Rebarbação de Borrachas - O que é e porque é aplicada

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Detalhes e conceitos de rebarbação manual e criogênica

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Rebarbação de Borrachas - O que é e porque é aplicada

  1. 1. Rebarbação de Borrachas O que é e Porque é Aplicada Luis Tormento LT Quimicos 09/10/2012
  2. 2. O que é Rebarba?  Rebarba é o resultado do transbordamento de compostos de borracha para fora da área de moldagem.  Esse transbordamento é indesejável e deve ser removido
  3. 3. Rebarbação  Na maioria dos casos a rebarbação é uma etapa necessária na fabricação de borracha moldada, seja ela por:  - Injeção  - Compressão  - Transferência
  4. 4. Rebarbação
  5. 5. Rebarbação  Se o transbordamento for controlado/ planejado ou não, ele é indesejável e deve ser removido.  A retirada manual é demorada e entediante.  Os processos de usinagem, apesar de serem automatizados, são carregados manualmente e são demorados.
  6. 6. Rebarbas  Para obtermos peças de melhor aparência e qualidade técnica, devemos utilizar técnicas adequadas para: - Diminuir a geração de rebarbas - Diminuir o tamanho e a espessura das rebarbas
  7. 7. Rebarbas Técnicas para diminuir a geração de rebarbas
  8. 8. Como diminuir a rebarba - Processo  Na moldagem devemos controlar quatro categorias básicas:  Temperatura  Pressão  Tempo  Distância TemperaturaTemperatura Pressão Tempo Distância
  9. 9. Como diminuir a rebarba  Temperatura  - Controle da temperatura de fusão (melt point)  O fluxo de material no molde inclui seu caminho do alimentador à cavidade do molde.  Geralmente o material é aquecido e depois flui para as cavidades de moldagem - Controle da temperatura do molde  Variações na temperatura do molde são responsáveis por maior ou menor contração
  10. 10. Como diminuir a rebarba - Processo  Pressão  - Pressão inicial  Aplicada ao composto fundido, é responsável pelo preenchimento da cavidade e dá forma ao artefato  - Pressão final (sustentação)  Utilizada para o preenchimento final do molde e manter a forma até a solidificação (vulcanização) final do artefato.  - Pressão de retorno
  11. 11. Como diminuir a rebarba - Processo  Tempo  O tempo requerido para moldar um artefato, é a soma total de:  Fechamento do molde  Fluxo do composto à cavidade  Abertura para eliminar vazios e ar ocluso  Vulcanização até atingir o T90  Abertura  Desmoldagem
  12. 12. Como diminuir a rebarba - Processo  Distância  Importância  O controle da distância é critico na produção de produtos de alta qualidade, pois longas distâncias significam longos ciclos de vulcanização (cura)  Distância de fechamento do molde  A velocidade inicial de fechamento é bem rápida.  A velocidade final de fechamento (1 cm) é bem lenta  Distância de abertura do molde  O molde abre lentamente (1/4”) para quebrar o vácuo formado na moldagem.
  13. 13. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  A etapa de moldagem tem grande influência na geração de rebarbas.  Moldes que não sigam um padrão de moldagem RMA, tendem a gerar maior quantidade de rebarba.  Equipamentos com deficiência de pressão e temperatura, também tendem a gerar maior quantidade de rebarba.
  14. 14. Como diminuir a Rebarba Moldagem
  15. 15. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Processos de Moldagem  Moldagem por compressão  Moldagem por transferência  Moldagem por injeção
  16. 16. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por compressão A maioria das prensas utilizadas na moldagem por compressão são prensas hidráulicas de platô inferior ascendente; nestas, um cilindro hidráulico está alojado em uma bancada ou na parte inferior da prensa; o pistão, por meio de pressão hidráulica, sobe até comprimir-se sobre o platô superior, fixado na parte superior da prensa. Para a abertura da prensa basta fechar a entrada de líquido hidráulico e abrir a saída, fato este que desaloja o líquido do cilindro para a descida por gravidade do pistão e platô inferior; frequentemente utilizam-se sistemas auxiliares, mecânicos ou hidráulicos, para acelerar a abertura e melhorar a produtividade da instalação.
