Curso de Engenharia Mecânica
PETG LAMINADO UTILIZADO COMO SUBSTRATO NA
PRODUÇÃO DE MOSTRADORES PLANOS ATRAVÉS DO
PROCESSO SERIGRÁFICO “SCREEN PRINTING”
Dionnas Lucas da Silva Fernandes
Campinas – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
ii
Curso de Engenharia Mecânica
PETG LAMINADO UTILIZADO COMO SUBSTRATO NA
PRODUÇÃO DE MOSTRADORES PLANOS ATRAVÉS DO
PROCESSO SERIGRÁFICO “SCREEN PRINTING”
Dionnas Lucas da Silva Fernandes
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de
Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia Mecânica da
Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Dr.
Carlos Alberto Flavio Correa, como exigência parcial para
conclusão do curso de graduação.
Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Flavio Correa
Campinas – São Paulo – Brasil
Dezembro de 2008
iii
PETG
laminado
utilizado
como
substrato
na
produção
de
mostradores planos através do processo serigráfico “screen
printing”
Dionnas Lucas da Silva Fernandes
Monografia defendida e aprovada em 11 de Dezembro de 2008 pela Banca
Examinadora assim constituída:
Prof. Dr. Carlos Alberto Flavio Correa (Orientador)
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.
Prof:
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.
Prof:
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP.
Prof:
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP
iv
.Agradecimentos
Agradeço primeiramente ao Professor Carlos Alberto Flavio Correa, meu orientador, que foi
de fundamental importância, instruindo perfeitamente para um excelente trabalho de
conclusão de curso.
Agradeço a todos os professores do curso de Engenharia Mecânica que proporcionaram os
fundamentos necessários para a conclusão deste projeto.
Agradeço a todos familiares e amigos que me compreenderam desde o inicio desta jornada até
a ascensão profissional na área de Engenharia.
Eu agradeço fraternalmente a todos.
v
Sumário
RESUMO.............................................................................................. vii
1.INTRODUÇÃO .................................................................................... 1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Setor automotivo ........................................................................................................... 1
Objetivo......................................................................................................................... 1
Produto final.................................................................................................................. 1
Definição da matéria - prima alternativa....................................................................... 2
Justificativa.................................................................................................................... 2
2. REVISÃO TEÓRICA .......................................................................... 3
2.1 Princípios da serigrafia...................................................................................................... 3
2.1.1 Impressão plana.............................................................................................................. 5
2.2 Polímeros de cadeia heterogênea ...................................................................................... 5
2.2.1 Policarbonato.................................................................................................................. 5
2.2.2 Policarbonato (PC) ......................................................................................................... 6
2.2.3 Poliésteres e copoliésteres especiais .............................................................................. 6
2.2.3.1 PETG Poli (tereftalato de etileno glicol)..................................................................... 6
2.2.4 Poli (tereftalato de etileno) (PET) ................................................................................. 7
2.3 Identificação de plásticos .................................................................................................. 8
2.3.1 Solubilidade.................................................................................................................... 8
2.3.2 Fusibilidade .................................................................................................................... 8
2.3.3 Pirólise............................................................................................................................ 8
2.3.4 Inflamabilidade............................................................................................................... 9
2.3.5 Densidade ....................................................................................................................... 9
2.4 Propriedades relevantes dos materiais............................................................................... 9
2.4.1 Resistência a solventes e reagentes ................................................................................ 9
2.4.2 Transparência ............................................................................................................... 10
2.4.3 Índice de refração ......................................................................................................... 10
2.4.4 Comparativo de propriedades ...................................................................................... 11
2.5 Tintas serigráficas ........................................................................................................... 11
2.6 Obtenção de polímeros laminados .................................................................................. 12
3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL.................................................. 13
3.1 Materiais utilizados ......................................................................................................... 13
3.1.1 Material atual................................................................................................................ 13
3.1.2 Material proposto ......................................................................................................... 14
