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FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE
ANDRÉ BORGES CORONADO
Rotomoldagem de caiaques
São Paulo
2011
FACULDADE DE TECNOLOGIA DA ZONA LESTE
ANDRÉ BORGES CORONADO
Rotomoldagem de caiaques
Trabalho de Conclusão de Curso,
apresentado à Faculdade de
Tecnologia da Zona Leste sob a
orientação do Professor Dr. Francisco
Rosário, como requisito parcial para
obtenção do titulo de Tecnólogo em
Produção de Plásticos.
São Paulo
2011
CORONADO, André Borges
Rotomoldagem de caiaques / André Borges Coronado- Faculdade de Tecnologia da
Zona Leste, São Paulo, 2011
55 p.
Orientador: Prof. Dr. Francisco do Rosário
Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)- Faculdade de Tecnologia da Zona Leste
1. Rotomoldagem 2. Caiaques 3. Polietileno 4. Empenamentos
Agradecimentos
Em primeiro lugar agradeço a Deus, por tudo de bom que tem feito em minha
vida.
Agradeço ao Engenheiro Naval Ennio Henrique Robba pela ajuda.
Ao proprietário da EHR Caiaker, Paulo Robba por autorizar os estudos e a
divulgação do nome de sua empresa.
Ao meu orientador nesse projeto, Professor Dr. Francisco Rosário.
À minha esposa Walquíria e meu filho Murilo por compreenderem os muitos
momentos de ausência.
"Sucesso é conseguir o que você quer,
e felicidade é gostar do que você
conseguiu".
Richard Carlson
Resumo
CORONADO, André Borges. Rotomoldagem de caiaques. 55 p. Trabalho de
Conclusão de Curso, Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, São Paulo,
2011.
Durante muitos anos a rotomoldagem que é um dos mais antigos processos de
fabricação de peças plásticas, esteve parado no tempo, isso porque não havia
investimentos em novas tecnologias para a melhoria do processo, considerado
arcaico e extremamente lento. Nos dias atuais este processo produtivo tem sua
imagem sendo modificada, a rotomoldagem de caiaques é um bom exemplo de
evolução do processo. Neste trabalho o objetivo foi estudar o processo de
rotomoldagem de caiaques no qual será utilizada uma resina especial de
polietileno de alta densidade (TRM 0513-000). Na busca de responder a
questão: o polietileno de alta densidade (TRM 0513-000) é um material com
características adequadas ao produto, quais as causas de empenamentos? As
hipóteses levantadas como causas de empenamentos são: energia de
contração do polímero; diferença de espessura das paredes da peça; excesso
de desmoldante no molde; degasagem dos moldes inadequadas; condições de
resfriamento; interferências nas formas dos moldes. Como justificativa aos
dados e afirmações expostas no trabalho, foram utilizados nas pesquisas
bibliográficas fontes como livros, artigos, revistas, entrevistas, palestras,
apostilas, cursos, manuais e também a realização de estudo de caso a fim de
demonstrar as causas de empenamentos nos caiaques.
Palavras-chave: Rotomoldagem; Caiaques; Polietileno; Empenamentos
Abstract
CORONADO, André Borges. Rotomolding of kayaks. 55 p. Trabalho de
Conclusão de Curso, Faculdade de Tecnologia da Zona Leste, São Paulo,
2011.
For many years the rotational molding is one of the oldest manufacturing
processes of plastic parts, was stopped in time, so because there was
investment in new technologies to improve the process, considered archaic and
extremely slow. Nowadays this production process has been changing its
image, the rotomolding kayaks is a good example of the evolution process. The
purpose of this paper is to study the rotational molding process of kayaks which
will be used in a special resin for high density polyethylene (TRM 0513-000). In
seeking to answer the question: the high density polyethylene (TRM 0513-000)
is a material with appropriate characteristics to the product, which causes
warping? The hypotheses put forward as causes of warping are: energy of
contraction of the polymer; difference in wall thickness of the piece; excess of
the mold release agent; inadequate degassing of the molds; cooling condition;
interference in the shapes of molds. As justification for data and statements
exposed at work, literature searches were used in sources such as books,
articles, magazines, interviews, lectures, handouts, courses, manuals and also
to carry out case study to demonstrate the causes of warping in kayaks.
Keywords: Rotomolding; Kayaks; Polyethylene, Warping
Sumário
1. Introdução...............................................................................................12
2. História: Rotomoldagem e caiaques.......................................................14
2.1 A rotomoldagem......................................................................................14
2.2 Primeiros Caiaques.................................................................................17
2.3 Modalidades esportivas praticadas com caiaques.................................19
2.3.1 Slalom…………………………………………………………………………20
2.3.2 Velocidade..............................................................................................20
2.3.3 Descenso................................................................................................20
2.3.4 Caiaque pólo...........................................................................................21
2.3.5 Canoagem oceânica...............................................................................21
2.3.6 Canoagem em ondas..............................................................................21
2.3.7 Canoagem maratona..............................................................................22
3. Conceitos fundamentais e configurações de máquinas para
rotomoldagem....................................................................................................23
3.1. Rotomoldadora tipo “Shuttle”.................................................................24
3.2. Rotomoldadora tipo “Rock and Roll”......................................................25
3.3 Etapas do processo...............................................................................27
3.3.1. Carregamento do molde........................................................................27
3.3.2. Aquecimento do molde..........................................................................28
3.3.3 Cura extra forno.....................................................................................30
3.3.4 Resfriamento dos moldes......................................................................31
3.3.5 Desmoldagem da peça..........................................................................32
4 Polímero utilizado (PEAD TRM 0513-000)..............................................33
4.1 Definição de polímero.............................................................................33
4.2 Termoplásticos e Termoestáveis............................................................34
4.2.1 Termoplásticos........................................................................................35
4.2.2 Termoestáveis.........................................................................................35
4.3 PEAD TRM 0513-000.............................................................................36
5 Estudo de caso........................................................................................40
5.1 Material....................................................................................................41
5.2 Pontos fortes do PEAD............................................................................43
5.3 Testes práticos.........................................................................................45
5.4 Empenamentos........................................................................................46
Considerações Finais........................................................................................48
Anexo A.............................................................................................................49
Anexo B.............................................................................................................50
Anexo C.............................................................................................................51
Referências Bibliográficas.................................................................................52
Lista de figuras
Figura 1- Caiaque feito em ossos de baleia e pele de foca...............................17
Figura 2- Caiaque modelo Jacaré......................................................................18
Figura 3: Rotomoldadora tipo Shuttle................................................................24
Figura 4: Rotomoldadora tipo Rock and roll......................................................25
Figura 5: Abastecimento do molde com a resina micronizada..........................26
Figura 6: Etapas de fusão do polímero dentro do molde...................................27
Figura 7: Moldes sendo aquecidos no interior do forno.....................................28
Figura 8: Saída dos moldes para a cura extra forno..........................................29
Figura 9: Etapa de resfriamento dos moldes.....................................................30
Figura 10: Abertura do molde para a retirada da peça......................................31
Figura 11: Caiaques Pingüim vermelho e Foca amarelo...................................40
Figura 12: Caiaque Aquarius.............................................................................45
Figura 13: Caiaque reprovado por empenamento.............................................46
Figura 14: Deformação causada pela pressurização da peça...........................46
Lista de quadros
Quadro 1: Segmentação do mercado de plástico no Brasil...............................15
Quadro 2: Consumo de resina para rotomoldagem por segmento no Brasil.....16
Quadro 3: Formação da cadeia polimérica........................................................32
Quadro 4: Representação esquemática do polietileno......................................35
Quadro 5: Classificação dos polietilenos segundo a ASTM D- 1248................36
Quadro 6: Resultados em corpo de prova injetado com TRM 0024-000...........41
Quadro 7: Resultados em corpo de prova injetado com TRM 0513-000...........42
Quadro 8: Tabela de pesos dos caiaques com PELMD e PEAD e redução de
custo..................................................................................................................4
12
1. Introdução
Rotomoldagem de caiaques.
