VÁLVULAS ANTIRETORNO E BICOS VALVULADOS PARA INJETORAS

Válvulas antiretorno

Apesar do desenho ser parecido com o daquelas usadas em extrusoras, a rosca de uma injetora não possui a ponta cônica. Ao invés disso ela possui um rebaixo onde, ali sim, é rosqueada uma ponteira ou uma válvula de não-retorno (ou antiretorno).

Válvula antiretorno e ponteira
Válvulas antiretorno (esquerda) e ponteira para PVC (direita)


Durante a injeção e recalque a válvula de antiretorno impede que o plástico fundido volte para a rosca. Existem dois tipos de válvula de antiretorno: os de anel deslizante e os de bola. Uma válvula de anel deslizante é empurrado para a frente durante a plastificação e é forçado para trás quando a injeção começa, isso proporciona um fluxo mais simplificado, menos restritivo em termos de materiais, e produz uma queda de pressão menor. Entretanto, o movimento do anel deslizante permite o vazamento, principalmente ao usar cargas, como a fibra de vidro, que calçam o anel. Esse tipo de válvula é usado para materiais de alta viscosidade (baixa fluidez) e compostos carregados em máquinas injetoras com degasagem.

Válvula de anel deslizante
Esquema de válvula de anel deslizante

A válvula de bola tem um funcionamento parecido, porém, com uma esfera correndo para frente e para trás dentro de um canal, abrindo e fechando a passagem do material. Embora esse tipo de válvula proporcione um corte mais positivo e um controle melhor da dosagem, é mais restritivo ao fluxo, proporciona uma maior queda de pressão e também causa maior desgaste no canhão que o anel deslizante. Existem modelos onde a válvula de bola possui descarga frontal e outros onde a descarga é lateral. As com descarga frontal são mais difíceis de limpar e possuem um ângulo à frente que não se encaixa com a tampa/adaptador de bico. Já aquelas com descarga lateral eliminam esse problema. As válvulas de bola são empregadas geralmente em processamento de plásticos sem carga (vulgo “lisos”). Existe ainda uma variação dessa válvula que, ao invés de uma esfera, utiliza um cilindro; o que proporciona um corte mais positivo do que a de anel, mas não restringe o fluxo tão bem quanto a de bola.

Válvula de bola
Esquema de válvula de bola

Quando nenhuma válvula é utilizada, uma ponteira é adicionada à rosca. Isso acontece quando o material a ser processado é sensível ao calor e cisalhamento, como no caso do PVC rígido.


Bicos valvulados

Pelo lado de fora do canhão, na sua ponta, temos o bico. É ele quem faz a conexão da unidade de injeção com a bucha de injeção do molde e reduz a passagem do fundido a fim de manter a pressão, como se fosse um dedo tampando parcialmente a saída de água de uma mangueira. O bico deve ser comprido o suficiente para receber a resistência elétrica para seu aquecimento e o sensor do pirômetro, exceto para máquinas pequenas, onde a proximidade entre as zonas já é suficiente para manter todo o conjunto aquecido.

O bico pode ser simples, com apenas um canal sem qualquer tipo de restrição além do furo, como pode também ser valvulado, melhorando o corte de passagem de material e precisão do fluxo, possibilitando um ciclo mais rápido da máquina. A atuação da válvula pode ser por mola, o que dispensa mecanismos externos, e por dispositivos hidráulicos ou pneumáticos (quando o risco de contaminação pelo óleo hidráulico deve ser completamente eliminado, como por exemplo, nos produtos de aplicação médica). Veja abaixo os diferentes tipos de bicos valvulados:


Bico valvulado de agulha autocontrolado – possui uma agulha que abre e fecha o furo com o auxílio de uma mola. Conforme a pressão de injeção aumenta, o material fundido vai conseguindo provocar o retorno da agulha, contraindo a mola e abrindo a passagem. Quando a pressão de injeção cai a mola empurra a agulha de volta fechando o furo e interrompendo o fluxo.

Bico valvulado de agulha autocontrolado
Representação de um bico valvulado de agulha autocontrolado

Bico valvulado de agulha de atuação externa – aqui a agulha abre e fecha o furo do bico através da pressão ao ar (atuador pneumático) ou do óleo (atuador hidráulico), independentemente da pressão de injeção, o que proporciona um desempenho superior a agulha controlada por mola.

Bico valvulado de agulha de atuação externa
Representação de um bico valvulado de agulha de atuação externa

Bico valvulado de pino – ao contrário da válvula de agulha que se movimenta no sentido do fluxo, a válvula de pino é disposta na vertical, bloqueando o fluxo antes que o material chegue próximo ao furo e diminuindo o cisalhamento, já que o plástico fundido não rodeia a estreita passagem entre a válvula e as paredes do bico, como acontece na de agulha. Seu acionamento é por atuação hidráulica ou pneumática.

Bico valvulado de pino
Representação de um bico valvulado de pino

Bico de válvula rotativa – um cilindro disposto na horizontal, mas perpendicular ao sentido do fluxo, possui um furo de dimensões compatíveis com o canal do bico. Ao ser rotacionado o furo do cilindro se desalinha com o canal, bloqueando o fluxo de plástico fundido, ou seja, é uma válvula parecida com a de uma torneira.

Bico de válvula rotativa
Representação de um bico de válvula rotativa

Bibliografia:
BASF. Screw designs in injection molding. Local desconhecido, 2007.
HARADA, Júlio. Moldes para Injeção de Termoplásticos: projetos e princípios básicos. São Paulo: Artliber Editora, 2004.
HARPER, Charles A. Modern Plastics Handbook. New York: McGraw-Hill, 2000.
HARPER, Charles A.; PETRIE, Edward M. Plastics Materials and Processes: A Concise Encyclopedia. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2003.
INOVOTEC SOLUTIONS, Injection & Extrusion Screw Designs. Disponível em: http://www.screwsandbarrels.co.uk/injection-and-extrusion-screw-designs.html. Acesso em 18/04/2018.
MANRICH, Silvio. Processamento de Termoplásticos: rosca única, extrusão e matrizes, injeção e moldes. São Paulo: Artliber Editora, 2005.

Artigo postado em 24/04/2018
Sobre o autor: Daniel Tietz Roda é Tecnólogo em Produção de Plásticos formado pela FATEC/ZL e Técnico em Projetos de Mecânica pela ETEC Aprígio Gonzaga. Trabalhou na área de assistência técnica e desenvolvimento de plásticos de 2008 até 2013 e atualmente é proprietário do Tudo sobre Plásticos.
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