  17. 17. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por compressão Prensas utilizadas na moldagem por compressão
  18. 18. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Destacamos os diferentes sistemas de aquecimento dos platôs:  Vapor – os platôs dispõem de canais em zig-zag para a circulação do vapor; o sistema dispõe de um conjunto de purgadores para a eliminação do vapor condensado. Para regular o volume de vapor recomenda-se o uso de pressostatos, que asseguram a consistência e precisão necessárias para manter a temperatura de vulcanização.  Termofluidos – os fluidos são líquidos que suportam temperaturas de até 200ºC ou mais, sem ferver ou sofrer degradação térmica apreciável, durante períodos prolongados; circulam nos platôs no lugar do vapor; eliminam-se os condensadores e trabalha-se a baixas pressões, o que simplifica o problema da estanqueidade. Como o termofluído é mantido em circulação num circuito fechado, geralmente de pouca extensão, o controle da temperatura é mais fácil.
  19. 19. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Destacamos os diferentes sistemas de aquecimento dos platôs:  Elétrico – o sistema é limpo e simples, mas costuma apresentar problemas de uniformidade da temperatura sobre a superfície do platô e oscilações ao longo do tempo; com sistemas de regulagem eletrônica de impulsos, frequência e duração entre a temperatura real e a teórica, é possível reduzir estas oscilações. Recentemente começou a ser comercializado um sistema de aquecimento por aquecimento dos platôs por indução, obtendo-se um aquecimento mais rápido e melhor regulagem e uniformidade da temperatura.
  20. 20. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  A moldagem por compressão não é muito diferente da fabricação de um biscoito ou waffle. Uma dada quantidade de material deve ser colocada numa cavidade, assegurando o seu preenchimento. Calor e pressão são aplicados levando o composto a fluir, preenchendo a cavidade e dando forma à peça; o material excedente flui para fora através de canais de escoamento (rebarbas).  A moldagem por compressão é geralmente escolhida para compostos de média dureza, em aplicações de grande volume ou aplicações que particularmente utilizem materiais muito caros.
  21. 21. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  O excesso, ou rebarba, criado por peças de grande diâmetro, é de particular interesse quando se utilizam compostos mais caros. A moldagem por compressão ajuda na redução desse excesso.  A faixa de aplicação vai desde simples anéis em O, a correias e complexos diafragmas com diâmetro maior que 254,0 mm.  A rebarba em uma típica peça moldada por compressão tem um máximo de 0,102 x 0,254 mm a 0,127 x 0,813 mm, dependendo do método de rebarbação.
  22. 22. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por Compressão
  23. 23. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por transferência  A moldagem por transferência difere da moldagem por compressão; nesta última, o material é colocado em um receptáculo, localizado entre a parte superior do molde e um pistão. O material escorrega para dentro da cavidade através de um ou mais orifícios chamados “porta” ou “passagem”.  A rebarba em um pequeno moldado ou anel em O, estará no máximo, em 0,127 mm de espessura, estendendo-se à aproximadamente 0,076 mm na superfície da peça.
  24. 24. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por transferência
  25. 25. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por injeção  A moldagem por injeção é o mais automatizado dos processos de moldagem. O material é aquecido até um estado de fluxo fácil; é injetado sobre pressão da câmara aquecida através de uma série de orifícios ou “portas” no molde.  A moldagem por injeção é ideal para altos volumes de produção de peças de borracha de configuração relativamente simples.
  26. 26. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por injeção  Existem dois tipos de prensas de injeção:  De plastificação e injeção por fuso, e  De plastificação por fuso e injeção por pistão.
  27. 27. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Moldagem por injeção
  28. 28. Como diminuir a Rebarba - Moldagem  Desgaseificação  A remoção de gases (ar ocluso) gera rebarbas que são retiradas por vários processos: extração manual, moagem criogênica ou lixamento. É recomendável manter uma boa tolerância no fechamento dos moldes para reduzir suas perdas ao mínimo.