A rotomoldagem é um processo de fabricação de peças plásticas dos
mais antigos, mas que mesmo sendo tão antigo passou por décadas sem
muitos avanços tecnológicos e sem grandes investimentos para obtenção de
novos materiais rotomoldaveis, o que a deixou com a imagem de processo
arcaico.
A escolha do tema se dá pela experiência pessoal com o processo e a
dificuldade em se obter respostas ou soluções a problemas ocorridos nos
processos de produção de um produto rotomoldado.
O objetivo deste trabalho é estudar o processo de rotomoldagem de
caiaques no qual será utilizada uma resina especial de polietileno de alta
densidade (TRM 0513-000), serão demonstradas as características do
polímero, sua processabilidade, os tipos de rotomoldadoras utilizadas na
fabricação e o estudo de caso das possíveis causas e soluções de
empenamentos ocorridos em caiaques rotomoldados com o PEAD (TRM 0513-
000).
Estes estudos deverão responder a seguinte questão, o polietileno de
alta densidade (TRM 0513-000) é um material com características adequadas
ao produto, quais as causas de empenamentos?
As hipóteses levantadas como possíveis causas de empenamentos no
produto são:
• Energia de contração do polímero
• Diferença de espessura das paredes da peça
• Presença de desmoldante no molde
• Degasagem dos moldes inadequadas
• Condições de resfriamento
• Interferências nas formas do molde
13
No intuito de agregar conhecimentos relacionados à fabricação de
caiaques por meio do processo de moldagem rotacional de plásticos,
considerou-se necessária a realização deste trabalho como colaborador a um
melhor entendimento de todo o processo de fabricação e de um dos principais
defeitos ocorridos. Estes defeitos conhecidos como empenamentos, serão
estudados e relacionados às suas diversas causas, que podem estar
relacionados a ciclo de processo, desenho do molde, mau dimensionamento de
degasagem ou resina inadequada ao produto a qual poderá ou não após o
estudo ser definida como nova resina a ser utilizada para os produtos testados.
Este estudo será justificado por meio de pesquisas bibliográficas
realizadas através de fontes como livros, artigos, revistas, entrevistas,
palestras, apostilas, cursos, manuais e estudo de caso demonstrando as
causas de empenamentos nos caiaques. O estudo de caso foi realizado na
empresa EHR indústria e comercio de artefatos de plásticos Ltda.
No primeiro momento deste trabalho será descrita a história da
rotomoldagem e dos caiaques, as modalidades esportivas disputadas com
caiaques no capítulo terceiro serão demonstrados os conceitos fundamentais e
configurações de máquinas para rotomoldagem de caiaques, assim como tipos
de peças possíveis de se fabricar, principais polímeros utilizados em
rotomoldagens, conceitos e configurações de máquinas rotomoldadoras e as
etapas do processo, no quarto capítulo será exposto o polietileno de alta
densidade TRM 0513-000, suas características técnicas, e condições para
processamento, no quinto e último capítulo é onde encontra se a ênfase do
trabalho, isso porque é com o estudo de caso que se pretende responder as
questões sobre os empenamentos ocorridos nos caiaques produzidos com a
resina de PEAD TRM 0513-000.
14
2. História: Rotomoldagem e caiaques
2.1 A rotomoldagem
A tecnologia de moldagem rotacional, como a maioria dos métodos de
manufaturas evoluiu a partir de outras tecnologias, como o nome já diz, o
processo consiste na produção de peças por meio de rotação dos moldes, este
processo se dá da seguinte forma, um dado polímero é introduzido no molde
aberto em forma de pó ou liquido com o plastisol, após fechado o molde segue
para o aquecimento onde se inicia a rotação que poderá ser biaxial ou balanço
e giro, onde com a aplicação da energia térmica adequada sobre o molde,
chega-se ao ponto de fusão do polímero, que passa a fluir pelo molde em
rotação aderindo-se por camadas às suas paredes, formando assim a peça
que poderá ser retirada com a abertura do molde após o resfriamento.
A rotomoldagem teve seu início há muitos anos, relatos indicam que
esse sistema de produção fora utilizado inicialmente pelos egípcios e gregos
para a fabricação de peças em cerâmica através do processo atualmente
conhecido como “slip casting”. Há centenas de anos os suíços utilizaram-se
pela primeira vez da Moldagem Rotacional para confeccionar ovos de
chocolate ocos, no entanto, o primeiro registro de patente de máquina para
moldagem rotacional aconteceu em 1855, ou seja, antes da existência do
plástico. (TRM, sd).
De acordo com o artigo chamado de "A History of Rotational Moulding
de1997 a idéia original de rotomoldagem estava ligada a fabricação de cabeças
de bonecas durante a década de 1940. O molde foi criado a partir de
eletroformação de cobre-níquel e o polímero utilizado foi o PVC plastisol
(cloreto de polivinila). (TRM, sd). Neste processo com o plastisol os moldes não
são bi-partidos, sendo as peças sacadas a força por um orifício, normalmente
com o auxilio de uma ferramenta como um alicate.
Na década de 40, devido aos altos tempos de ciclos do processo e a
escassez de matérias-primas rotomoldáveis, já que se utilizavam basicamente
plastisóis para fabricação de bonecas, brinquedos e recipientes redondos ou
15
retangulares. Os plastisóis são suspensões de resinas de PVC numa fase
continua liquida formada por um plastificante e um estabilizante térmico as
proporções de cada componente na mistura depende das características
especificas que se deseja obter do material.
Na década de 50, ocorreram dois grandes desenvolvimentos, que
foram a introdução de polímeros pulverizados especialmente produzidos para
moldagem rotacional e o forno com aquecimento através de circulação de ar
quente.
Apartir da década de 70 surgiram as primeiras evoluções consideráveis
dentro da rotomoldagem, foi quando nos EUA e Europa iniciaram-se
desenvolvimentos de novos polímeros aplicáveis a rotomoldagem, o Polietileno
Linear micronizado passou a ser utilizado na fabricação de novos produtos
rotomoldados com tamanhos consideravelmente grandes e agora também em
molde bi-partido de alumínio fundido ou chapa de aço.
Na década de 1980 o processo de rotomoldagem ficou mais conhecido
devido ao aumento das indústrias fornecedoras de material ao redor do mundo.
E em resposta à demanda crescente, novos materiais se tornaram disponíveis
incluindo policarbonatos, poliésteres, polipropileno, PEBD (polietileno de baixa
densidade), nylon e ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno) e polietileno de alta
densidade (PEAD) o qual será avaliado nesse estudo.
Para (MARQUES, OLIVEIRA, 1998) no Brasil há uma carência de
publicações e bibliografias em geral sobre técnicas especificas associadas ao
processo de rotomoldagem, o qual é tratado segundo ele com certa reserva
pelas poucas empresas que dele se utilizam, sendo necessário se buscar
conhecimentos específicos sobre o processo em outros países, até porque as
poucas empresas que conquistam algum conhecimento sobre o processo não
tem interesse em divulgar.
