Moldagem por injeção de ABS: Um guia abrangente 

A moldagem por injeção de ABS tem boa resistência ao impacto e um acabamento de superfície liso e é um método preferido para a fabricação de peças plásticas de alta qualidade em vários setores. O acrilonitrila butadieno estireno (ABS) é um termoplástico muito usado na moldagem por injeção devido à sua resistência, durabilidade e facilidade de processamento. A moldagem por injeção de plástico ABS é econômica e confiável para produzir grandes quantidades do produto para produção em massa, incluindo componentes automotivos, eletrônicos de consumo e dispositivos médicos. Os plásticos básicos, como o ABS, são compostos de acrilonitrila para resistência química, butadieno para resistência e estireno para rigidez e uma aparência brilhante que o torna excelente para moldagem. Isso é reforçado ainda mais pela excelente temperatura de fusão (entre 200 e 250°C), sua excelente usinabilidade e resistência moderada ao calor. No entanto, a moldagem em ABS tem seus prós e contras, como qualquer outro material, incluindo a sensibilidade aos raios UV e a resistência moderada ao calor, etc.

Para produzir produtos sem defeitos com o processo de moldagem de plástico ABS, cada um dos fatores envolvidos no resfriamento do material seco, no controle de temperatura, na espessura da parede, na pressão de injeção e no projeto do molde deve ser cuidadosamente considerado. Outros plásticos, além do ABS, usados pelos fabricantes incluem o polipropileno (PP), o policarbonato (PC), o polietileno (PE), a poliamida (nylon) e o PET, cada um com suas vantagens. A seleção de um ABS ou de um material alternativo depende da compreensão das propriedades do material em questão.

Este artigo discorre detalhadamente sobre as principais características da moldagem por injeção de ABS, como sua composição química é processada, suas vantagens e desvantagens e a comparação com outros plásticos. O leitor terminará a página com conhecimento detalhado sobre por que o ABS ainda é o material preferido na fabricação atual.  

O que é moldagem por injeção de ABS? 

O processo chamado de moldagem por injeção de ABS ajuda a produzir peças plásticas duráveis, leves e à prova de choque a partir de acrilonitrila butadieno estireno (ABS). O plástico ABS é aquecido até derreter, depois é injetado em um molde, resfriado e solidificado na forma desejada. Ele é conhecido por ser forte, resistente ao calor e fácil de moldar, sendo usado em componentes automotivos, eletrônicos, brinquedos e eletrodomésticos. É um método que permite a produção em massa com qualidade consistente, proporcionando uma solução acessível e versátil para muitos setores. Além disso, peças de ABS polidas, texturizadas ou coloridas podem ser usadas para melhorar a estética e a funcionalidade.

Estrutura química e composição do ABS  

O ABS é composto por:

• Acrilonitrila (C₃H₃N) - Oferece resistência química e estabilidade térmica.
• Butadieno (C₄H₆) - Aumenta a tenacidade e a resistência ao impacto.
• Estireno (C₈H₈) - Contribui para a rigidez e o acabamento brilhante.

Estrutura molecular

O ABS é um arranjo molecular com a espinha dorsal de uma longa cadeia de polímeros preenchida com partículas de borracha de butadieno na matriz de acrilonitrila-estireno. A combinação dessas duas características o torna excelente para a moldagem de plástico ABS. 

Propriedades químicas do plástico ABS 

Algumas das propriedades químicas mais importantes do ABS fazem dele um material popular para moldagem por injeção de ABS.

• Fácil processamento com um ponto de fusão de cerca de 200-250 C.
• É leve, porém resistente, com uma densidade de 1,04-1,07 g/cm³.
• Ácidos, álcalis e óleos são resistentes, mas solventes orgânicos, como a acetona, o afetam.
• Temperaturas: Resistente ao calor até 80-100°C, mas a exposição prolongada a altas temperaturas degradará o material. 

Natureza e características físicas da moldagem de ABS 

O ABS não é um termoplástico de ponto de fusão acentuado como a maioria dos outros plásticos (ou seja, é amorfo), mas pode ser derretido. Em vez disso, ele amolece em uma faixa de temperaturas e se adapta muito bem a aplicações de moldagem. As principais características físicas incluem: 

• Alta resistência ao impacto - resiste a choques e tensões repentinos.
• Boa estabilidade dimensional - Mantém a forma sob diferentes condições.
• Acabamento brilhante e liso - Oferece um apelo estético para produtos de consumo.
• Pode ser usinado e moldado com precisão, além de ser fácil de cortar e perfurar.
  

