Rebarbação de Borrachas - O que é e porque é aplicada

Rebarbação de BorrachasO que é e Porque é

AplicadaLuis TormentoLT Quimicos09/10/2012

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

Rebarbação

Na maioria dos casos a rebarbação é uma etapa necessária na fabricação de borracha moldada, seja ela por:

- Injeção - Compressão - Transferência

Rebarbação

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.

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

Rebarbas

Técnicas para diminuir a geração de rebarbas

Como diminuir a rebarba - Processo

Na moldagem devemos controlar quatro categorias básicas: Temperatura Pressão Tempo Distância

Temperatura

Pressão

Tempo

Distância

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

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

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

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.

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.

Como diminuir a Rebarba

Moldagem

Como diminuir a Rebarba - Moldagem

Processos de Moldagem Moldagem por compressão Moldagem por transferência Moldagem por injeção

Como diminuir a Rebarba - Moldagem Moldagem por compressãoA 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.

Como diminuir a Rebarba - Moldagem Moldagem por compressão

Prensas utilizadas na moldagem por compressão

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.

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.

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.

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.

Como diminuir a Rebarba - Moldagem Moldagem por Compressão

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.

Como diminuir a Rebarba - Moldagem Moldagem por transferência

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.

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.

Como diminuir a Rebarba - Moldagem Moldagem por injeção

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.

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

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

Como diminuir a Rebarba - Moldes

Alimentação Apresentamos abaixo os cinco processos mais

comuns de alimentação para moldes:

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.

Como diminuir a Rebarba - Moldes

Cantos A figura abaixo, mostra um exemplo desse tipo de

molde.

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.

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).

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.

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:

Rebarbação

Rebarbação

São utilizados diversos processos e métodos na rebarbação de artefatos de borracha:

- Manualmente - Perfuração - Corte - Moagem - Criogenia

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.

Como retirar as rebarbas

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.

Como retirar as rebarbas

Outros processos de rebarbação manual incluem: Perfuração Usinagem Lixamento Lavagem

Como retirar as rebarbas

Como retirar as rebarbas

Processo manual utiliza uma série de técnicas e instrumentos:

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.

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.

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).

Como retirar as rebarbas

Polyblast modelo 300

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).

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.

Como retirar rebarbas

Polyblaster 2.0

Como retirar rebarbas

Como retirar rebarbas

Como retirar rebarbas

Existem nessas máquinas apenas 4 controles básicos:

Temperatura Velocidade da Roda de Injeção Velocidade do Cesto Ciclo de tempo

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.

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.

Como retirar rebarbas

Temperaturas de referência:Denominação Temperatura do Ponto

de Rigidez ºCFaixa de

Temperatura de Rebarbação ºC

Etileno‑Propileno (EPDM, EPT, EPR) -68 -70 a -96Borracha de Cloropreno (Neoprene) -46 -60 a -70Butadieno Acrilonitrila (Buna ‑ NBR) -46 -50 a -70Epicloridrina (Hydrin, ECO) ‑34 ‑43Poliuretano (Millathane) -29 -45Fluopolímero (FPM) -37 -51Poliacrilato (Vamac) ‑51 ‑60 a ‑80Polietileno Clorosulfonado (Hypalon) ‑51 ‑62 a ‑70Silicone ‑85 ‑87 a ‑118Fluorsilicone ‑68 ‑68Fluorelastômero -29 -29Borracha de polibutadieno ‑73 ‑80 a ‑100Borracha Natural ‑60 ‑70 a ‑100Borracha de Isopreno (Poliisopreno) ‑59 ‑70 a ‑90Borracha butílica (IIR) -59 -70 a -90Borracha de Estireno Butadieno (Buna‑S, SBR) ‑59 ‑80 a ‑100

Como retirar rebarbas

Como retirar rebarbas

Agradecimento

Obrigado a todos

Luis A. TormentoLT Químicos

Luis.tormento@ltquimicos.com.brTel: (11) 55810708

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