Como se pode ver a partir dos anos 80 houve um crescimento
gradativo da utilização do processo de rotomoldagem, crescimento esse que se
16
fez notável, e já no ano de 2006 alcançava a marca de 40.000 toneladas/ ano
de resinas utilizada, mas se comparada com processos como injeção, extrusão
e sopro a rotomoldagem ainda é muito pouco utilizada representando 2% do
mercado do plástico, como se pode perceber no quadro abaixo. (UEKI,
PISANU, 2007, sp).
Quadro 1: Segmentação do mercado de plástico no Brasil.
Fonte: (UEKI, PISANU, 2007, sp).
Dentro dos 2% do mercado do plástico que são representados pela
rotomoldagem, o segmento que detém a maior fatia do mercado é o da
construção civil com 40% deste mercado como demonstra a figura do quadro 2.
O grande consumo da rotomoldagem na construção civil se deve a um
produto em especial. Devido à grande tendência mundial de eliminar o uso de
caixas d’água fabricadas com fibrocimento que contém fibras de amianto, o
qual estudos comprovam que a inalação dessas fibras provocam doenças
incuráveis como o câncer e que devido a isso cerca de 50 países no mundo já
o eliminaram de sua produção.
17
Devido ao amianto estar em via de banimento é que a cerca de 15
anos, a rotomoldagem de caixas d’água no Brasil se tornou um grande
negócio as quais passaram a serem substitutas com vantagens às antigas
caixas de fibrocimento. (PLÁSTICO SUL, 2010).
Quadro 2: Consumo de resina para rotomoldagem por segmento no Brasil.
Fonte: (UEKI, PISANU, 2007, sp).
2.2 Primeiros Caiaques
O caiaque nasceu na Groenlândia servindo de meio de pesca e
trabalho aos esquimós. Caiaque significa na língua local “Barco de Caçador”, e
seu uso era permitido exclusivamente aos homens, que empregavam ossos de
baleia, peles e tripas de focas para a construção dessa curiosa embarcação, a
figura 1 mostra este tipo de caiaque feito por esquimós.
18
Figura 1: Caiaque feito em ossos de baleia e pele de foca.
Fonte: (BRYANT, 2008, sp).
Atualmente define-se caiaque como uma embarcação desportiva
movida por tração humana através de remo, e que pode ser utilizada para o
lazer ou competições.
O advogado escocês John MacGregor que construiu nos EUA e em
plena Guerra Civil (1861-1865), a primeira canoa de competição do tipo
caiaque, passando a ser conhecido como o pai da canoagem, este caiaque que
foi batizado de Rob Roy serviu a John em expedições por rios e lagos,
resumidas depois no livro “Thousand Miles in the Rob Roy Canoe”. De volta a
Londres, em 1865, ele fundou o Royal Canoe Club, que, em três anos, contava
com 300 canoeiros. O "barquinho" ganhou popularidade, criaram-se clubes e
competições. (BRYANT, 2008).
Foi em 1984, que o processo de rotomoldagem se tornou uma ótima
opção para a fabricação de caiaques plásticos, devido algumas vantagens
como o menor custo dos moldes em relação a outros processos como injeção e
sopro, por permitir a moldagem de reentrâncias sem ângulo de saída, produzir
peças ocas sem emendas, livres de tensões, totalmente fechadas em um único
ciclo, como por exemplo, um caiaque.
19
No Brasil um dos pioneiros em rotomoldagem de caiaques é o
Engenheiro Naval Ennio Henrique Robba, fundador da empresa Caiaker que
atualmente conta com uma variedade de modelos para prática de esportes ou
lazer, sendo líder a mais de dez anos no mercado nacional de caiaques
plásticos.
A figura a seguir mostra o “Jacaré”, que foi o primeiro caiaque fabricado
pela Caiaker, projetado para substituir caiaques de fibras que na pratica dessa
modalidade, são freqüentemente danificados ou destruídos em choques com
pedras, o papel do Jacaré foi importante também por ser um produto acessível,
ao contrário dos caiaques importados disponíveis na época.
Figura 2: Caiaque modelo Jacaré.
Fonte: (CAIAKER, 2010, sp).
2.3 Modalidades esportivas praticadas com caiaques
Os materiais usados no início pelos esquimós para fazerem um
caiaque, que eram as peles e ossos animais nos dias de hoje foram
substituídos por materiais sintéticos como fibra de vidro, fibra de carbono e
plástico. (BRYANT, 2008, sp).
Existem atualmente várias configurações de caiaques, cada uma para
uma dada aplicação, como caiaque duplo de lazer, caiaque simples de lazer,
de pesca, de corredeira, caiaque fechado, caiaque aberto e outros de variados
20
tamanhos e desenhos, dentre essas há sete modalidades de esportes
praticados nestes tipos de embarcações à remo, que são:
2.3.1 Slalom
É um esporte olímpico praticado em águas brancas (corredeiras) e o
objetivo é passar por balizas ao longo do percurso no sentido indicado em
menor tempo possível.
Nesta modalidade três tipos de embarcações são utilizadas: caiaque
individual (K1), canoa individual (C1) e canoa dupla (C2). No caso dos
caiaques o comprimento é de 3,5 metros e pesam cerca de 15 quilogramas,
para que durante as provas não entre água nos caiaques são utilizadas “saias”
presas nas cinturas dos atletas e nas aberturas dos caiaques. (CBCA, 2011).
2.3.2 Velocidade
Uma das categorias mais praticadas e que acontece em águas calmas
como rios ou lagos, a disputa se dá em nove raias demarcadas nas distâncias
de 1000, 500 e 200 metros.
A categoria é subdividida entre K1, K2, K4, C1 e C2, onde o número
indica a quantidade de atletas por embarcação e a letra K quando a
competição é com caiaques onde devido à menor estabilidade, os remos
utilizados são de duas pás, já nas categorias C1 e C2 as embarcações são
canoas, estas são mais estáveis e por isso utilizam-se remos com apenas uma
pá. (DIDARIO, 2010).
2.3.3 Descenso
Esta modalidade é praticada em corredeiras onde vence quem chegar
ao fim do percurso em menos tempo.
21
Pelas regras atuais da FIC (Federaçäo Internacional de Canoagem) as
seis copas do mundo estão definidas em três clássicas e três de velocidade e
as classes de embarcações são padronizadas pelas regras da Federação
Internacional de Canoagem, as embarcações dependendo da categoria podem
ter comprimento variando entre 5,20 a 11 metros e pesos entre 12 e 50 kg.
(CBCA, 2011).
2.3.4 Caiaque pólo
Esta modalidade surgiu há cerca de 30 anos na Inglaterra quando
praticantes da canoagem de descida de rios e slalom , devido o inverno ou os
rios estarem secos começaram em certas épocas, passaram a treinar em
piscinas onde para aprimorarem técnicas eram criados alguns jogos, onde em
um desses foi introduzida uma bola que deu origem ao esporte. (CBCA, 2011).
Esta modalidade é como um handebol com caiaque praticado em
piscina de 30m X 20m, dois times de cinco atletas se enfrentam com o objetivo
de marcar o maior numero de gols possíveis para vencer.
2.3.5 Canoagem oceânica
O objetivo é percorrer um circuito pré-determinado em carta náutica,
em menor tempo, esta modalidade de esporte ocorre em águas marinhas,
nesta modalidade o caiaque tem comprimento mínimo de 4 metros.
