Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:09:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014 / Um dos desafios da indústria de fabricação de moldes para injeção de plásticos é obter produtos, com redução no tempo de desenvolvimento aliado ao baixo custo. As técnicas de prototipagem rápida e de fabricação rápida contemplam esses requisitos permitindo a inserção deste produto mais rapidamente no mercado. Nesse sentido, novas tecnologias associada a tendência de aumentar a fabricação de produtos customizados têm impulsionado o mercado que é cada vez mais exigente. Este trabalho explorou o uso de um molde híbrido (inserto fêmea em aço e inserto macho intercambiável em resina epóxi/fibras curtas de aço obtido pelo vazamento em vácuo de resina em um molde de silicone) e a adição de nanoargila na injeção de polipropileno isotático (iPP), sob diferentes condições de processamento. Foram injetados corpos de prova variando a temperatura do molde, a velocidade de injeção e quantidades de nanoargila oriundas da diluição do masterbatch comercial na matriz de iPP, pelo método de intercalação por fusão. A definição das condições de processamento foram estabelecidas baseada no planejamento experimental utilizando um delineamento central composto para os três fatores, totalizando quinze experimentos, através do software Statgraphics Centurion. Os corpos de prova foram caracterizados a partir de análises de microscopia ótica com luz polarizada (MOLP), difração de raios X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), reologia e análise dinâmico-mecânica (DMA). Os resultados mostraram que o módulo de flexão associado à rigidez do material apresentou um aumento significativo para a amostra PN 533, aproximadamente de 65%, quando comparado ao iPP puro (PP 331). Isso se deve principalmente ao efeito reforçante da nanoargila que foi comprovado pelo aumento do módulo de armazenamento (EÂ ) além da forte interação interfacial PP-nanoargila observada pela redução da altura do pico da tangente de perda (tan d), ambos via análise de DMA. Resultados de MOLP mostraram uma redução do tamanho e maior densidade dos esferulitos quando comparado ao iPP puro. A partir da técnica de DSC observou-se o efeito nucleante da nanoargila na matriz de iPP que foi acompanhado pelo aumento da temperatura de cristalização. O maior grau de cristalinidade foi observado exatamente para a amostra PN 533 que obteve elevado módulo de flexão, evidenciando uma relação de proporcionalidade entre ambos. A análise de DRX revelou o aparecimento de fase ? somente para determinadas condições específicas, em especial para a amostra PN 533. Assim, o maior módulo de flexão obtido para a amostra PN 533 pode estar associado ao efeito de reforço da nanoargila, elevada interação interfacial e maior cristalinidade além do surgimento da fase ?.<br> / Abstract : One of the challenges of manufacturing moulds for the plastics injection industry is to get them with reduction of the development time in addition to low cost. The techniques of rapid prototyping and rapid manufacturing may contribute to achieve those requirements allowing the faster insertion of the product in service. In this sense, the integration of new technologies in the mouldmaking chain tends to widen the availability of customized products in the market by satisfying the increasing demand of the customers. This work explored the use of a hybrid mould (cavity made in steel and interchangeable core in epoxy resin/short steel fiber composite obtained by vacuum casting of the resin composite into a silicone mould) and a compound of isotactic polypropylene (iPP) with nanoclay injection moulded using variable processing conditions. The specimen mouldings were produced by varying the temperature of the mould, the injection velocity and the amount of nanoclay coming from the dilution of the commercial masterbatch of iPP matrix by melt intercalation method. The definition of the processing conditions was established by experimental design using a central composite design for three factors accounting for a total of fifteen experiments. The specimens were characterized by optical microscopy with polarized light (MOLP), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), rheology and dynamic mechanical analysis (DMA). The results showed that the flexural modulus associated with rigidity of the material increased significantly to sample PN 533, approximately by 65%, when compared to pure iPP (PP 331). This improvement was mainly due to the reinforcing effect of the nanoclay which was also evidenced in the DMA analyses by the increase in the storage modulus (E') in addition to the strong PP-nanoclay interfacial interaction highlighted by the reduction of the peak height of the loss tangent (tan d) . MOLP results showed a reduction in size and an increased density of the spherulites compared to pure iPP. The DSC analyses showed that the nucleating effect of the nanoclay in the iPP matrix was accompanied by an increase in the crystallization temperature. The highest degree of crystallinity was observed in the ample PN 533 with higher flexural modulus, showing the direct relationship of proportionality between these two properties. The XRD analyses showed the appearance of only ? phase specific conditions particularly for the sample PN 533. Thus, the higher modulus obtained for the sample PN 533 may be associated with nanoclay enhancing effect, and high interfacial adhesion and crystallinity besides the appearance of the ? phase.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/129495 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Neves, Alessandra Fortuna |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Salmoria, Gean Vitor, Pouzada, António Sérgio Duarte |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 1 v.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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