3.1.2.1 Caracterização do material proposto ......................................................................... 14
3.2 Equipamentos utilizados ................................................................................................. 15
3.3 Testes preliminares.......................................................................................................... 18
3.4 Testes específicos ............................................................................................................ 19
3.4.1 Análise visual ............................................................................................................... 19
3.4.2 Teste mecânico ............................................................................................................. 19
3.4.2.1 Aderência .................................................................................................................. 19
vi
3.4.3 Testes térmicos ............................................................................................................. 19
3.4.3.1 Envelhecimento a luz artificial.................................................................................. 19
3.4.3.2 Caldo úmido .............................................................................................................. 20
3.4.4 Teste mecânico após teste térmico ............................................................................... 20
4. RESULTADOS................................................................................. 21
4.1 Análise visual .................................................................................................................. 21
4.2 Aderência ........................................................................................................................ 21
4.3 Envelhecimento a luz artificial........................................................................................ 22
4.4 Caldo úmido .................................................................................................................... 22
4.5 Teste mecânico após teste térmico .................................................................................. 23
4.6 Identificação de plásticos ................................................................................................ 23
4.6.1 Solubilidade.................................................................................................................. 23
4.6.2 Fusibilidade .................................................................................................................. 24
4.6.3 Pirólise.......................................................................................................................... 24
4.6.4 Inflamabilidade............................................................................................................. 24
4.6.5 Densidade ..................................................................................................................... 24
4.6.6 Análise térmica............................................................................................................. 24
5. CONCLUSÕES ................................................................................ 25
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................ 26
vii
RESUMO
Esta monografia tem como objetivo o comparativo teórico e prático entre o material
alternativo proposto Poli (tereftalato de etileno glicol) laminado e o Policarbonato laminado
utilizado atualmente na confecção de mostradores planos, quanto às características relevantes
ao processo serigráfico “screen printing” e aplicação no produto final. Com o
desenvolvimento deste estudo é possível demonstrar a viabilidade ou inviabilidade técnica do
PETG laminado, quando utilizado como substrato na produção de mostradores planos através
do processo de serigrafia, visto que o PETG pode representar material alternativo ao processo
e também fonte secundária de abastecimento.
PALAVRAS-CHAVE: Processo de Impressão Serigráfica. Polímeros de Engenharia.
Policarbonato. Poli (tereftalato de etileno glicol).
1
1.INTRODUÇÃO
1.1 Setor automotivo
Com o aumento do consumo interno e das exportações de matérias-primas e bens de
consumo, surgiu nas indústrias automotivas a necessidade de aumentar a produtividade para
atender à crescente demanda de mercado.
Devido à concorrência acirrada as empresas estão racionalizando e otimizando todas as
etapas, desde o desenvolvimento até a concepção do produto acabado, para serem
competitivas e manterem a margem de lucro estão buscando reduzir os tempos de produção e
introduzir matérias-primas alternativas de baixo custo.
1.2 Objetivo
Comparar os polímeros de engenharia PETG laminado e PC laminado do ponto de vista
teórico e prático.
Determinar às características relevantes ao processo serigráfico “screen printing” e aplicação
no produto final.
1.3 Produto final
O mostrador serigrafado em Policarbonato mostrado na figura 1, é aplicado ao painel de
instrumentos de veículos automotores, possui escalas, graduações e símbolos para fazer
indicações gerais ao condutor.
Figura 1 - Mostrador serigrafado
2
1.4 Definição da matéria - prima alternativa
Levantamento dos diversos plásticos de engenharia de alto desempenho (PET, PETG,
PMMA, PVC, PP, PS e PE), com propriedades similares ao Policarbonato.
Características do material proposto escolhido PETG:
- Materiais com aplicação na área de “Sign” (Displays)
- Apresentação na forma de chapas laminadas
- Transparência
- Boa resistência química
- Boa resistência ao impacto
1.5 Justificativa
Com o desenvolvimento deste trabalho é possível demonstrar a viabilidade técnica de
substituição do PC pelo material proposto PETG, quando utilizado como substrato na
produção de mostradores planos através do processo de serigrafia.
3
2. REVISÃO TEÓRICA
2.1 Princípios da serigrafia7
A tela serigráfica consiste em uma malha entrelaçada de Poliéster esticada com uma tensão de
20N/cm fixada com cola nas extremidades de uma armação metálica, partes da malha são
impermeabilizadas conforme figura 3 com a utilização de uma emulsão fotossensível, e as
áreas que se deseja imprimir visto na figura 2 permanecem abertas e permeáveis à tinta.
Figura 2 - Fotolito.