2.3.6 Canoagem em ondas
Similar ao surf com prancha, os competidores são avaliados pelas
manobras que executam. A canoagem em ondas esta subdividida em duas
classes waveski onde se utiliza um tipo de prancha mais espessa a qual a
pessoa fica presa pela cintura e pelos pés, na outra classe, kayaksurf é
utilizado um caiaque fechado com o auxilio de um saiote impermeável.
22
A origem deste esporte está ligada a salva-vidas da Austrália e Africa
do Sul que utilizavam caiaques para se locomover no mar. Os
primeiros campeonatos de kayaksurf aconteceram na década de 60
nos Estados Unidos. Modelos de caiaque de slalom foram utilizados
nas provas oficiais. Hoje o Kayaksurf tem uma grande variedade de
modelos específicos para surf. Caiaques de fibra ou até carbano com
quilhas permitem uma excelente diversão no mar. (CBCA, 2011, sp).
2.3.7 Canoagem maratona
Com percursos de mais de vinte quilômetros, hora em largos rios e
hora em single tracks, onde passa somente um caiaque por vez, a modalidade
esta dividida em categorias, cada prova tem duração aproximada de 3 horas e
as embarcações tem comprimentos de 5,20 a 11 metros e pesos de 8 a 30 kg
de acordo com as categorias.
As provas de maratona podem incluir as seguintes categorias:
Homens: K-1, K-2, K-4, C-1 e C-2.
Mulheres: K-1 e K-2.
Misto: K-2 e C-2
23
3. Conceitos fundamentais e configurações de máquinas para rotomoldagem
Moldagem rotacional ou rotomoldagem é um processo desenvolvido
para produção de peças ocas, sem costura de todos os tamanhos e formas.
Tradicionalmente tem maior aplicação na transformação de materiais
termoplásticos e ultimamente tem sido aplicado na moldagem de polietilenos
reticulados e alguns termofíxos.
Mais de 80% dos materiais utilizados atualmente em rotomoldagem
ainda são os polietilenos. Outros materiais rotomoldáveis são os plastisóis,
nylons, polipropilenos, poliacetais, policarbonatos, ABS entre outros (TRM,
2007).
Nos dias atuais muitos são os materiais plásticos que se pode
rotomoldar e mais numeroso ainda é a quantidade de produtos fabricados por
esse processo que permite desde a produção de pequenos objetos como uma
bolinha de ping-pong, até um grande reservatório com capacidades superior a
30 mil litros, muitas também são as aplicações desses produtos que podem ser
utilizados na área da saúde, no campo da ciência como instrumentos
domésticos, malas de mão, cadeiras de dentistas e outros tipos de móveis, no
campo da recreação: barcos, carregadores de malas, protetores de motos,
filtros de piscinas domésticas, pranchas de surf e bolas de todos os tipos,
brinquedos de movimento como cavalinhos ou corpo de carrinhos, brinquedos
para serem escalados, serem atravessados e escorregadores também tem sido
feitos por rotomoldagem. No campo da indústria são encontradas peças de
rotomoldagem como tanques de combustíveis para vários tipos de veículos,
produtos para casa como: vaso de plantas, bandejas, lixeiras e mesas de pic-
nic são fabricados. No Brasil a sua aplicação tem se concentrado na área
agrícola, industrial como tanques para pulverização agrícola e armazenagem
de produtos químicos, palets para transporte armazenagem de carga e
especialmente na construção civil. (MARQUES, OLIVEIRA, 1998).
Para uma gama tão grande de produtos existem atualmente várias
configurações de máquinas de rotomoldagem oferecidas no mercado e estes
24
equipamentos são configurados de acordo com as características do produto a
ser fabricado.
Os principais fatores que determinam qual o equipamento mais
recomendado são a forma e as dimensões do artigo moldado, o tipo de
material empregado e a produção desejada. Estes fatores determinam o tipo de
aquecimento, resfriamento e dimensionamento das instalações para se obter
melhores resultados, com custos industriais aceitáveis.
Um parâmetro muito importante para a moldagem rotacional é a
velocidade de deposição da resina fundida nas paredes do molde. Para o
PEAD, cujo índice de fluidez fica dentro da faixa de 8 a 30 g/min, a velocidade
de deposição a ser usada como referência fica no intervalo de 0,8 a 6,0 m/min.
As máquinas utilizadas no processo de moldagem rotacional podem ser fabricadas a partir de dois conceitos técnicos básicos, quais sejam: o conceito “biaxial” no qual o molde gira simultaneamente em dois eixos perpendiculares entre si e o conceito de “balanço e giro” também denominado “Rock and Roll” no qual o molde gira em torno de seu eixo menor, enquanto balança longitudinalmente (movimento tipo gangorra) num ângulo programável que varia de +60° até -60°. (TRM, 2007, p. 03)
3.1. Rotomoldadora tipo “Shuttle”.
Este modelo de máquina possui apenas duas estações: o forno e o
resfriamento; é na posição de resfriamento onde acontece também o
carregamento dos moldes, os quais são montados sobre os suportes do braço
da máquina ou “spider”.
As máquinas Shuttle podem ter fornos com dimensões variadas de 2,5
m até 5 m, estas máquinas são diferenciadas por terem os fornos em formato
cilíndrico, tanto interna como externamente, concepção que impede o
surgimento de cantos "mortos", geradores de perdas de calor. (PLÁSTICO
MODERNO, 2009).
25
A figura 3 mostra uma rotomoldadora do tipo “Shuttle”, este tipo de
maquina é muito versátil podendo ser usada para fabricação de diferentes tipos
de peças, como por exemplo, um caiaque.
Essas máquinas, dentro de concepções mais modernas, são providas
de dois carros independentes, equipados com motorredutores e
sensores indutivos de posição, possuindo forno central em formato
cilíndrico, e sistema de aquecimento a gás natural ou GLP, além de
controle de temperatura feito por CLP, sendo fabricadas em várias
dimensões para atender a diferentes projetos. (PLÁSTICO
MODERNO, 2009, sp)
Figura 3: Rotomoldadora tipo Shuttle.
Fonte: (AUTOR, 2011).
3.2 Rotomoldadora tipo “Rock and Roll”
Este modelo de máquina teve origem no Reino Unido, quando o
engenheiro Earl Duffin fundou a Flextank em South Wales e utilizando-se de
experiência adquirida em estudos anteriores, utilizou-se do sistema Engel que
era originalmente para fabricação de peças em fibra, para criar a
26
rotomoldadora conhecida como “Rock and Roll” e se tornar um dos maiores
rotomoldadores da Inglaterra.
Nestas máquinas, o molde gira 360º no eixo secundário e no eixo
principal intercaladamente 45º para um lado e para outro como se pode ver na
figura 4. Ou seja, o ângulo de movimentação do eixo principal é vai e vem e
varia de acordo com o produto a ser elaborado. O sistema de aquecimento
geralmente é a gás com chama direta. Estas máquinas são utilizadas
principalmente para a produção de peças de grandes dimensões. (UEKI,
PISANU, 2007)
O modelo de máquina conhecida por “Rock and Roll” ou “Rocking
oven” é o modelo mais indicado para peças longas como caiaques, tanques e
cílos. Nesta máquina, o molde gira em torno do eixo longitudinal enquanto
balança como uma gangorra permitindo que o material se espalhe no interior
do molde. (CRAWFORD, 2002).
Figura 4: Rotomoldadora tipo Rock and roll.
Fonte: (ROTOLINE, sd, sp).
