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


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


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


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


Alimentação Apresentamos abaixo os cinco processos mais

comuns de alimentação para 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.


Cantos A figura abaixo, mostra um exemplo desse tipo de

molde.


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).


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


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.



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.


Outros processos de rebarbação manual incluem: Perfuração Usinagem Lixamento Lavagem



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.


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).


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




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.


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.


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



Agradecimento

Obrigado a todos

Luis A. TormentoLT Químicos

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