Processo de moldagem por injeção de plástico ABS 

Veja a seguir as etapas do processo de moldagem por injeção de plástico ABS. 

• Secagem do material - Os pellets de ABS são secos para remover a umidade.
• Aquecendo-o a 200-250°C e forçando-o sob alta pressão em um molde (fusão e injeção).
• Resfriamento e solidificação - O plástico resfria o molde onde o plástico tomou a forma do molde.
• Ejeção e acabamento - O produto solidificado é ejetado, aparado, pintado ou revestido. 

Aplicações da moldagem de ABS  

Devido à versatilidade do ABS, ele é amplamente utilizado em todos os tipos de setores.

• Painéis, para-choques e revestimentos internos constituem o setor automotivo.
• Carcaças de laptops, teclados, capas de telefones etc.
• Produtos domésticos: Utensílios de cozinha, aspiradores de pó e brinquedos (por exemplo, peças de LEGO).
• Equipamentos médicos: Instrumentos cirúrgicos e caixas para dispositivos de diagnóstico. 
  

Vantagens e desvantagens da moldagem por injeção de ABS 

Vantagens 

• O plástico ABS (sigla para acrilonitrila butadieno estireno) tem alta resistência ao impacto, o que significa que é resistente e durável a choques e, portanto, é usado para fabricar produtos duráveis.
•  É facilmente moldado, cortado, perfurado e processado - excelente usinabilidade.
• Boa resistência química e ao calor - Ácidos, álcalis e calor moderado não os afetam, como acontece com as peças fundidas de ferro inferiores.
• Acabamento de superfície lisa - Produz peças brilhantes e estéticas adequadas para produtos de consumo.
• Por ser mais barato do que a maioria dos plásticos de engenharia, o ABS é econômico.
• Resistente, porém leve - Um excelente material para aplicações que precisam de resistência sem aumentar o volume.
•  Biodegradável - O ABS é um material plástico reciclável que pode ser reprocessado, pois é ecologicamente correto por natureza.

Desvantagens 

• A exposição prolongada à luz solar causará amarelamento e fragilidade.
•  Inflamável - A menos que seja modificado com aditivos retardadores de chama, ele queimará facilmente.
• As peças de ABS são propensas a deformação - quando as peças esfriam em uma velocidade inadequada, elas podem encolher ou se deformar.
• Baixa resistência a intempéries - Suscetível à degradação em condições externas extremas.
• O ABS é propenso à sensibilidade química, portanto, solventes como a acetona o dissolverão.
• Resistência moderada ao calor - Derrete em altas temperaturas (100°C), portanto não é adequado para uso em ambientes extremamente quentes.

A fabricação de moldagem por injeção de ABS tem muitos fatores importantes. 

Para produzir peças de plástico ABS moldadas por injeção, é essencial levar em conta muitas variáveis e trabalhar da maneira correta para obter uma produção de alta qualidade, forte e econômica. Veja abaixo os fatores a serem considerados:

Seleção de materiais

• Para obter a força, a resistência ao calor e o acabamento de superfície necessários, use resina ABS de alta qualidade. 
• No entanto, com base nos requisitos da aplicação, como resistência a UV, retardamento de chama ou resistência ao impacto, podem ser escolhidos graus específicos de ABS.

Pré-tratamento de resinas ABS secas

Absorvem umidade e, portanto, são higroscópicos e devem ser secos adequadamente, ou podem ocorrer defeitos como bolhas e imperfeições na superfície.

Processo de secagem

• É recomendável secar os grânulos de ABS a 80-90°C por 2 a 4 horas na preparação para a moldagem.
• A hidrólise enfraquece as propriedades mecânicas e leva a resultados de moldagem inconsistentes, o que é evitado pela secagem adequada.

 Controle de temperatura

• O fluxo ideal e o preenchimento do molde ocorrem a uma temperatura de fusão de 200 a 250 °C.
• 50 - 80°C Temperatura do molde para evitar empenamento, encolhimento desigual e defeitos.

A taxa de resfriamento deve ser lenta e uniforme para melhorar a precisão dimensional e a resistência mecânica.

 Espessura uniforme da parede no projeto de peças de plástico ABS

Por que isso é importante? 

• Quando a espessura da parede não é consistente, isso causa empenamento, marcas de afundamento, estresse no material e acúmulo de material.
• A instabilidade dimensional nas peças finais pode ser causada pelo resfriamento desigual.

Recomendações de design

• Os melhores resultados são obtidos quando há uma espessura estritamente consistente entre 1,2 e 3,5 mm.
• As transições graduais de seção para seção evitarão pontos de tensão ou áreas fracas.
• Use cantos arredondados em vez de cantos afiados, pois isso equalizará a tensão.

