Implementação da tecnologia "solid surface": problemas e soluções

Mestrado em Engenharia QuímicaEsta dissertação teve como objectivo principal analisar os factores que influenciam o processo solid surface (SS), na unidade fabril Sanitana e propor medidas correctivas. Nesse sentido procedeu-se a um levantamento bibliográfico sobre a tecnologia SS, assim como sobre as ferramentas da qualidade que permitissem delinear metodologias de análise e de resolução de problemas. O processo SS pode ser realizado por duas vias, utilizando resinas acrílicas ou resinas de poliéster híbridas. Todavia em ambos os processos, as peças finais apresentam problemas tais como a presença de bolhas de ar e diferenças de textura. No entanto, e de um modo geral, o desempenho do processo à base de resina de poliéster híbrida é superior ao do processo à base de resina acrílica e por isso foi o processo definido para este estudo. Numa primeira fase, procedeu-se ao levantamento das possíveis causas originárias dos problemas previamente identificados, organizando-as num diagrama causa-efeito. A partir do diagrama construído identificaram-se como principais causas para os problemas diagnosticados: (i) as temperaturas da mistura injectada, do molde, e ambiente e (ii) as condições de injecção. Todas as hipóteses levantadas foram testadas em fábrica, tendo-se verificado que o controlo das temperaturas de injecção, do molde e ambiente a cerca de 30 ºC, e que a utilização de um equipamento com injecção automática, com caudal definido e operando sob vácuo, diminui a presença das bolhas de ar e as diferenças de textura quase na totalidade. Numa segunda fase do trabalho, procedeu-se ao estudo comparativo de duas formulações, que se diferenciaram pela viscosidade por alteração da percentagem de cargas e respectiva granulometria. Ambas as peças foram testadas segundo a norma ISO 19712: 2007 e através de Análise Mecânica Dinâmica (DMA), tendo-se verificado que o aumento do teor em cargas e a variação na granulometria não é vantajoso. Por fim, avaliou-se o efeito da concentração de estireno sobre estabilidade dimensional das peças e sobre a velocidade da reacção de cura através de ensaios em que se utilizaram duas concentrações diferentes desse monómero. A primeira avaliação foi realizada a nível de fábrica, e a segunda através de análises de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC). Os resultados obtidos estão de acordo com os dados da bibliografia. Verificando-se que o aumento da concentração de estireno na formulação é responsável pela instabilidade dimensional das peças e pela redução da velocidade de reacção de cura.The aim of this thesis is to analyze the factors that influence the solid surface (SS) process at Sanitana and propose corrective measures. Accordingly a literature survey was carried out on solid surface technology as well as on quality tools to outline methodologies for analyzing and solving the problems involved. The SS process generally uses two types of resins: acrylics and polyester hybrid resins. Preliminary tests showed that in both cases improvement was required due to the poor quality of the final products namely the presence of air bubbles and texture differences. As in general the performance of the process based on the polyester hybrid resin was better than the one based on acrylics the former was selected to be further studied. In a first instance the main causes of the problems observed were identified using a cause-effect diagram. From this diagram it was concluded that (i) the room temperature as well as that of the mixture injected and of the mold were critical as well as (ii) the injection method. These hypotheses were tested in the factory and it was found that control over the temperature of the mixture injected, of the mold and of the working environment around 30 ° C brought significant improvements. Furthermore, using an automatic injection device and operating under vacuum the presence of air bubbles and the differences in texture were almost entirely eliminated. In a second stage of this study the concentration and size of the inorganic fillers on the viscosity of the injection mixture was evaluated using two different formulations. The specimen prepared were tested according to ISO: 19712 and by Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The results obtained showed that increasing the inorganic load and reducing particle size was not beneficial. Finally, the effect of styrene concentration in the formulation on the curing kinetics and on dimensional stability of the products was assessed using two different formulations. Tests were initially carried out in the factory and in the laboratory via Differential Scanning Calorimetry (DSC). Both sets of results were in agreement with data available in literature confirming that increasing the styrene concentration reduces the rate of curing reaction and leads to dimensional instability of the pieces