  29. 29. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Desgaseificação  Como tolerância para esses desgasificadores sugere-se: Dureza do material Depressão ou projeção típica a partir da superfície menor que 50 0,381mm 50 ou mais 0,178mm
  30. 30. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Alimentação  O número, tamanho e localização dos furos alimentadores variam muito, dependendo do processo de moldagem, dureza do material, tolerâncias dimensionais, considerações cosméticas e outras requisições do cliente.  O correto projeto da entrada de material é fator decisivo na redução de refugos/rebarbas no processo
  31. 31. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Alimentação  Apresentamos abaixo os cinco processos mais comuns de alimentação para moldes:
  32. 32. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Cantos  Dois pontos chaves devem ser considerados quando desenhamos cantos:  O canto deve ser arredondado, para facilitar a retirada do ferramental  Sempre que possível, o molde deve abrir tanto no sentido horizontal como no vertical.  Assim, quando o operador retirar a peça do molde, separará a parte central e a peça sairá deslizando, evitando assim perdas por rasgamento.
  33. 33. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Cantos  A figura abaixo, mostra um exemplo desse tipo de molde.
  34. 34. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Furos  Procurar utilizar sempre a regra básica do 2:1, ou seja: a altura do furo não deve ser maior que duas vezes o diâmetro, reduzindo assim a pressão necessária para a retirada do material do molde.
  35. 35. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Durabilidade dos moldes/matrizes  Na medida do possível, devemos utilizar sempre materiais “limpos” ou de baixa sujidade ao molde; isto é relevante porque nos processos de moldagem por injeção a limpeza dos moldes é muito complicada e pode demandar horas para a limpeza total.  Na medida do possível, utilizar polímeros de viscosidade controlada, evitando o uso de auxiliares de processo ou mesmo desmoldantes ( é necessário um acabamento superficial do molde).
  36. 36. Como diminuir a Rebarba - Moldes  Durabilidade dos moldes/matrizes  Devem ser adotados cuidados adicionais com a utilização de peróxidos, pois eles liberam produtos que causam oxidação dos moldes; para estas aplicações recomenda-se utilizar acabamento cromado ou aço inox.  Tomar precauções quanto a limpeza dos moldes: limpadores muito abrasivos desgastam o molde e deformam as dimensões gerando mais rebarba.  Jateamento por areia foi proibido em 1999, por causar silicose. Atualmente utilizam-se mídias plásticas para esse processo. O ideal é que o molde dure para 100.000 prensadas.
  37. 37. Como retirar as rebarbas  Após termos tomado todos os cuidados no controle do processo, compostos e moldes para reduzir as rebarbas, iremos agora explicar os processos de retiradas das mesmas:
  38. 38. Rebarbação
  39. 39. Rebarbação  São utilizados diversos processos e métodos na rebarbação de artefatos de borracha:  - Manualmente  - Perfuração  - Corte  - Moagem  - Criogenia
  40. 40. Como retirar as rebarbas  Rebarbação manual – Inicialmente a rebarbação era uma operação manual. Dúzias de trabalhadores, sentados em estações de trabalho minúsculas, pegavam as peças uma a uma e retiravam o excesso de borracha (rebarba) com facas, tesouras e dispositivos especiais. Ainda hoje alguns artefatos necessitam ser rebarbados dessa maneira, devido a sua complexidade e tamanho.
  41. 41. Como retirar as rebarbas
  42. 42. Como retirar as rebarbas  Podemos dizer que a rebarbação manual possui vários inconvenientes:  A qualidade do acabamento manual é inconstante  A rebarbação manual é um processo lento e que demanda muito tempo, ocasionando baixa na produtividade  Devido ao uso extensivo de mão-de-obra está gradualmente se tornando um processo dispendioso.
  43. 43. Como retirar as rebarbas  Outros processos de rebarbação manual incluem:  Perfuração  Usinagem  Lixamento  Lavagem
  44. 44. Como retirar as rebarbas
  45. 45. Como retirar as rebarbas  Processo manual utiliza uma série de técnicas e instrumentos:
  46. 46. Como retirar as rebarbas  Utilização de criogenia Esta técnica utiliza o congelamento do composto até uma temperatura abaixo de sua Tg; após isto, a rebarba é quebrada mecanicamente.
  47. 47. Como retirar as rebarbas  Vibradores e tamboreadores  As primeiras máquinas criogênicas eram vibradores e tamboreadores. (Modelo 300)  Nestas máquinas, o artefato é congelado por meio de nitrogênio liquido até atingir sua temperatura de transição vítrea. A máquina tem a forma interna sextavada e a rebarba endurecida é retirada por impacto entre as peças congeladas ou por meio de algum tipo de mídia.  Mídias plásticas ou cerâmicas são geralmente utilizadas para auxiliar no impacto e quebrar a rebarba.