Pressão e velocidade de injeção

No entanto, a pressão ideal deve ser definida entre 50-150 MPa para garantir o preenchimento completo e sem defeitos do molde.

Velocidade controlada

• Em seguida, vêm as marcas de queimadura, o aumento da tensão interna e a degradação do material, devido à → velocidade excessiva.
• Erros → tiros curtos (preenchimento incompleto), linhas de solda e falta de adesão.

A pressão e a velocidade são ajustadas adequadamente para melhorar o acabamento da superfície, a resistência e a precisão das peças moldadas.

Projeto e ventilação de moldes

Isso garante que não haja armadilhas de ar, marcas de queimadura e defeitos causados por gases presos.

• O posicionamento do portão deve ser otimizado para um fluxo de material suave e sem estresse.
• A redução do risco de marcas de fluxo e defeitos de superfície se deve às superfícies lisas e uniformes do molde.
• Se a ferramenta for um molde com várias cavidades, o preenchimento e o resfriamento devem ser equilibrados para preencher e resfriar as cavidades uniformemente.

 Encolhimento e deformação

• Talvez a consideração mais importante ao projetar moldes para ABS seja sua alta taxa de encolhimento de 0,4-0,7%, portanto, as variações de tamanho após o resfriamento devem ser levadas em conta.
• O resfriamento gradual é essencial para evitar a distorção dimensional ou a deformação da peça.
• As estruturas de reforço, como nervuras e reforços, são adequadas quando ajudam a manter a forma e a estabilidade.

 Pós-processamento e acabamento

• As peças de ABS podem ser pintadas, chapeadas, polidas ou gravadas a laser para melhorar a aparência.
• Esta etapa consiste em garantir que as bordas estejam lisas e remover o excesso de material por meio de corte, lixamento e rebarbação.
• A cromagem ou o revestimento UV na superfície torna a solução durável e resistente a fatores ambientais.
  

Propriedades do material ABS 

Características gerais do plástico ABS

O Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) é um termoplástico atóxico e inodoro que normalmente se apresenta como pó ou grânulos de cor marfim, translúcidos ou transparentes. A densidade, que varia de 1,05 a 1,18 g/cm³, permite que ele seja leve, porém resistente. Como o ABS, a taxa de encolhimento é de 0,4% a 0,9% e garante boa estabilidade dimensional nas peças moldadas. Seu módulo de elasticidade é de 2 GPa e seu coeficiente de Poisson é de 0,394, o que significa que não é nem muito fraco nem muito rígido. Ele absorve menos de 1% de umidade, sua temperatura de fusão está entre 217°C e 237°C e a decomposição térmica começa acima de 250°C.

Resistência mecânica do plástico ABS 

O ABS é amplamente conhecido por sua altíssima resistência ao impacto e excelente durabilidade em baixas temperaturas. A resistência ao desgaste é boa, por isso é adequado para peças que exigem movimento ou atrito constantes. Esse plástico proporciona a estabilidade dimensional de uma peça moldada, de modo que ela manterá sua forma. Além disso, o ABS tem resistência moderada ao óleo e, portanto, é uma alternativa aceitável para aplicações de rolamentos de baixa velocidade e carga média.

Resistência ao calor e estabilidade térmica

O ABS tem uma temperatura de deflexão térmica (HDT) entre 93°C e 118°C, o que indica que ele sustenta sua estrutura apenas com calor moderado. No entanto, sua resistência ao calor pode melhorar em cerca de 10°C se estiver sendo recozido, o que aumentaria sua aplicabilidade em aplicações que exigem mais desempenho térmico.

Capacidades de isolamento elétrico

O plástico ABS é um excelente isolante elétrico e, por isso, é a escolha de material para caixas de eletrônicos e componentes elétricos. As propriedades de isolamento são estáveis em várias condições de temperatura, umidade e frequência, de modo que o desempenho é consistente em diferentes situações.

Resistência química e ambiental

O ABS é resistente à água, a sais inorgânicos, a álcalis e a uma ampla variedade de ácidos, sendo adequado para uso em aplicações industriais e de consumo. No entanto, ele não se degrada quando em contato com cetonas, aldeídos ou hidrocarbonetos clorados, mas pode desenvolver rachaduras por tensão quando em contato com ácido acético, óleo vegetal etc.