Figura 3 - Tela serigráfica.
4
A geometria da malha (espessura e abertura) determina a quantidade de tinta a ser aplicada no
substrato. Ex: Nomenclatura 120-34 (120 fios por cm, cada fio com diâmetro de 34 µm).
A armação da tela é construída a partir de uma sessão oca, deve ser resistente a deformação
mecânica a qual é sujeita durante o processo de impressão. A armação deve ser perfeitamente
plana, para evitar erros de registro e centralização durante a impressão, detalhes na figura 4.
Figura 4 - (a) Tela serigráfica (b) Substrato (c) Mesa de impressão (d) Fora contato
A tela é fixada sobre o substrato, a tinta é distribuída sobre a malha, e assim transferida da
malha para o substrato com um rodo de impressão, que se movimenta imprimindo uma
determinada pressão sobre malhas e tinta conforme figura 5.
Figura 5 - (a) Direção de impressão (b) Rodo de impressão (c) Tela (d) Substrato
O rodo de impressão consiste em uma secção retangular feita em Poliuretano, geralmente com
dureza de 85 Shore, trabalha com uma inclinação de 75º em relação à mesa de impressão,
fazendo com que somente uma das arestas fique em contato com a tinta e malha, a pressão
que o rodo deposita converte a tinta pastosa em tinta na forma líquida. Isto é conhecido como
comportamento reológico da tinta de impressão, liquefaz sob pressão e solidifica rapidamente
quando a pressão é removida, assim o fluxo de tinta atravessa as aberturas das malhas e é
absorvido pelo substrato.
5
2.1.1 Impressão plana
É utilizada para impressão em substratos flexíveis ou rígidos como: papel, filmes, plástico,
madeira, etc. Na impressão plana utilizando máquina de impressão automática visto na figura
6, a tela é fixada na máquina e permanece estacionada, assim como o substrato. O rodo
movimenta-se sobre a malha pressionando-a contra o substrato.[7]
Figura 6 - Máquina de impressão serigráfica automática.
2.2 Polímeros de cadeia heterogênea
Nesta classe de polímeros, a cadeia principal possui, alem do carbono, um outro átomo
conhecido por heteroatomo, cujos exemplos são o oxigênio, nitrogênio enxofre, silício, etc.[2]
2.2.1 Policarbonato
Os policarbonatos (PC) são poliésteres lineares, derivados da reação do ácido carbônico com
compostos di-hidroxilados aromáticos ou alifáticos, que em razão da presença dos grupos
carbonatos (-O-CO-O-) recebem a denominação de policarbonatos. São obtidos pela reação
entre o bisfenol A ou defenilol propano e o fosgênio em meio alcalino.
Este termoplástico de engenharia tem se tornado muito conhecido por ser transparente como
vidro e resistente como aço. Possui a mais alta tenacidade (resistência ao impacto) e é um dos
mais versáteis dentre os plásticos de engenharia.[8]
6
2.2.2 Policarbonato (PC)5
Figura 7 - Estrutura molecular
Características do polímero:
Peso molecular, 10.000-30.000 g/mol.
Densidade, 1,20 g.cm³.
Índice de refração, 1,59
Tm, 268ºC; Tg , 150ºC
Cristalinidade, muito baixa
Termoplástico, incolor, transparente.
Propriedades marcantes do polímero:
Semelhança ao vidro, porém altamente resistente ao impacto; boa estabilidade dimensional;
boas propriedades elétricas; boa resistência ao escoamento sob carga e às intempéries;
resistente à chama.
2.2.3 Poliésteres e copoliésteres especiais
Os poliésteres são termoplásticos produzidos pela policondensação de um ácido dicarboxilico
e um glicol ou um bifenol (álcool diidroxilados) com eliminação de água. São polímeros de
cadeia heterogênea, aromática e que tem um grupo éster constituinte (R-CO-O-R). A
seqüência alifática, aberta, não cíclica e o oxigênio na cadeia principal são os responsáveis
pela flexibilidade à temperatura ambiente. Porém o grupo benzênico fornece a rigidez
observada nestes polímeros, além de razoável interação eletrônica entre os anéis benzênicos
vizinhos.[8]
2.2.3.1 PETG Poli (tereftalato de etileno glicol)
Como visto anteriormente, o PET é tradicionalmente produzido a partir do etileno glicol com
ácido tereftalático. Já o PETG - um poliéster modificado - é obtido quando se adiciona outro
7
comonômero o CHDM, à receita acima. A adição deste novo glicol reduz a cristalinidade da
resina final e aumenta a ductibilidade e resistência ao impacto. O polímero resultante - o
PETG - é amorfo e apresenta um balanço de propriedades especiais que o direciona para
aplicações específicas, principalmente no mercado de chapas extrudadas.