Independente ao tipo de produto a ser rotomoldado ou a configuração
da máquina utilizada, o processo de rotomoldagem deverá seguir cinco etapas,
na seguinte ordem:
27
3.3 Etapas do processo
3.3.1. Carregamento do molde
O carregamento consiste na introdução do polímero micronizado ou
liquido (plastisol) no molde, o qual pode ser feito abrindo-se o molde ou em
outros casos inserindo-o através de um orifício adequadamente instalado no
molde, em seguida fecha-se o molde com auxilio de grampos ou parafusos.
Atualmente existem sistemas automáticos para a realização de carga de
materiais nos moldes o que além de otimizar o processo, evita problemas como
contaminação da resina no manuseio.
Na figura abaixo o molde do caiaque “Fishing” sendo abastecido com o
polímero micronizado de cor azul.
Figura 5: Abastecimento do molde com a resina micronizada.
Fonte: (AUTOR, 2011).
28
3.3.2. Aquecimento do molde
Após o carregamento, o molde é submetido ao aquecimento dentro do
forno com temperatura entre 200°C a 400°C dependendo do polímero a ser
moldado.
É durante o tempo de permanência no forno que ocorre a formação de
espessura de parede da peça que se compõe de duas fases distintas, sendo
uma fase térmica e a outra mecânica, na fase térmica as partículas do polímero
recebem energia térmica transmitida através das paredes do molde que segue
sendo aquecido em movimento, ao atingir a temperatura de deposição inicial o
polímero começa a se fundir e formar naturalmente com a força da gravidade a
primeira micro camada, as demais camada são depositadas mecanicamente,
ou seja, fixadas pela adesividade da primeira camada quando fundida.
Durante o “TPF” (tempo de permanência no forno) o molde deverá
permanecer girando biaxialmente com as velocidades de platô e braço pré-
determinadas para uma distribuição equilibrada da resina nas paredes do
molde e conseqüentemente uma uniformidade de espessura entre as paredes
da peça ou produto final.
Quando o processo de formação de camadas se encontra na fase “c”
(figura 6), a massa formada não mais se transporta, com o molde em giro, para
outros pontos do molde, ela apenas nivela picos e vales superficiais onde
aderiu e o processo de fusão se completa com a fusão completa que expulsa o
ar eliminando as bolhas da camada interna do polímero.
29
Figura 6: Etapas de fusão do polímero dentro do molde.
Fonte: (UEKI, PISANU, 2007, sp).
Na figura 7 observamos uma rotomoldadora “Shuttle” na fase de
aquecimento dos moldes, que ocorre após o avanço do carro que introduz os
moldes na estufa, em seguida as portas são fechadas e inicia-se o processo de
aquecimento dos moldes para a fusão do polímero, este aquecimento é feito,
neste tipo de máquina, através da circulação de ar quente.
30
Figura 7: Moldes sendo aquecidos no interior do forno.
Fonte: (AUTOR, 2011).
3.3.3 Cura extra forno
Após a deposição completa da resina no molde, tem inicio a fase de
cura extra forno, onde o molde permanecerá em movimentos biaxiais trocando
energia térmica com o ar atmosférico, essa etapa é essencial na consolidação
da qualidade técnica da peça moldada a na efetividade de utilização da energia
térmica através da complementação da cura da resina utilizando o calor
armazenado no molde e na resina durante o “TPF”.
Figura 8: Saída dos moldes para a cura extra forno.
Fonte: (AUTOR, 2011).
31
3.3.4 Resfriamento dos moldes
Nessa fase o molde ainda em movimento biaxial é deslocado para a
estação de resfriamento, no interior do molde a resina ainda se encontra em
temperatura de cristalização e por isso o resfriamento possui uma grande
influência sobre as propriedades mecânicas da peça moldada.
Através da utilização de recursos como ventilação forçada, nebulização
de água e em alguns casos pode se utilizar de resfriamento interno da peça
com aplicação de fluxo de ar nos moldes, os quais devem ser dotados de
respiros especiais providos de entrada e saída de ar, no decorrer desse estágio
do processo a peça já se encontra em estado sólido sendo necessária apenas
a redução de temperatura para que se possa desmoldar a peça, o que deve
acontecer com temperatura entre 40 e 60° C.
Os dois ventiladores à esquerda da figura 9 são os responsáveis pelo
resfriamento dos moldes, através do “CLP” (controlador lógico programável) da
máquina é possível se programar seus ciclos com ventilação e/ou nebulização
de água.
Figura 9: Etapa de resfriamento dos moldes.
Fonte: (AUTOR, 2011).
32
3.3.5 Desmoldagem da peça
Ao fim das quatro etapas anteriores, são interrompidos os movimentos
de rotação do molde para que se possa abri-lo, na figura 10 o momento em que
o molde é aberto para que se extraia manualmente a peça, o que deverá ser
feito com a utilização de luvas para evitar queimaduras e danos à peça.
Figura 10: Abertura do molde para a retirada da peça.
Fonte: (AUTOR, 2011).
Nesta etapa o caiaque deverá estar com temperatura próxima a 50º C,
devendo ser mantido em uma mesa especifica para que possa resfriar-se
estabilizando sua estrutura e suas dimensões.
33
4 Polímero utilizado (PEAD TRM 0513-000)
4.1 Definição de polímero
Conforme definido por (MANRICH, 2005) a palavra polímero vem do
grego, “poli” significa “muito” e “mero” que significa “unidade” ou “parte” que se
repete, sendo assim para formarem um polímero os meros são ligados entre si
por ligações primarias e estáveis.
Para (MANRICH, 2005) polímero é qualquer material orgânico ou
inorgânico, sintético ou natural, que possua um alto peso molecular e
variedades estruturais repetitivas normalmente de baixa massa molecular.
Polímeros ("polymers") são macromoléculas caracterizadas por seu
tamanho, estrutura química e interações intra- e intermoleculares.
Possuem unidades químicas ligadas por covalências, repetidas
regularmente ao longo da cadeia, denominadas meros (“mers"). O
número de meros da cadeia polimérica é denominado grau de
polimerização, sendo geralmente simbolizado por n ou DP ("degree of
polymerization"). (MANO; MENDES, 2004, p. 3).
Quadro 3: Formação da cadeia polimérica.
Fonte: (UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA, sd, sp).
34
Todos os polímeros são macromoléculas, porém nem todas as
macromoléculas são polímeros. Na grande maioria dos polímeros
industrializados, o peso molecular se encontra entre 104 e 106;
muitos deles são considerados materiais de engenharia. Em alguns
produtos de origem natural, o peso molecular pode atingir valores
muito altos, de 10' ou mais. (MANO, MENDES, 2004, p. 3).
Os polímeros onde aparece apenas um tipo mero são conhecidos
como homopolímeros, e os que possuem dois ou mais tipos diferentes de
meros na molécula são classificados como copolímeros. (BLASS, 1988).
4.2 Termoplásticos e Termoestáveis
Os polímeros podem ser classificados quanto a sua aplicação
tecnológica que indica como o material será processado industrialmente,
poderá ser um termoplástico ou termorrígido. (MARINHO, 2005)
Segundo definiu (BLASS, 1988) os materiais plásticos podem ser
classificados em duas grandes categorias devido ao seu comportamento à
moldagem, podendo ser chamados de termoplásticos ou termoestáveis.
Materiais plásticos são materiais artificiais, geralmente de origem
orgânica sintética, que, em algum estágio de sua fabricação
adquiriram condição plástica, durante a qual foram moldados,
geralmente com a ajuda de calor e pressão e, muitas vezes, com o
emprego de moldes. (BLASS, 1988, p. 03).