Com todas as suas vantagens, o ABS como polímero tem baixa resistência a intempéries. O material se torna mais fraco quando exposto à radiação ultravioleta (UV). Seus estudos indicam que, após seis meses de exposição ao ar livre, sua resistência ao impacto pode cair quase 50%, dependendo da aplicação e do conteúdo inicial da resina, o que aponta para a necessidade do uso de estabilizadores de UV ou revestimento de proteção nas aplicações externas. 

Custo do plástico ABS e da moldagem por injeção 

Os fatores que determinam o custo do plástico ABS são o custo das matérias-primas, o custo do processamento e o custo de qualquer pós-processamento que possa ser necessário. Esses são os custos que provavelmente serão incorridos no processo de moldagem por injeção de ABS:

Custo da matéria-prima

O preço da resina ABS depende do preço de mercado, do fornecimento do fabricante, da qualidade e de quaisquer características adicionais que possam ser necessárias, como ABS retardante de chamas, estabilidade UV ou graus de resistência mais altos de ABS. Em geral, o custo da resina ABS padrão é o seguinte:

• $1,50 - $3,50 por kg para grânulos de ABS padrão.
• $3,00 - $5,00 por kg para ABS especial, que inclui ABS com retardante de chamas, estabilizado contra raios UV ou de alto impacto.
• De todos esses tipos, o ABS é mais caro que o polipropileno (PP), mas mais barato que o policarbonato (PC) e o nylon (PA).

Custos de moldagem por injeção

A seguir estão alguns dos fatores que influenciam o custo da moldagem por injeção de plástico ABS:

 Custo do molde

• Moldes simples: $3.000 - $10.000
• Moldes complexos de múltiplas cavidades: $10.000 - $50.000+
• Moldes de prototipagem (produção de baixo volume): $500 - $5.000

 Custo de produção por peça

• Peças pequenas e simples: $0,50 - $2,00 por peça
• Peças maiores ou complexas: $2,00 - $10,00+ por peça
• Alto volume de produção: Os custos diminuem devido a fatores como a compra em massa dos insumos.

Custos de processamento

• Taxas horárias da máquina: $20 - $100 por hora (dependendo do tamanho e do tipo de máquina).
• Custo da mão de obra: Varia de acordo com a região, mas custa entre US$ 5 e US$ 50 por hora.
• Custos de energia: Como o ABS precisa ser aquecido até a faixa de 200-250°C, ele implica um uso significativo de energia elétrica.

Custos adicionais 

• Pintura, galvanização e polimento: $0,50 - $5,00 por peça.
• Desperdício de material e reprocessamento: Dependendo do caso específico, isso pode aumentar o custo de 5- 10%.
• Multifuncional: Dependendo da magnitude da peça e do local de produção.

O ABS é econômico?

Prós: O custo das matérias-primas é moderado e o material é fácil de usinar, enquanto a maior parte da sucata pode ser reciclada, o que o torna adequado para invenções de médio a alto volume.

Contras: Mais caro que o PP e o PE, mas mais barato que o PC e o Nylon. Os altos custos dos moldes também podem ser considerados uma desvantagem, especialmente quando se trata de produção em pequena escala.

Em geral, a moldagem por injeção de ABS é econômica, durável e fácil de processar, e é por isso que muitos setores preferem esse material para processamento.

Outros plásticos usados na moldagem por injeção

Além do plástico ABS, muitos outros termoplásticos são comumente usados na moldagem por injeção. No entanto, cada material tem propriedades diferentes dos outros, o que os torna adequados para diferentes aplicações. Veja a seguir uma comparação entre os plásticos de moldagem por injeção mais comuns e o ABS.

Polipropileno (PP) vs. ABS 

Vantagens do PP

• Excelente resistência química e à umidade.
• Uma opção econômica, leve e de baixo custo.
• Boa resistência ao impacto, mas inferior à do ABS.

Limitações do PP

• A resistência ao calor e a rigidez são inferiores às do ABS.
• Não é tão resistente quanto o ABS em aplicações de alta tensão.
• Usos comuns: Embalagens, peças automotivas, recipientes médicos e artigos domésticos.

Policarbonato (PC) vs. ABS 

Vantagens do PC

• Às vezes usado para resistência superior a impactos - vidro à prova de balas e outros tipos de equipamentos de proteção.
• Alta resistência ao calor e durabilidade.
• Esse material pode ser transparente e facilmente tingido ou colorido.

Limitações do PC

• Mais caro que o ABS.
• É propenso a arranhões e precisará de revestimentos para fortalecê-lo.
• Usos comuns: Componentes automotivos, capacetes de segurança, lentes para óculos e gabinetes elétricos.