Portanto, o PETG é o PET modificado com alto teor de CHDM (1,4 ciclohexanodimetanol),
um polímero amorfo com alta resistência na forma fundida que permite seu uso em processo
de extrusão e sopro.[8]
2.2.4 Poli (tereftalato de etileno) (PET) 5
Figura 8 - Estrutura molecular
Características do polímero:
Peso molecular, 15.000-42.000 g/mol.
Densidade, 1,33-1,45 g.cm³.
Índice de refração, 1,65-1,66
Tm, 250-270º; Tg , 70-74º C
Cristalinidade, até 40%
Termoplástico, branco, transparente a opaco.
Propriedades marcantes:
Resistência mecânica, térmica e química, possibilidade de se apresentar no estado
(transparente), parcialmente cristalino e orientado (translúcido) e altamente cristalino (opaco).
8
2.3 Identificação de plásticos
2.3.1 Solubilidade
Para verificar a solubilidade de um material, colocar alguns fragmentos da amostra em uma
série de 8 tubos de ensaio e adicionar a cada tubo 2-5 ml de um solvente diferente: água,
metanol, acetona, heptano, acetato de etila, clorofórmio, benzeno e tetra-hidrofurano.
Observar o comportamento da amostra, a frio, ao fim de cerca de 10 minutos. Se houver em
algum dos tubos indícios de dissolução, formando solução viscosa, pode-se considerar o
material como polímero solúvel. Se houver inchamento da amostra, sem formar solução
viscosa, o material esta reticulado, é um polímero insolúvel.
A dissolução total exige tempo mais prolongado; usualmente deixa-se a amostra em contato
com o solvente, a frio, por uma noite. Às vezes é necessário aquecer a mistura para promover
a solubilização.[6]
SOLUBILIDADE DOS POLÍMEROS INDUSTRIAIS
Polímero
SOLUBILIDADE
(sigla)
1 2 3 4 5 6 7 8
PET
- - - - - - - -
PC
- - - - + - - -
Observações
Nitrobenzeno, DMSO (+q)
(1) Acetato de etila; (2) Acetona; (3) Água; (4) Benzeno; (5) Clorofórmio; (6) Metanol; (7)
Tetra-hidrofurano; (8) Heptano: (+) Solúvel; (-) Insolúvel; (q) A quente.
2.3.2 Fusibilidade
Para verificar a fusibilidade do material, colocar alguns fragmentos da amostra sólida em tubo
de ensaio, levando o tubo à chama de um bico de Bunsen; observar se a amostra é fusível,
sacudindo o tubo. Se o material amolecer, aderindo na parede do tubo, o ensaio é positivo
para o material fusível, isto é, material termoplástico. Se o material permanecer solto no fundo
do tubo, como resíduo carbonizado, sólido, negro, o ensaio indica infusibilidade, isto é,
material termorrígido. [6]
2.3.3 Pirólise
Para realizar a pirólise do material, colocar alguns fragmentos da amostra em tubo de ensaio.
Com o auxilio de uma pinça de madeira, fixar a boca do tubo uma tira de papel de tornassol
azul, úmida, de modo a interceptar a saída de vapores. Com cuidado aquecer
9
progressivamente o tubo em chama de bico de Bunsen. Se houver formação de vapores ácidos
o papel de tornassol passará à coloração rosa. A condensação de gotículas, ou partículas, ou
cristais, nas regiões mais frias do tubo possibilita a identificação de produtos de
decomposição do material, remover estes produtos com uma tira de papel de filtro para
subseqüente analise.
Continuar o aquecimento, e observar se o material esta escurecendo, aquecer até restar um
resíduo carbonizado, sólido, negro, no fundo do tubo, o que indicará a presença de material
orgânico, polimérico ou não na amostra. [6]
2.3.4 Inflamabilidade
Com uma pinça, segurar um fragmento da amostra e expor à chama de bico de Bunsen por
alguns segundos. Remover a fonte da chama e observar se a amostra continua queimando.
