Peças de PEEK moldadas por injeção normalmente apresentam uma contração primária de moldagem de cerca de 1,0–2,0%, com graus não reforçados em torno de 1,0–1,8% e graus reforçados frequentemente abaixo de 1,0%. No entanto, pode ocorrer contração adicional pós-moldagem ao longo de horas ou semanas à medida que a cristalinidade continua a se desenvolver, especialmente se a temperatura de moldagem ou de serviço se aproximar da faixa de cristalização do PEEK. Compreender tanto a contração imediata quanto a pós-contração, e ajustar o projeto do ponto de injeção, o empacotamento e a temperatura do molde, é essencial para manter tolerâncias rigorosas em componentes de PEEK de alta precisão.
O PEEK é um polímero semicristalino com cristalinidade típica de aproximadamente 30–40%, e essa estrutura cristalina é a principal causa de sua contração relativamente alta e direcional.
Durante o resfriamento a partir do estado fundido, as cadeias moleculares se organizam em regiões cristalinas e o volume se contrai, resultando em uma contração de moldagem maior do que a observada em plásticos amorfos comuns.
A contração de moldagem é a redução dimensional que ocorre desde o enchimento do molde com o material fundido em alta temperatura e pressão até a ejeção da peça à temperatura do molde. O PEEK não reforçado geralmente apresenta contração de 1,0–1,8%, enquanto os graus reforçados com fibra de vidro ou carbono podem apresentar contrações tão baixas quanto 0,3–0,9%, dependendo da orientação.
A pós-contração (contração secundária) ocorre após a ejeção, à medida que a peça atinge o equilíbrio térmico e a cristalização continua, especialmente se a peça for posteriormente exposta a temperaturas dentro da faixa de cristalização do PEEK. Maior cristalinidade aumenta diretamente essa contração retardada.
Cristalinidade e taxa de resfriamento
Temperaturas de molde mais altas e resfriamento mais lento e uniforme aumentam a cristalinidade e, consequentemente, tanto a contração de moldagem quanto a pós-contração. O resfriamento rápido suprime a cristalização, mas pode comprometer a estabilidade dimensional a longo prazo.
Cargas e direção de fluxo
Cargas fibrosas ou minerais (vidro, carbono) reduzem significativamente a contração total e a anisotropia. O PEEK não reforçado normalmente apresenta cerca de 1,2–1,5% de contração na direção do fluxo e 1,4–1,9% transversal ao fluxo, portanto o posicionamento do ponto de injeção e a orientação das fibras devem ser cuidadosamente controlados para evitar empenamento.
Temperatura do molde
Os moldes para PEEK devem ser mantidos quentes, normalmente em torno de 150–200 °C, para garantir cristalização adequada equilibrando o tempo de ciclo. Manter uma temperatura de molde estável é essencial para obter contração consistente e alta precisão dimensional.
Empacotamento e resfriamento
Deve-se aplicar pressão e tempo de recalque suficientes para compensar a contração volumétrica durante a solidificação. O sistema de resfriamento deve ser projetado para fornecer distribuição térmica uniforme, evitando variações de contração e pós-contração ao longo da peça.
Projetar espessuras de parede relativamente uniformes e evitar transições abruptas permite que o resfriamento e a cristalização ocorram de maneira homogênea, minimizando gradientes locais de contração.
Quando são exigidas tolerâncias extremamente rigorosas, recomenda-se consultar os dados de contração do grau específico de PEEK, superdimensionar a cavidade de acordo com os valores nas direções de fluxo e transversal, e validar com estudos dimensionais que incluam medições imediatas e envelhecidas para capturar totalmente o comportamento da pós-contração.
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