  48. 48. Como retirar as rebarbas  Vibradores e tamboreadores  São limitados: são eficientes quando o artefato deve ser rebarbado externamente; são de baixa eficiência para rebarbação interna.  Atualmente os vibradores e tamboreadores são eficientes na rebarbação de vários artefatos; em outros artefatos, servem como um pré-tratamento para acabamento nos equipamentos criogênicos, mais eficientes – um destes equipamentos é o cesto giratório por jateamento (Polyblaster 2.0).
  49. 49. Como retirar as rebarbas Polyblast modelo 300
  50. 50. Como retirar as rebarbas  Equipamento tipo cesto por jateamento (Polyblaster 2.0)  Um grande aumento na produtividade da rebarbação veio com o desenvolvimento do equipamento tipo cesto por jateamento de mídia.  Nesse equipamento os artefatos são congelados em um cesto com volume de 28 a 112 litros. Esse cesto está posicionado em uma câmara isolada termicamente, após atingir a temperatura desejada (de acordo com o tipo de elastômero).
  51. 51. Como retirar as rebarbas  Equipamento tipo cesto por jateamento (Polyblaster 2.0)  O cesto gira e sobre o artefato é injetada uma mídia plástica para quebrar a rebarba; esta rebarba cai juntamente com a mídia para um conjunto de peneiras que faz a retirada da rebarba e mídias quebradas.  A mídia retorna para um recipiente e, por meio de ar comprimido retorna à câmara de rebarbação.  Depois do tempo pré definido o artefato está livre de rebarbas e pronto para uso.
  52. 52. Como retirar rebarbas Polyblaster 2.0
  53. 53. Como retirar rebarbas
  54. 54. Como retirar rebarbas
  55. 55. Como retirar rebarbas  Existem nessas máquinas apenas 4 controles básicos:  Temperatura  Velocidade da Roda de Injeção  Velocidade do Cesto  Ciclo de tempo
  56. 56. Como retirar rebarbas  Estas mídias são de policarbonato, especialmente composto para resistir ao impacto à temperatura de -184ºC. (por exemplo, rebarbação de silicone)  Estas mídias de policarbonato têm forma cilíndrica.  Já foi comprovado que a forma da mídia tem pouco efeito no processo de rebarbação, mas a forma cilíndrica é a mais fácil de manusear.
  57. 57. Como retirar rebarbas  A temperatura necessária para cristalizar a rebarba varia de composto para composto.  Importante fator na produtividade desse processo é determinar a temperatura (Tg) ideal para cada composto; com isto consegue-se melhor rebarbação e economia de nitrogênio.
  58. 58. Como retirar rebarbas  Temperaturas de referência: Denominação Temperatura do Ponto de Rigidez ºC Faixa de Temperatura de Rebarbação ºC Etileno Propileno (EPDM, EPT, EPR)‑ -68 -70 a -96 Borracha de Cloropreno (Neoprene) -46 -60 a -70 Butadieno Acrilonitrila (Buna NBR)‑ -46 -50 a -70 Epicloridrina (Hydrin, ECO) ‑34 ‑43 Poliuretano (Millathane) -29 -45 Fluopolímero (FPM) -37 -51 Poliacrilato (Vamac) ‑51 ‑60 a 80‑ Polietileno Clorosulfonado (Hypalon) ‑51 ‑62 a 70‑ Silicone ‑85 ‑87 a 118‑ Fluorsilicone ‑68 ‑68 Fluorelastômero -29 -29 Borracha de polibutadieno ‑73 ‑80 a 100‑ Borracha Natural ‑60 ‑70 a 100‑ Borracha de Isopreno (Poliisopreno) ‑59 ‑70 a 90‑ Borracha butílica (IIR) -59 -70 a -90 Borracha de Estireno Butadieno (Buna S, SBR)‑ ‑59 ‑80 a 100‑
  59. 59. Como retirar rebarbas
  60. 60. Como retirar rebarbas
  61. 61. Agradecimento Obrigado a todos Luis A. Tormento LT Químicos Luis.tormento@ltquimicos.com.br Tel: (11) 55810708 www.ltquimicos.com.br

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