Neste caso, a amostra é inflamável. Se a chama apaga espontaneamente ao ser removida a
fonte, a amostra é auto-extinguivel. [6]
2.3.5 Densidade
Para determinar a densidade de um material em relação à água, imergir um fragmento da
amostra em bécher cheio de água fria. Se o fragmento flutuar, a densidade do material será
inferior a 1; se afundar, será superior a 1. [6]
2.4 Propriedades relevantes dos materiais
Propriedades características dos materiais relevantes ao processo de fabricação e aplicação no
produto final.
2.4.1 Resistência a solventes e reagentes
A solubilidade depende fundamentalmente da interação das moléculas do soluto com o
solvente. Quando as moléculas do solvente são mais afins como o polímero do que com elas
próprias, podem penetrar entre as cadeias macromoleculares, gerando interações de caráter
físico-químico. Forças intermoleculares, como pontes de hidrogênio, ligações dipolo-dipolo
ou mesmo forças de Vander Waals, permitem a dispersão, a nível molecular, dos polímeros,
isto é, a sua dissolução.
Polímeros pouco polares, como os poli-hidrocarbonetos, são mais sensíveis aos solventes do
mesmo tipo (isto é, de mesma natureza química), que têm afinidade pelo material e penetram
entre as macromoléculas, afastando-as. O mesmo ocorre com polímeros polares, que são
10
sensíveis a solventes polares. Quando as macromoléculas são mais afins com elas próprias do
que com a solvente, elas não dissolvem.
Quando a macromolécula é muito cristalina, os cristalitos dificultam a penetração dos
solventes, aumentando a insolubilidade do material. Se o polímero tem estrutura reticulada,
adquirida após a cura, a macromolécula torna-se gigantesca e a dispersão molecular é
impossível.
Quando a macromolécula apresenta estrutura aromática ou saturada, oferece também
resistência a solventes e reagentes.
Assim, com o conhecimento químico, pode-se prever o comportamento dos polímeros diante
dos solventes.
A resistência a solventes e reagentes é medida pelos ensaios ASTM D 543 e C 581, por
observação visual ou variação da propriedade focalizada. [5]
2.4.2 Transparência
A transparência á luz visível é apresentada por polímeros amorfos ou com muito baixo grau
de cristalinidade. É quantitativamente expressa pela transmitância, que é a razão entre a
quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide perpendicularmente à
superfície; pode alcançar até 92% nos plásticos comuns. A quantidade de luz restante é
refletida à superfície ou absorvida dentro do material transparente. A presença de inclusões
muito pequenas, ou de cristalitos, torna o material semitransparente, pois essas partículas
atuam espalhando a luz. Materiais poliméricos muito cristalinos tornam-se translúcidos ou
semitransparentes, ou mesmo opacos. A determinação de transmitância é feita pelos métodos
ASTM D 1746 e D 1003, e medida em %.[5]
2.4.3 Índice de refração
Índice de refração de uma substância é a razão entre a velocidade da radiação eletromagnética
no vácuo (3x 1010 cm/s) e a velocidade em um dado e meio. O que se de determina é a
diminuição da velocidade da luz quando passa do vácuo para um meio transparente e
oticamente isotrópico. O índice de refração está relacionado ao desvio que ocorre quando o
raio de luz passa em um ângulo inclinado de um meio para outro; é definido pela razão entre
os senos dos ângulos de incidência e de refração. A figura (gráfico) aponta uma série de
valores para essa propriedade, obtida em materiais diversificada. O valor do índice de refração
é importante para o emprego dos materiais em fibras óticas. Esse índice, que é adimensional,
é medido segundo o método ASTM D 542. [5]
11
2.4.4 Comparativo de propriedades 4
!
"
%
+ &
&'
"
,
.
",
/
##
$
(
)
*0*
- #) 1
#+
*
*0
2.5 Tintas serigráficas
Tintas com cura ultravioleta são aplicadas ao substrato na forma líquida, na sua composição
possui oligômeros, monômeros e fotoiniciadores que através da luz ultravioleta unem-se
formando uma cobertura sólida.