Os plásticos industriais são muitas vezes baseados em copolímeros,
contendo pequena quantidade de comonômero, cuja função é
modificar no grau desejado algumas das propriedades do
homopolímero. Nesses casos, a denominação do produto indica
apenas o monômero predominante, como se fosse um
homopolímero. Outras vezes, o produto industrial contém mais de um
polímero, compondo uma mistura polimérica ("polymer blend").
(MANO, MENDES, 2004, p. 90).
35
O nome “plástico” não se refere a um único material. Assim como a
palavra “meta”l não define apenas ferro ou alumínio, a palavra
“plástico” caracteriza diversos materiais com estrutura, qualidade e
composição diferentes. As qualidades dos plásticos são tão variadas,
que freqüentemente substituem materiais tradicionais como a
madeira ou o metal. (MICHAELI, GREIF, KAUFMANN,
VOSSEBURGER, 1995, pág 6).
4.2.1 Termoplásticos
Termoplástico é um plástico (polímero) que ao ser aquecido a uma
dada temperatura pode ser moldado ou conformado.
Oficialmente a SPE – Society of Plastics Engineers (Sociedade dos
Engenheiros do Plástico), nos EUA definiu “materiais plásticos” como sendo um
grande e variado grupo de materiais, que consistem ou contém como
ingrediente essencial uma substância de alto peso molecular, que é sólido no
estado final e que em algum estagio de sua manufatura é suficientemente
maleável a ponto de ser moldado, muitas vezes com a utilização de calor e ou
pressão. (HARADA, 2004).
Os termoplásticos têm como característica atingir o estágio de
amolecimento ao serem aquecidos, podendo então ser moldados.
Esta troca de estado não altera sua estrutura química, o que permite
que, uma vez resfriado, ele possa ser novamente aquecido e
reaproveitado. (HARADA, 2004, p. 20).
Um exemplo de material termoplástico é o polietileno de alta
densidade, utilizado para este estudo.
4.2.2 Termoestáveis
Assim como os termoplásticos os termoestáveis ou termofíxos, também
possuem entre suas propriedades a de amolecerem ao serem aquecidos,
podendo assim ser moldados. No entanto, no caso dos termoestáveis esse
processo leva a uma transformação química em sua estrutura, o que não
36
permite sua reversão ao estado original, impedindo, portanto, a sua
reutilização. (HARADA, 2004).
A polimerização completa dos termoestáveis pode ser através da
moldagem por ação do calor, reagente de cura específico e ou catalisadores,
acontecendo assim a reação das moléculas entre si ou com o agente de cura,
formando ligações transversais que produzem moléculas tridimensionais muito
estáveis, após esta cura o material torna-se duro e não pode mais ser
remodelado, em geral os termoestáveis apresentam melhor resistência à
temperatura, resistência química, estabilidade dimensional e propriedades
elétricas superiores a dos termoplásticos. (BLASS, 1988).
Termofixo (ou termorrígido ou termoendurecido) - plástico que amolece uma vez com o aquecimento, sofre o processo de cura no qual se tem uma transformação química irreversível, com a formação de ligações cruzadas, tornando-se rígido. Posteriores aquecimentos não mais alteram seu estado físico, ou seja, não amolece mais, tornando- se infusível e insolúvel. Exemplos: baquelite, resina epóxi. (CANEVAROLO JR, 2002, p. 24).
O baquelite é um dos mais antigos termofíxos conhecidos e também
um dos mais utilizados.
Os primeiros plásticos sintéticos comercializados sob a forma de artefatos foram PR, conhecida como Bakelite, em 1910, e mais tarde, na década de 30, PVC, PMMA e PS. Na década de 40 surgiram LDPE, PU e ER. Na década de 50, apareceram POM, HDPE, PP e PC. Nessas décadas ocorreu o grande desenvolvimento da Química de Polímeros. A partir de então, somente tiveram destaque como novos plásticos algumas estruturas poliméricas, para aplicação como polímeros de especialidade ("specialties"). (MANO, MENDES, 2004, p. 90).
4.3 PEAD TRM 0513-000
O polietileno é obtido através do monômero etileno (C2H4), que após reagir
com varias outras moléculas iguais, sob condições controladas de temperatura e
pressão dão origem aos polietilenos. Sob altas pressões (1 a 2 kilobar) e altas
temperaturas (100 a 3000
C) é obtido o polietileno de baixa densidade (dens.
0,91 a 0,925g/cm³), caracterizado por moléculas bastante ramificadas. Com
37
baixas pressões (menos de 30 bar), temperaturas (40 a 1500
C) e com um
catalisador extremamente ativo obtém-se o polietileno de alta densidade (dens.
0,945 a 0,96g/cm³), caracterizado por longas moléculas lineares. Sob
condições intermediárias é obtido o polietileno de média densidade (dens.
0,925 a 0,945g/cm³). Em qualquer caso são obtidos graus de polimerização da
ordem de 500 a 1000. Como se pode verificar, o polietileno é um
hidrocarboneto e, portanto, material combustível. (BLASS, 1988).
Quadro 4: Representação esquemática do polietileno.
Fonte: (UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA, sd, sp).
Segundo (TRM RESINAS TERMOPLASTICAS) o produto utilizado no
estudo (PEAD TRM 0513 – 000) é um polietileno de alta densidade, copolímero
monomodal tecnicamente aditivado para proporcionar alta performance na
rotomoldagem. Possui excelente processabilidade, alta resistência ao impacto
e a tração, aditivação extra com antioxidante e anti-UV para níveis de proteção
classe UV-4 e densidade de 0,957 g/cm³, que como se pode observar no
quadro 5, encontra se dentre os intervalos de densidade que o classificam
como PEAD.
TIPO DENSIDADE (g/cm³) LDPE e LLDPE ou (PEBD e PELBD) 0,910 – 0,925 MDPE e LMDPE ou (PEMD e PELMD) 0,926 – 0,940 HDPE ou (PEAD) 0,941 – 0,965
Quadro 5: Classificação dos polietilenos segundo a ASTM D- 1248.
Fonte: (CANEVAROLO JR, 2002, p.44).
38
Para o processamento por moldagem rotacional é indispensável que o
material a ser utilizado possua boas propriedades de escoamento já que na
rotomoldagem não há introdução de pressão para a moldagem do mesmo, por
isso também é que neste processo os materiais são utilizados em forma de pó
(micronizadas ou micropeletizadas), de acordo com as características do
polímero utilizado define-se qual o tamanho ideal das partículas para
processamento, para que assim possam se fundir com maior facilidade
(CRAWFORD, 1996).
A maioria dos materiais poliméricos são micronizados em moinhos com
discos rotativos onde o atrito do material com as placas metálicas dentadas
resulta na remoção de partículas da superfície dos grânulos. Este atrito resulta
em um aumento da temperatura no cabeçote de moagem, o que pode
influenciar na forma das partículas e conseqüentemente nas propriedades dos
pós. Se a temperatura no cabeçote de moagem aumentar, as imperfeições nas
partículas (filamentos e rabichos) são reduzidas. Porém a tendência à
aglomeração e a degradação térmica aumentam, resultando em perdas nas
propriedades das partículas.
O formato das partículas afeta diretamente a fluidez a seco do pó e sua
densidade aparente. Quanto mais regular a partícula, melhor a fluidez e maior
a densidade aparente do pó. As seleções adequadas da matéria-prima junto
com as condições de moagem afetam estas características. Na moagem,
quanto maior a temperatura tanto melhor é o formato das partículas, maior é a
densidade aparente e melhor a fluidez a seco do material.
