essa cola de alta viscosidade deve ser preparada com o auxílio de um componente catalisador. A cola acrílica com catalisador garante elevada resistência mecânica à junta colada, permitindo trabalhos resistentes à pressão e esforços mecânicos e oferecendo, ainda, grande resistência às intempéries. É a única cola que permite obter juntas quase invisíveis e com resistência próxima à do próprio acrílico. Para conseguir o efeito desejado, misture a cola com o catalisador na proporção de 25:1 (ex: 25 ml de cola para 1 ml de catalisador). Homogeneizar por 1 minuto em recipiente bem limpo, de vidro ou polietileno. Completada a mistura, espere até as bolhas subirem para a superfície da cola e transfira o produto sem bolhas para uma bisnaga flexível, ou seringa plástica. Após ser preparada, a cola deve ser utilizada em até 20 minutos, pois sua viscosidade aumenta progressivamente, dificultando a aplicação. As superfícies a serem coladas devem estar limpas e desengorduradas. Proteja as áreas próximas à região a ser colada com fitas adesivas ou filmes plásticos. Aplique a cola em uma das partes e mantenha a peça posicionada em gabaritos. Mantenha o objeto pressionado por até 60 minutos, até o endurecimento da cola. A usinagem do material colado deve ser realizada apenas depois de um intervalo de 24 horas. Cuidado com alguns materiais que amarelam a cola e retardam seu endurecimento como borrachas, madeiras, álcool ou a parte colante das fitas adesivas. Não é necessário polir as partes a serem coladas. Não utilize a cola em temperatura ambiente inferior a 20º C, pois ela deve ser utilizada entre 20º C e 25º C (é possível aquecê-la em banho-maria). Caso a cola demore mais de 60 minutos para endurecer, descarte o catalisador, que deve ser conservado em ambiente refrigerado com até 10º C. Por ser inflamável, o produto deve ser mantido longe do fogo. Em caso de acidente, use pó químico seco para apagar. Armazene o produto longe de crianças e pessoas não-habilitadas. Procure trabalhar em ambientes refrigerados ou em capela com exaustão de vapores. Use máscaras, óculos e luvas na hora do manuseio. - 37 - 3 – Colas para Chapas Extrusadas As cola usadas para chapas extrusadas são a base de solvente e também agem dissolvendo a superfície da chapa acrílica, permitindo a fusão das faces a serem coladas, seguida da evaporação do solvente. Possui secagem rápida, devendo ser aplicada por meio de seringa hipodérmica de plástico. Juntam-se previamente as partes a serem coladas, despejando-se a cola por meio da seringa na região da junta. Colas – Onde Encontrar As colas são encontrada no mercado especializado para materiais acrílicos, sobre diversas especificações de acordo com a utilização. Tipos de Colagem a. Colagem de topo: Dica: Na colagem de topo deve-se colocar uma fita adesiva mais larga com outra invertida mais estreita, para que a cola com catalisador não entre em contato com a cola do adesivo. Os materiais em contato reagem e com isso o material amarela e a cola com catalizador não consegue endurecer. - 40 - DECORAÇÃO Os artigos acrílicos podem ser pintados pelos métodos comuns de pintura a pincel ou por pulverização. As tintas não devem conter solventes que provoquem fissurações devido às tensões. As tintas a base de hidrocarbonetos alifáticos são preferidas para os materiais acrílicos. As tintas a base de celulose devem ser evitadas pelo inconveniente citado acima. As chapas e as peças em acrílico podem ser decoradas de diversas maneiras: Lapidadas Jateadas Pantogravadas Serigrafadas Adesivadas Espelhadas A lapidação pode ser feita em ferramentas convencionais ou nos equipamentos laser ou CNC (Router ou Sculptor ® ). O efeito de jateamento das chapas acrílicas podem ser conseguidos a partir da fundição do monômero (MMA) em moldes ou vidros com efeito jateado, transferindo-se a imagem para um ou para os dois lados das chapas. Também se pode dar o efeito de jateada com os equipamentos laser ou CNC. A técnica de serigrafia possibilita excelente resultados de decoração multicor, com desenhos complexos, sendo recomendada para grandes quantidades. Na técnica de serigrafia utiliza-se matrizes gravadas em tecidos sintéticos. A pintura, normalmente empregando-se tinta vinílica, é aplicada com um rodo e para cada cor desejada utiliza-se uma matriz. As chapas acrílicas pintadas modificam o aspecto do acrílico, tornando-o muito mais atrativo e diversificando ainda mais suas opções de utilização. Qualquer gravação ou impressão em silk-screen, pode ser efetuada antes da moldagem, não sendo necessário o uso de tintas especiais resistentes. A técnica de Metalização por alto-vácuo é empregada para espelhar chapas acrílicas cristais e coloridas transparentes, apresentando diversas vantagens em relação aos espelhos convencionais, tais como maior resistência ao aparecimento de manchas, maior resistência a quebra e menor peso. Além disso, devido à sua segurança e flexibilidade, o espelho de acrílico pode ser utilizado nos mais diversos segmentos, possibilitando inúmeras aplicações, como retrovisores, brinquedos, displays promocionais, painéis e outras. - 41 - Como conservar as peças acrílicas Por ser um material belo e delicado, o acrílico exige alguns cuidados que garantem o brilho e a vida útil das peças. Relacionamos abaixo algumas dicas de como conservar o material, restaurar o seu brilho e eliminar riscos. É importante ressaltar que em hipótese alguma se deve utilizar na limpeza esponjas ásperas, muito menos de aço. É comum as pessoas passarem nas peças um pano já utilizado em outros objetos, porém, isto deve ser evitado porque a poeira agarrada no tecido também risca o acrílico. Algumas pessoas tratam o acrílico como se fosse um plástico normal, mas ele é como um cristal e exige certos cuidados que garantam sua beleza. Para conservar: • Deve-se evitar substâncias abrasivas como solventes (tiner ou álcool) e sapólio; • Utilizar um espanador de pó e, em seguida, um pano umedecido ou lavar as peças com água e sabão ou detergente neutro. Para restaurar o brilho ou eliminar pequenos riscos no objeto: Usar ceras finas para carros ou para móveis com flanelas ou discos de tecidos adaptados a furadeiras. Esses produtos também conseguem retirar com muito mais facilidade sujeiras, como a graxa e outras substâncias oleosas. Para eliminar riscos mais profundos: Procurar uma empresa especializada, fabricante de peças acrílicas, que possua os recursos necessários para a realização do polimento industrial. O primeiro passo é utilizar no local uma fixa fina (n° 180), conhecida como “lixa d’água”. Em seguida usa-se uma politriz de alta rotação com discos de pano que restauram a transparência do acrílico. O acabamento final é realizado em outra politriz com discos de flanela, que por ser um tecido menos rugoso, dá brilho a peça. Em ambos os casos, uma massa para polimento é aplicada nos discos para ajudar na recuperação das chapas.