Tintas com secagem térmica são aplicadas ao substrato na forma líquida diluída em solvente,
através do aquecimento ocorre a evaporação do solvente formando a cobertura sólida,
detalhes na figura 9. [7]
Figura 9 - Solidificação das tintas
12
2.6 Obtenção de polímeros laminados
Calandragem é um processo utilizado para produção de folhas ou filmes contínuos conforme
figura 10. Resina granular, ou folha espessa é passada entre um par de rolos altamente polidos
e aquecidos sobre pressão. Para a produção de filmes finos, uma série de par de rolos é usado
com uma redução gradual. A calandragem requer um preciso controle de temperatura dos
rolos, pressão e velocidade de rotação. Mantendo uma suave diferença de velocidade entre os
rolos, geralmente é possível dar um elevadíssimo alto brilho ao filme ou superfície da folha.
Relevos podem ser produzidos na superfície do filme, utilizando rolos apropriados com a
gravação. Pela calandragem é possível misturar resina granular com variação de cores e
produzir efeitos decorativos no filme. [1]
Figura 10 - Obtenção de folhas através da laminação.
13
3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
3.1 Materiais utilizados
3.1.1 Material atual
Substrato utilizado atualmente no processo serigráfico:
•
Policarbonato 8A13F laminado, figura 11.
•
Espessura de 0,25mm
•
O material possui uma das faces polida e outra face fosca, característica proveniente
do processo de laminação.
Figura 11 - Amostra policarbonato 8A13F
14
3.1.2 Material proposto
Substrato proposto para o processo serigráfico:
•
Poli (tereftalato de etileno glicol) laminado, figura 12.
•
Espessura de 0,65mm
•
A amostra do PETG laminado possui as duas faces lisas.
Figura 12 - Amostra polímero proposto
3.1.2.1 Caracterização do material proposto
•
Análise boletim técnico do material proposto emitido pelo fornecedor.
•
Análise térmica de amostra do material proposto através do ensaio de calorimetria
diferencial por varredura DSC.
•
Ensaios para identificação de plásticos conforme item 2.3.
15
3.2 Equipamentos utilizados
Máquina automática para impressão serigráfica plana, acoplada ao forno de secagem
conforme Figura 13, a máquina possui mesa de impressão móvel com guias para centralização
do substrato, a tela serigrafica movimenta-se na vertical e o rodo movimenta-se sobre a malha
pressionando-a contra o substrato.
Forno de secagem com as seguintes características:
•
Zona de secagem = 90º ± 10º
•
Velocidade da esteira = 6,0 ± 1m/min
Figura 13 - Máquina de impressão serigráfica com forno secagem acoplado.
Foram realizados ensaios para determinação do perfil térmico do forno de secagem, um
aquisitor de dados juntamente com um termopar foi passado no forno, especificamente na
região central da esteira, um determinado número de vezes e com isso foi possível estabelecer
os valores de temperatura na ocasião:
•
Mínimo = 77ºC
•
Médio = 80,3ºC
•
Máximo = 84ºC
16
Interface do aquisitor de dados de temperatura com o usuário, mostrando o tempo que o forno
permanece com a tensão de pico constante mostrado na figura 14 e perfil térmico do forno de
secagem figura 15.
Figura 14 - Gráfico da temperatura em função do tempo.
Perfil térmico do Forno
90
85
75
70
65
60
55
Ensaios
Temperatura
29
30
M
M IN
É
D
M IA
Á
X
26
27
28
23
24
25
20
21
22
17
18
19
14
15
16
8
9
10
11
12
13
5
6
7
1
50
2
3
4
Temperatura
80
Temperatura
Figura 15 - Perfil térmico do forno de secagem.
17
Maquina semi-automática para impressão serigráfica, específica para impressão de verniz
protetivo ultravioleta no substrato, neste caso a mesa de impressão é fixa, possui guias para
centralização do substrato que é alimentado manualmente, a movimentação da tela é do tipo
basculante, visto na figura 16.
Figura 16 - Máquina de impressão semi-automática.
Forno de secagem figura 17, dedicado ao processo de impressão sobreposta do verniz
protetivo ultravioleta com as seguintes caracteristicas:
•
4 lâmpadas UV responsáveis pela texturização do verniz.