Estes materiais podem ser pigmentados através de dois processos
distintos: um é o processo a seco através de misturadores conhecidos como
Turbo Blender que misturam o polímero ao pigmento à frio, este é mais
econômico, porém possui a desvantagem de o pigmento não incorporar
completamente no polímero, ficando ancorado na superfície externa do
micronizado; já no outro processo são misturados com o auxílio de uma
extrusora, o polimero misturado ao pigmento é processado na extrusora onde é
aquecido até o ponto de fusão resultando assim numa mistura molhada onde
pigmento e polímero se incorporam, possibilitando assim uma coloração mais
39
homogenia, melhorando o brilho e a resistência da peça. A desvantagem deste
processo é de expor o polímero a trabalho mecânico na extrusora e
proporcionar um histórico térmico que favorece o consumo de aditivos do
polímero, como os antioxidantes.
O polietileno em estudo é pigmentado por extrusão e conforme definiu
(Nicolette, 2011), o PEAD TRM 0513-000, possui algumas particularidades em
comparação com as resinas convencionais, ou seja, polietilenos lineares de
baixas e médias densidades.
Segundo (NICOLETTE, 2011) as características técnicas que
diferenciam as resinas de alta densidade das resinas convencionais são:
• Energia de contração: A energia de contração das resinas de
polietileno de alta densidade tem valor entre 2,0 e 2,5 vezes o valor da energia
de contração das resinas convencionais.
• Dureza e módulo de flexão: A dureza nominal de uma peça
rotomoldada com resina de PEAD de densidade 0, 957 g/cm³ varia de 65 a 72
Shore D, enquanto que a dureza nominal da mesma peça quando moldada
com resina de PEMDL com densidade de 0, 935 g/cm³ varia de 55 a 62 Shore
A. O módulo de flexão da resina de PEAD (0, 950 g/cm³) é de 1.300 MPa
enquanto que o módulo de flexão de uma resina de PEMDL (0, 935 g/cm³ -
copolímero de Butadieno) é de apenas 550 MPa.
A presença de desmoldante no molde reduz a energia de adesão da
resina fundida na cavidade promovendo a desmoldagem em temperaturas
muito altas, quando a peça ainda não adquiriu estabilidade dimensional,
podendo assim ocorrer deformações e empenamentos, em alguns casos pode-
se contornar algumas anormalidades como estas aplicando-se pressão interna
na peça durante o resfriamento para evitar o empenamento, a pressão máxima
a ser aplicada é de 3 psi e pode ser de ar comprimido ou CO2.
40
5 Estudo de caso
A EHR (Caiaker) nasceu há aproximadamente 10 anos da iniciativa de
Ennio Henrique Robba, engenheiro naval formado pela USP, praticante e
grande incentivador da canoagem no Brasil, com o objetivo que era introduzir
no país os caiaques fabricados em polietileno rotomoldado que eram
largamente difundidos no exterior, em especial EUA e Europa mas por aqui
existiam apenas os caiaques fabricados em fibra de vidro, extremamente mais
frágeis e menos duráveis do que aqueles fabricados em polietileno
termoplástico. Os poucos caiaques em polietileno que chegavam ao Brasil por
meio da importação eram extremamente caros, inacessíveis ao público em
geral.
A Caiaker é a maior fabricante de caiaques rotomoldados do Brasil,
parte deste sucesso se dá ao fato de muitos de seus caiaques serem fáceis de
remar, dados esses comprovados por dois produtos que são destinados a
iniciantes e que são líderes de venda no território nacional, são eles o caiaque
“Pingüim”, segundo modelo a ser lançado pela empresa há nove anos,
responsável pela popularização deste tipo de caiaques em nosso país é
também o mais vendido entre todos os modelos de caiaques, outro sucesso é o
“Foca”, modelo de caiaque duplo, ou seja, para duas pessoas, mas com um
diferencial dos demais que é um assento central para criança, este modelo é
também o caiaque duplo mais vendido no Brasil.
Estes dois modelos de caiaques “Pingüim” e “Foca” são do tipo “sit on
top”, ou seja, nestes caiaques o usuário senta-se sobre ele como se pode ver
na figura 11, permanecendo todo o tempo com o corpo livre e acima do nível
da água, o que passa mais segurança a pessoas com pouca ou nenhuma
experiência na prática de remar.
41
Figura 11: Caiaques Pingüim vermelho e Foca amarelo.
Fonte: (AUTOR, 2011).
A Caiaker conta atualmente com uma fábrica totalmente adaptada e
voltada a fabricação de seus caiaques, o que possibilita estar em um alto
patamar de qualidade e que tornam possíveis estudos como os realizados para
a dissertação deste trabalho.
5.1 Material
Ao longo destes mais de dez anos a Caiaker no intuito de estar sempre
melhorando, buscou utilizar sempre os melhores produtos para a fabricação
dos caiaques e dentre estes o de maior importância é o tipo de resina
adequada para rotomoldar os caiaques.
42
Nos últimos anos o polímero utilizado na moldagem dos produtos
Caiaker vem sendo o Polietileno Linear de Média Densidade TRM 0024-000,
que é um copolímero de buteno aditivado com antioxidantes e anti-UV para
níveis de proteção classe UV-8. Esta resina esta especificada pelo fornecedor
(TRM resinas termoplásticas), como sendo uma resina de excelente
processabilidade, alta resistência à quebra sob tensão ambiental, com boa
resistência ao impacto que pode ser utilizada para aplicações em peças com
geometrias complexas, com perfis de rosca ou com insertos tais como
brinquedos, tanques, reservatórios para produtos químicos, caixas d’água,
paletes, caixas para usos gerais, artigos para laticínios, manequins e peças em
geral.
No quadro 6 estão expostos resultados de ensaio em corpo de prova
injetado com o polímero TRM 0024-000 polietileno linear de media densidade
para rotomoldagem, estes ensaios são realizados pelo fornecedor da resina e
são disponibilizados aos clientes juntamente com outras informações do
produto (Anexo “A”).
Propriedades do Material Injetado Ensaios
Unidades
Método
Valores Típicos
Índice de Fluidez (190ºC / 2,16 Kg) g/10 min ASTM D 1238 4,2
Densidade g/cm³ ASTM D 792 0,935
Resistência ao Impacto J/m ASTM D 256 150
Resist. à Tração no Escoamento MPa ASTM D 638* 17
Alongamento na Ruptura % ASTM D 638* 1.000
Temperatura Inicial de Deposição °C TE-011 - ISQ 125
Temperatura Final de Deposição °C TE-011 - ISQ 140
Ponto de Amolecimento Vicat °C ASTM D 1525 115
Rigidez por Flexão MPa ASTM D 747 450
Res à quebra sob tensão ambiental-ESCR h/F50 ASTM D 1693 400
* velocidade de teste: 50 mm/min
Quadro 6: Resultados em corpo de prova injetado com TRM 0024-000.
Fonte: (TRM RESINAS TERMOPLASTICAS, 2011, sp).
43
O TRM 0513-000, polietileno de alta densidade para rotomoldagem tem
seus resultados de ensaios expostos no quadro 7, ensaios estes que foram
realizados em corpo de prova injetado com o polimero. No anexo “B” são
expostos pelo fornecedor maiores detalhes do produto especificado.