Polietileno (PE) vs. ABS 

Vantagens do PE

• Altamente resistente a produtos químicos, água e corrosão.
• Ele tem propriedades de baixo atrito adequadas para peças móveis.
• Extremamente flexível e leve.

 Limitações do PE

• Rigidez e resistência mecânica inferiores às do ABS.
• Baixa resistência ao calor - derrete em temperaturas mais baixas.
• Sacos plásticos, garrafas, canos e recipientes de alimentos usam plástico.

Tereftalato de polietileno (PET) vs. ABS 

Vantagens do PET

• Muito leve, mas com excelentes propriedades de barreira contra umidade e gases.
• Alta estabilidade dimensional - mantém bem a forma.
• Boa resistência química e capacidade de reciclagem.

Limitações do PET

• Tem menor resistência ao impacto do que o ABS.
• Não é tão resistente ao calor quanto outros plásticos de engenharia.
• Aplicações: Garrafas de água, embalagens de alimentos, fibras de roupas e recipientes de cosméticos.

Poliamida (PA/Nylon) vs. ABS 

Vantagens do nylon

• Alta resistência mecânica e excelente tenacidade.
• Boa resistência ao calor, de modo que é adequado para ambientes de alta temperatura.
• Resistente ao desgaste e ao atrito, usado para peças móveis.

 Limitações do nylon

• Ele absorve umidade, o que afeta a estabilidade dimensional.
• Mais caro que o ABS.
• Peças automotivas, engrenagens, rolamentos, componentes industriais, conectores elétricos.

Seleção do tipo certo de material para a moldagem por injeção

Fatos como resistência mecânica, resistência química, tolerância a temperaturas e custos afetarão a escolha do plástico para moldagem por injeção. O ABS atinge um equilíbrio entre resistência, durabilidade e preço acessível, mas outros plásticos, como PP, PC, PE, PET e Nylon, para citar alguns, têm a vantagem de algumas aplicações. Esse conhecimento permite que os fabricantes tomem as melhores decisões para seus produtos em termos de desempenho. 

Conclusão

A moldagem por injeção de ABS é uma forma altamente versátil, eficiente e de baixo custo para fabricar componentes plásticos de alta qualidade. É um material ideal para os setores automotivo, eletrônico, de bens de consumo e de equipamentos médicos, devido à sua boa resistência ao impacto, ao acabamento suave da superfície e à boa capacidade de processamento. Para obter os melhores resultados na moldagem de ABS, os fabricantes devem prestar atenção especial ao controle de temperatura, à espessura uniforme da parede, à pressão de injeção ideal e aos moldes suficientemente projetados. A absorção de umidade nas resinas de ABS também exige pré-tratamento, pois pode gerar bolhas e outros defeitos, além de propriedades mecânicas ruins. Técnicas de pós-processamento, como pintura, revestimento e acabamento de superfície, podem levar a uma durabilidade muito maior e à aparência final das peças moldadas em ABS.

O ABS ainda é líder no setor de plásticos moldagem por injeçãoO policarbonato é um material de alta qualidade, mas o PP, o PC, o PE, o PET e o náilon são outras opções superiores com base nas necessidades da aplicação. O policarbonato tem um impacto superior ao do náilon e o polipropileno é mais resistente quimicamente. As propriedades mecânicas, o custo, as questões ambientais e o uso pretendido determinam a escolha correta do material. Em geral, a moldagem de plástico ABS continua sendo uma força importante na fabricação moderna, pois sua combinação perfeita de desempenho, preço e produção a torna ideal. O ABS é um termoplástico confiável e comumente usado na moldagem por injeção, independentemente de sua aplicação nos mercados automotivo, doméstico ou industrial.

Perguntas frequentes sobre moldagem por injeção de ABS

1. O plástico ABS pode ser usado em ambientes externos?

Essa forma específica de motor CC sem escovas síncrono de tensão mínima tem baixa resistência aos raios UV e é suscetível a se tornar quebradiço e descolorido devido à exposição à luz solar. Apesar disso, os estabilizadores ou revestimentos UV também podem aumentar sua durabilidade para uso externo.

2. Como a moldagem por injeção de ABS tem suas vantagens? 

O ABS é resistente ao calor, extremamente forte, mas leve, tem alta resistência ao impacto, oferece boa usinabilidade e é fácil de dar acabamento em uma superfície lisa. Além disso, ele ainda é leve, mas robusto.

3. O plástico ABS é resistente a produtos químicos?

A água, os ácidos, os álcalis e, às vezes, os solventes orgânicos, como a acetona, afetam o ABS. Ele pode melhorar o grau da capacidade do ABS de resistir a produtos químicos.