•
2 lâmpadas UV responsáveis pela polimerização
•
Velocidade da esteira 5 m/min
Figura 17 - Forno de secagem dedicado ao verniz UV.
18
Máquina de corte laser por varredura de marcação vetorial figura 18, o perfil de corte de um
determinado mostrador é projetado e convertido em arquivo universal, o software operacional
da máquina de corte a laser importa o arquivo convertendo-o em extensão compreensível pela
máquina. Durante a impressão dos mostradores são impressos também os registros de corte
denominados puncionaturas, que servirão como referência para a câmera acoplada ao canhão
de corte laser, após a leitura dos registros o laser executa o perfil definido em arquivo.
Figura 18 - Máquina de corte a laser.
3.3 Testes preliminares
Para verificação de possíveis anomalias durante o processamento e segurança na execução da
industrialização final, testes preliminares foram realizados.
Amostra do PET laminado proposto 600 x 350 x 0,65mm com dimensões idênticas ao PC
utilizado atualmente em exceção a espessura, foi passada pelo forno de secagem figura 14, e
nenhuma anomalia foi observada. Outra amostra de PET laminado proposto em menor escala
foi submetida ao processo de aplicação do verniz protetivo ultravioleta observado na figura 16
e forno de secagem específico visto na figura 17 com êxito.
19
3.4 Testes específicos
3.4.1 Análise visual
Os mostradores protótipos foram analisados visualmente antes de serem submetidos aos
testes.
3.4.2 Teste mecânico
3.4.2.1 Aderência
Foram realizados testes de aderência conforme norma específica. Foram feitas secções em
região plana e lisa das amostras onde foi aplicada a fita adesiva TESA 4657, em seguida a fita
foi destacada rapidamente, o parâmetro de avaliação é o destacamento somente na região
onde foi realizada a secção, detalhes dos instrumentos para realização da secção na figura 19.
Figura 19 - Instrumentos para teste de aderência.
3.4.3 Testes térmicos
3.4.3.1 Envelhecimento à luz artificial
O mostrador protótipo foi exposto a luz ultravioleta distante 300mm da lâmpada Ultra Vitalux 300W visto na figura 20, durante o período de 300 horas.
20
Figura 20 - Lâmpada Ultra Vitalux.
3.4.3.2 Caldo úmido
Foi realizado teste de resistência a umidade conforme norma específica. O mostrador foi
submetido ao teste em câmara climática durante 150 horas com umidade relativa de 95% e
temperatura de 40oC.
3.4.4 Teste mecânico após teste térmico
Após testes térmicos as amostras foram novamente submetidas ao teste de aderência citado no
item 3.4.2.1.
21
4. RESULTADOS
4.1 Análise visual
•
Aparência - OK
•
Transparência a luz - OK
4.2 Aderência
Após teste de aderência foi possível observar nos mostradores protótipos e fita adesiva o
desplacamento da tinta e verniz conforme figura 21 e 22.
Figura 21 - Teste de aderência realizado na amostra proposta 2.
Figura 22 - Teste de aderência realizado na amostra proposta1.
22
No mostrador homologado foi possível observar o destacamento de tinta somente na região
onde foi realizada a secção conforme figura 23.
Figura 23 - Teste de aderência realizado na amostra homologada
4.3 Envelhecimento à luz artificial
Não foram observados: envelhecimento precoce, manchas ou desplacamento de tinta, porém o
teste provocou empenamento no mostrador protótipo mostrado na figura 24.
Figura 24 - Teste de envelhecimento realizado na amostra proposta 1.
4.4 Caldo úmido
Após teste a amostra foi analisada visualmente e não apresentou nenhuma anomalia.
23
4.5 Teste mecânico após teste térmico
Após testes térmicos as amostras foram novamente submetidas ao teste de aderência citado no
item 3.4.2.1, e não apresentaram diferenças significativas conforme figura 25.
Figura 25 - Teste de aderência após teste térmico realizado na amostra proposta 2.
