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Previous issue date: 2007-08-30 / In rotomolding, cooling stage is of fundamental importance to optimize the process in terms of productivity and quality of rotomolded parts. Therefore, the present work has concentrated in the study of this process stage through
computational simulation via the multi-purpose commercial software ANSYSTM . It uses finite element method being widely used in engineering problems involving structural and heat transfer analyses, among others. The rotomolding
cooling simulation was based on polyamide 66, being its crystallization behavior determined by Differential Scanning Calorimeter (DSC). The effect of the crystallization was taken in account in cooling simulation by incorporation of heat of crystallization in enthalpy curve of the polyamide. The main aspect of present work was the incorporation in rotomolding simulation of the effect of air gap that forms between metallic mold and polymer during the cooling process. The simulations were carried out for different convection heat transfer
coefficients of external cooling air, characterizing natural and forced convection. The results indicated that the air gap between polymer and mold has deep effect, decreasing cooling rate of polymeric part. This effect in the cooling rate
was much more significant than the heat of crystallization of polymer. It was also more important than the variation of the convection heat transfer coefficient of external air. The simulations indicated also that this air gap can bring a great
error if the mold temperature is used for monitoring the process by infrared thermometer. This occurs because the air gap presents an opposite effect in mold, increasing its cooling rate when formed. Simulations indicated the thickness of the air gap presents a significant effect on the temperature profiles of polymer and mold. The greater the thickness the greater the thermal gradient between mold and polyamide. In future works, the effect of crystallization in rotomolding cooling stage will be taken into account in simulation via Ansys by using the Nakamura equation. Thus, its kinetic parameters were calculated for the polyamide sample used in the present work. The Master Curve Approach vi
was applied, having been obtained good results in description of the crystallization process of PA with the calculated kinetic parameters. / Na rotomoldagem a etapa de resfriamento é uma etapa crítica, sendo de fundamental importância para que se possa otimizar o processo em termos de produtividade e qualidade das peças rotomoldadas. Portanto, o presente trabalho se concentrou no estudo desta etapa do processo através de
simulação computacional por meio do programa comercial ANSYSTM, que utiliza o método de elementos finitos e é amplamente utilizado em análise de problemas de engenharia envolvendo análises estruturais, transferência de calor entre outros. O estudo do resfriamento da rotomoldagem foi baseado na poliamida 66, tendo sido seu comportamento de cristalização determinado via calorimetria exploratória diferencial. Desse modo, o efeito da cristalização foi levado em conta na simulação do resfriamento através da incorporação do calor de cristalização na curva de entalpia do polímero. O principal aspecto do presente trabalho foi a incorporação na simulação da rotomoldagem do efeito
da camada de ar que se forma entre molde metálico e polímero durante o resfriamento. As simulações foram realizadas para diferentes coeficientes de transferência de calor por convecção do ar de resfriamento, caracterizando
convecção natural e convecção forçada. Os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a camada de ar que se forma entre o polímero e molde no resfriamento tem profundo efeito na velocidade de resfriamento da peça
polimérica. Este efeito se mostrou muito mais significativo que o calor de cristalização do polímero e mesmo que a variação do coeficiente de convecção do ar externo. Os resultados das simulações indicaram também que esta camada de ar pode trazer um grande equívoco no controle do processo quando
se monitora a temperatura do molde via termômetro de infravermelho. Isto ocorre em função da temperatura do molde sofrer um aumento na taxa de resfriamento quando o polímero descola do mesmo, ocorrendo, no entanto, uma grande redução na velocidade de resfriamento da parte polimérica em função da formação da camada de ar isolante. As simulações indicaram que a espessura da camada de ar entre polímero e molde também influencia de forma significativa os perfis de resfriamento da poliamida e do molde. Quanto maior esta espessura, maior o gradiente entre a temperatura da poliamida e do molde. Tendo em vista que em trabalhos futuros do presente grupo de iv pesquisa o efeito da cristalização na etapa de resfriamento da rotomoldagem
será incluído na simulação via Ansys por meio de equação de cinética de cristalização, os dados de DSC foram utilizados para a determinação dos parâmetros cinéticos da equação de Nakamura. Para tanto, foi empregado o método da curva mestre, tendo sido obtidos bons resultados na descrição do
processo de cristalização da poliamida com os parâmetros cinéticos assim determinados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/1386 |
| Date | 30 August 2007 |
| Creators | Galera, Viviane Aparecida Verona |
| Contributors | Carvalho, Benjamim de Melo, Pariona, Moisés Meza, Granado, Carlos José Fernandes, Araujo, Márcia Silva de |
| Publisher | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais, UEPG, BR, Desenvolvimento e Caracterização de Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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