Propriedades do Material Injetado Ensaios
Unidades
Método
Valores típicos
Índice de Fluidez (190ºC / 2,16 Kg) g/10 min ASTM D 1238 5,5
Densidade g/cm³ ASTM D 792 0,957
Resistência ao Impacto J/m ASTM D 256 300
Resist. à Tração no Escoamento MPa ASTM D 638* 28
Alongamento na Ruptura % ASTM D 638* 1.000
Temperatura Inicial de Deposição °C TE-011 - ISQ 135
Temperatura Final de Deposição °C TE-011 - ISQ 155
Ponto de Amolecimento Vicat °C ASTM D 1525 125
Rigidez por Flexão MPa ASTM D 747 1355
Dureza Shore D ASTM D 2240 65
* velocidade de teste: 50 mm/min
Quadro 7: Resultados em corpo de prova injetado com TRM 0513-000.
Fonte: (TRM RESINAS TERMOPLASTICAS, 2011, sp).
5.2 Pontos fortes do PEAD
Comparando-se as fichas técnicas e os ensaios dos produtos fica
visível que o desempenho de um caiaque rotomoldado com o polietileno de alta
densidade deverá ser superior, um exemplo é a resistência a impacto, que
chega a ser o dobro da outra resina, a rigidez a flexão que também é muito
maior no PEAD e é requisito importante para um polímero ser utilizado na
moldagem de caiaque.
Levou-se em consideração por parte dos responsáveis pela produção
da empresa Caiaker, a possível troca de resina, o que poderia trazer outros
benefícios a empresa como, por exemplo, a redução de até 10% no peso dos
44
caiaques, isso porque devido às melhores características do novo produto,
como maior dureza e maior resistência à tração, ficou claro que seria possível
reduzir a quantidade de material usado na rotomoldagem das peças, o que
traria benefícios ao usuário e ao fabricante dos caiaques, tendo em vista que
os custos dos dois polietilenos são de valores semelhantes para a empresa a
redução de peso seria diretamente redução de custo e aumento de qualidade.
Aos usuários dos caiaques o beneficio se dá do fato de que com menor
peso os caiaques tem maior flutuação, conseqüentemente mais leves para
remar e também transportar manualmente. Tirando-se como exemplo o
caiaque modelo “Foca”, que tem 3,60 metros de comprimento e 0,78 metros de
largura, fabricado com o polietileno linear de media densidade com 35 kg, já
com a nova resina de polietileno de alta densidade passou a 32 kg.
O quadro 8 demonstra alguns modelos de caiaques onde a utilização
do PEAD TRM proporcionou uma redução de custo com a redução da
quantidade de resina em cada peça.
Caiaque modelo Peso c/ PELMD Peso c/ PEAD Red. custo direto.
Resina R$8,00/kg
Foca 35 kg 32 kg 3 x 8,00= R$ 24,00
Pingüim 22 kg 20 kg 2 x 8,00= R$ 16,00
Wave 15 kg 14 kg 1x 8,00= R$ 8,00
Jacaré 25 kg 23 kg 2 x 8,00= R$ 16,00
Lambari 17 kg 15 kg 2 x 8,00= R$ 16,00
Tubarão 27 kg 25 kg 1 X 8,00= R$ 8,00
Aquarius 32 kg 32 kg 0
Quadro 8: Tabela de pesos dos caiaques com PELMD e PEAD e redução de custo.
Fonte: (AUTOR, 2011).
45
5.3 Testes práticos
Como é possível perceber no quadro 8, em seis modelos de caiaques
foi possível uma redução significativa de material, mas em um caso, que foi o
caiaque “Aquarius” não, isso porque neste caso os testes iniciais não foram
satisfatórios como nos demais modelos.
Todas as peças que foram rotomoldadas durante os testes seguiram as
recomendações de processo do fabricante da resina (TRM Resinas
Termoplásticas), como a eliminação de desmoldante na cavidade dos moldes
para que a peça permaneça presa na parede do molde durante o resfriamento,
pois a alta energia de contração armazenada em peças moldadas com este
polietileno se não for contida durante a fase de resfriamento até
aproximadamente 70º C (temperatura interna e externa da peça), ocorrerá
empenamento. Foram verificados ainda os respiros dos moldes e a melhor
condição de resfriamento.
Além das recomendações do fabricante para um processamento ideal
do polímero, a primeira peça de cada molde foi rotomoldada com o auxílio de
um equipamento chamado “Rotolog” que é uma ferramenta de diagnóstico para
analisar os ciclos de peças rotomoldadas. Esta ferramenta eletrônica permite o
monitoramento e controle da peça moldada, com a leitura das temperaturas
internas e externas do forno e do molde em tempo real, o equipamento segue
gerando um gráfico (Anexo “C”), que permite saber o tempo e temperatura
ideais de processo para cada peça e polímero.
Nos sete modelos de caiaques demonstrados no quadro 8, foram
realizados testes iniciais com a produção de lotes pilotos dos quais os seis
primeiros modelos, foram aprovados inicialmente no setor de rotomoldagem,
onde verifica-se apenas os pré-requisitos da peça, como cura ideal da resina,
uniformidade entre as espessuras das paredes da peça que é medidas por
ultra-som, verifica-se a ocorrência de deformações, empenamentos, chupados
ou outros defeitos ligados ao processamento da resina.
Após a aprovação do rotomoldado os seis modelos de caiaque
rotomoldados com o PEAD foram montados e submetidos a testes práticos
46
radicais por um prazo necessário antes de serem definitivamente considerados
aprovados e comercializados.
5.4 Empenamentos
O caiaque “Aquarius” é um modelo exclusivo que conta com uma
particularidade, em seu casco há duas janelas de polimetil-metacrilato
(acrílico), essas janelas são transparentes a fim de permitir que em águas
limpas possa-se ter uma visão subaquática.
Estas janelas no fundo do “Aquarius” são fixadas por meio de uma cola
e parafusos que se prendem a peça através de insertos existentes no casco do
caiaque, no total são 32 insertos, metade deles por baixo e a outra metade por
cima do caiaque.
Figura 12: Caiaque Aquarius.
Fonte: (AUTOR, 2011).
O modelo “Aquarius” ao contrario dos demais modelos, já no inicio dos
testes teve todas as peças reprovadas pelas mesmas deformações,
deformações essas que ocorreram já no processo de moldagem, como se pode
ver na figura a seguir.
47
Figura 13: Caiaque reprovado por empenamento.
Fonte: (AUTOR, 2011).
Foram feitas alguns testes adicionais na tentativa de se rotomoldar o
caiaque “Aquarius” com o polietileno de alta densidade TRM 0513-000, para se
eliminar os empenamentos foram feitas algumas tentativas como a
pressurização das peças durante o resfriamento, porém sem sucesso, pois não
há como manter a pressão só no ponto defeituoso, ocorrendo assim uma
deformação de dentro para fora em outros pontos e não a correção onde se faz
necessário como se vê na figura 14.
Figura 14: Deformação causada pela pressurização da peça.
Fonte: (AUTOR, 2011).
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Considerações Finais
O objetivo proposto neste trabalho foi tentar através de pesquisas
bibliográficas e testes práticos, responder sobre as causas de empenamentos
ocorridos em caiaques rotomoldados com o polietileno da alta densidade TRM
0513-000.
A pesquisa foi considerada satisfatória, porém em um dos modelos de
caiaque, após algumas tentativas sem muito sucesso de substituir o polietileno
linear de média densidade pelo polietileno de alta densidade na produção do
caiaque “Aquarius”, considerou-se que tal manobra seria inviável neste
momento.
Desta forma outros estudos poderão ser realizados para melhor
entendimento sobre o tema, tendo em vista que há muito mais a ser abordado
ou aprofundado sobre o assunto.
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