4.6 Identificação de plásticos
4.6.1 Solubilidade
Amostras do material proposto foram submetidas aos testes de solubilidade conforme item
2.3.1:
ENSAIO SOLUBILIDADE MATERIAL PROPOSTO
Polímero
SOLUBILIDADE
(sigla)
1 2 3 4 5 6 7 8
PETG
- - - - - - - -
Observações
(1) Acetato de etila; (2) Acetona; (3) Água; (4) Benzeno; (5) Clorofórmio; (6) Metanol; (7)
Tetra-hidrofurano; (8) Heptano: (+) Solúvel; (-) Insolúvel; (q) A quente.
O material proposto obteve o comportamento esperado no teste de solubilidade. No teste com
acetona houve o inchamento do material proposto sem a formação de solução viscosa o que
caracteriza insolubilidade do material ao solvente, estando assim em acordo com a resistência
química prevista para o material proposto conforme figura 26.[4]
24
Figura 26 - Aparência do material proposto após exposição à Acetona.
4.6.2 Fusibilidade
Amostra do material proposto foi submetida ao ensaio de fusibilidade e de acordo com item
2.3.2 é considerado termoplástico fusível.
4.6.3 Pirólise
Amostra do material proposto foi submetido ao ensaio da pirólise e ocorreu a mudança na
coloração do papel tornassol, evidenciando a evaporação ácida.
4.6.4 Inflamabilidade
No ensaio de inflamabilidade a amostra do material proposto não apresentou gotejamento,
sendo considerado auto-extinguível.
4.6.5 Densidade
No ensaio de densidade a amostra do material proposto afundou, caracterizando densidade
maior que 1.
4.6.6 Análise térmica
5
exo
% DSC
Fluxo de calor / u.a
0
-5
-10
-15
-20
0
50
100 150 200 250 300 350 400 450
Temperatura / ºC
Figura 27 - Análise térmica do material proposto.
25
Conforme figura 27 é possível observar que o material proposto possui alto ponto de fusão em
acordo com os valores prescritos no boletim técnico.
5. CONCLUSÕES
Embora o material proposto PETG apresente propriedades semelhantes ao material atual PC,
durante o desenvolvimento do trabalho foi possível constatar limitações técnicas do material
proposto PETG para o processo de impressão serigráfica “screen printing” de mostradores
planos para paínel automotivo, que é uma aplicação específica com algumas peculiaridades
em relação ao processo industrial e aplicação no produto final.
De acordo com os resultados, a adesão das tintas ao substrato com material proposto foi
insuficiente ocasionando o desplacamento durante os testes de adesão, fato que pode ser
atribuído a condição intrínseca do material proposto que eventualmente pode ser melhorada e
também ao fato do forno de secagem estar adequado para o material utilizado atualmente,
sendo assim o material proposto não permaneceu tempo suficiente no forno de secagem, o que
requer novos estudos e testes para adequação de temperaturas das zonas de aquecimento e
velocidade de esteira.
Durante exposição à luz ultravioleta artificial o material proposto não apresentou
envelhecimento precoce ou manchas, porém a amostra submetida ao teste apresentou
empenamento evidenciando a instabilidade térmica, tornando o mostrador inadequado para
montagem no produto final.
26
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BILLMEYER, Fred. W. Text Book of Polymer Science. 3. ed. N.Y: A Wiley Interscience Public, 1984.
465p.
[2] CANEVAROLO, Sebastião. Vicente. Ciência do Polímero: Um Texto Básico para Técnologos e
Engenheiros. 2. ed. Artliber, 2006. 49 - 50p.
[3] ERIKS Solutions in Plastics:
http://solutions-in-plastics.info/en/downloads/datasheets/transparent-plastics/ acesso em 11/05/2008
[4] EASTMAN Specialty Plastics:
http://www.eastman.com/Brands/Spectar/Literature/www.eastman.com acesso em 25/09/2008
[5] MANO, Eloisa. Biasoto. Polimeros como Materiais de Engenharia. 3. ed. Edgard Blücher, 2003.
32,33,40,84,87p.
[6] MANO, Eloisa. Biasoto.; MENDES, Luis. Claudio. Identificação de Plásticos, Borrachas e Fibras. 1. ed.
Edgard Blücher, 2003. 148,149,151,152,196,197p.
[7] Manufacturing Book of Screen Printing Dials. Milão, 2008.
[8] WIEBECK, Helio.; HARADA, Julio. Plásticos de Engenharia. São Paulo: Artliber, 2005. 109,123, 139p.