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A Moldagem por Injecção Reactiva (RIM) é um processo industrial para a produção de peças plásticas, principalmente poliuretanos, onde dois ou mais monómeros são rapidamente misturados numa câmara cilíndrica, a câmara de mistura, caracterizada por tempos de passagem muito curtos, entre 10 e 100 ms. A mistura reactiva resultante é então descarregada para um molde, onde o processo de polimerização ocorre. Os monómeros são introduzidos na câmara de mistura através de dois jactos opostos, com velocidades de injecção normais na gama de 10 a 100 m/s. Devido à alta viscosidade dos fluidos injectados, até 1 Pa s, e apesar da dinâmica extrema expectável na junção dos dois jactos quando são desacelerados na curta distancia de um diâmetro da câmara de mistura, 5-10 mm, o escoamento é essencialmente laminar.
Máquinas RIM actualmente existentes não incluem procedimentos de controle em tempo real que permita a verificação da mistura dentro da câmara de mistura, o que é um passo critico limitante do processo RIM. Recentemente, novos conceitos para o controle do processo RIM, registados como RIMcop®, foram introduzidos no LSRE/FEUP e encontram-se actualmente sob pedido de patente (Lopes et al., 2004, 2005).
Este projecto visa estudar os mecanismos de mistura na cabeça de mistura de uma máquina RIM e identificar os parâmetros e condições que permitirão o controle preciso de uma máquina RIM. Dois conceitos da tecnologia RIMcop® - indução controlada de oscilações e pulsação de caudais - serão desenvolvidos e testados no piloto RIM à escala laboratorial existente no LSRE usando técnicas experimentais como LDA e PIV. Outro conceito da tecnologia RIMcop®, a introdução de um terceiro jacto injector, cujo potencial foi já demonstrado por CFD, será validado experimentalmente usando uma nova câmara de mistura piloto equipada com um injector centralizado de tipo agulha e usando técnicas experimentais como LIF.
Um novo Protótipo RIMcop® à escala industrial será construído, inc  |
Resumo
A Moldagem por Injecção Reactiva (RIM) é um processo industrial para a produção de peças plásticas, principalmente poliuretanos, onde dois ou mais monómeros são rapidamente misturados numa câmara cilíndrica, a câmara de mistura, caracterizada por tempos de passagem muito curtos, entre 10 e 100 ms. A mistura reactiva resultante é então descarregada para um molde, onde o processo de polimerização ocorre. Os monómeros são introduzidos na câmara de mistura através de dois jactos opostos, com velocidades de injecção normais na gama de 10 a 100 m/s. Devido à alta viscosidade dos fluidos injectados, até 1 Pa s, e apesar da dinâmica extrema expectável na junção dos dois jactos quando são desacelerados na curta distancia de um diâmetro da câmara de mistura, 5-10 mm, o escoamento é essencialmente laminar.
Máquinas RIM actualmente existentes não incluem procedimentos de controle em tempo real que permita a verificação da mistura dentro da câmara de mistura, o que é um passo critico limitante do processo RIM. Recentemente, novos conceitos para o controle do processo RIM, registados como RIMcop®, foram introduzidos no LSRE/FEUP e encontram-se actualmente sob pedido de patente (Lopes et al., 2004, 2005).
Este projecto visa estudar os mecanismos de mistura na cabeça de mistura de uma máquina RIM e identificar os parâmetros e condições que permitirão o controle preciso de uma máquina RIM. Dois conceitos da tecnologia RIMcop® - indução controlada de oscilações e pulsação de caudais - serão desenvolvidos e testados no piloto RIM à escala laboratorial existente no LSRE usando técnicas experimentais como LDA e PIV. Outro conceito da tecnologia RIMcop®, a introdução de um terceiro jacto injector, cujo potencial foi já demonstrado por CFD, será validado experimentalmente usando uma nova câmara de mistura piloto equipada com um injector centralizado de tipo agulha e usando técnicas experimentais como LIF.
Um novo Protótipo RIMcop® à escala industrial será construído, incorporando as novas tecnologias de controle de mistura e o terceiro injector referidos acima será construído na ESTG/IPLeiria de modo a validar a viabilidade operacional destas técnicas e estabelecer a relação entre a composição da mistura (que depende do processo de mistura) e os processos de polimerização e escoamento dentro do molde. A validação final desta tecnologia será conseguida produzindo peças em poliuretano, que serão caracterizadas por técnicas DSC e DMA durante os processos de enchimento do molde e cura e ainda por análise do produto final.
Este projecto junta dois grupos de investigação que estudam o processo RIM de duas perspectivas diferentes, mas complementares. O grupo do LSRE/FEUP tem focado a sua atenção para os fenómenos que ocorrem na cabeça de mistura, estudando os mecanismos de mistura através de aquisição de dados experimentais numa máquina RIM piloto e por simulações de CFD. O grupo da ESTG/IPLeiria tem uma grande experiência na construção e operação de máquinas RIM à escala industrial, focando os seus estudos nos fenómenos que ocorrem no molde, nomeadamente o processo de cura.
Uma empresa spin-off da FEUP, a Fluidinova, Engenharia de Fluidos, SA, foi constituída recentemente com o objectivo de desenvolver e introduzir no tecido industrial, tecnologias desenvolvidas no LSRE/FEUP, tal como a tecnologia RIMcop®. A Fluidinova terá um papel determinante neste projecto, nomeadamente na procura de potenciais aplicações industriais e novos formulações para esta tecnologia. |