ELEMENTOS DO PROCESSO

O processo de moldação com reacção (RIM) compreende os seguintes elementos:

• 1) Sistema químico que produz o poliuretano (referido anteriormente)
• 2) A máquina propriamente dita, que inclui, pelo menos:

2 bombas medidoras

unidade misturadora

tanques de alimentação com controlo de temperatura

filtros

sistema de controlo

• 3) Molde
• 4) Sistema de movimentação do molde e prensa com capacidade até 300 toneladas (max).

Figura 5	Máquina de RIM		Figura 6	Molde		Figura 7	Prensa

Estes elementos são necessariamente interdependentes. O sistema químico deve, não só, reagir para produzir o polímero como as propriedades pretendidas, mas também ter viscosidade compatível com o sistema de medição da máquina e a unidade misturadora. O sistema de movimentação do molde deve poder posicioná-lo de modo a optimizar a expansão.

CICLO DE PRODUÇÃO

Com a máquina parada e o molde aberto o ciclo de moldação compreende as seguintes fases:

1) Molde aberto

2) Limpeza e inspecção do molde

3) Aplicação do spray anti-aderente

4) Fecho do molde

5) Rotação do molde até à posição de enchimento

6) Injecção (antes do ponto de creme)

7) Polimerização (até ao ponto de solidificação)

8) Abertura do molde

9) Desmoldação

Figura 8	Desmoldação de uma peça

A duração do ciclo depende dos vários factores e pode variar entre 10-15 segundos até várias horas para produtos grandes e espessos (barcos p. ex.). Os factores que determinam a extensão do ciclo são:

• Sistema químico
• Temperatura do molde
• Espessura da peça
• Controlo de temperatura
• Concepção do molde
• Grau de expansão
• Capacidade da máquina

EQUIPAMENTO

Há dois tipos básicos de máquinas de RIM: numa os componentes são debitados por medidoras enquanto que na outra se utilizam bombas de êmbolo que medem as quantidades a reagir por deslocamento. Os componentes são misturados por choque de jactos a alta pressão (13 a 20 Mpa ou 2 a 3 kpsi) e então injectados no molde a uma pressão muito menor (0,3 a 0,5 Mpa).
Na figura 9 apresenta-se esquematicamente uma máquina de RIM. Os componentes A e B são armazenados para utilização em tanques continuamente agitados e em que a temperatura é controlada por forma a que as viscosidades tenham valores adequados (entre 1,5 a 3*10^-3 Pa.s).

Figura 9	Representação esquemática de uma máquina de RIM

As bombas têm capacidade para encher o molde em tempos compatíveis com o ponto de creme (máximo 10-15 segundos) são capazes de caudais máximos da ordem de 300 litros/minuto e asseguram a circulação contínua dos componentes. Actualmente as bombas, e especialmente as utilizadas em R-RIM, tendem a ser lentas, de duplo efeito e grande capacidade, para minimizar os efeitos de desgaste e conseguir grandes caudais.
O coração das máquinas RIM é a cabeça ou unidade misturadora. A câmara de mistura é bastante pequena (1 a 5 cm³), e após cada injecção é limpa de quaisquer resíduos por intermédio de um pistão de limpeza. As cabeças misturadoras diferem essencialmente no método em como é feita a recirculação dos componentes. Um dos modelos mais simples (Krauss Maffei/BEM) está representado na figura 10.

Figura 10	Representação de um pistão de limpeza

Os equipamentos de movimentação dos moldes têm por funções: suportar o molde, aplicar a pressão de fecho, abrir o molde e facilitar a extracção da peça moldada. Para grandes moldes é importante que estes possam ser rodados e posicionados por forma a que o fluxo dos reagentes seja facilitado e a expansão se dê nas melhores condições. Os moldes são enchidos pelo fundo até 95%, no caso de materiais rígidos de grande densidade ou até 25%, para espumas estruturais de menor densidade. Existem vários tipos de prensas movimentadoras. A mais versátil é a universal que foi concebida para mover o molde em qualquer direcção, o que facilita não só o enchimento como a extracção, limpeza do molde, aplicação de desmoldantes, etc. Uma prensa universal permite:

• abrir e fechar o molde
• rodar o molde 90º em cada um dos três planos.

Figura 11	Equipamento de movimentação de moldes

As pressões desenvolvidas no molde são muito baixas em comparação com outros processos, raramente atingindo os 0,3MPa (3Kg/cm²). No entanto, dadas as propriedades adesivas dos PU, os produtos têm tendência a aderir às paredes do molde, o que obriga a que as forças aplicadas na abertura sejam, por vezes, muito superiores às necessárias para manter o molde fechado. Daqui a necessidade de se utilizarem regularmente agentes antiaderentes.

Sistema	Densidade (Mg/m3)	Resistência à Ruptura (MPa)	Elongação à Ruptura (%)	Módulo de Flexão (MPa)
				-30º C	20º C	70º C
ICI Supra sec PBA1546	1	26	180	910	430	390
Davidson MC-1075	0,85	27	70	1380	710	220
UpJohn Rimthame 70	1,12	36	165	1720	560	230
Union Carbide RIM – 125	1	28	120	1070	830	310

Quadro 2

Propriedades de alguns PU/RIM

COMPARARAÇÃO COM OUTROS PROCESSOS

RIM costuma ser comparado não só com o método anterior de conversão de PU – em que a mistura era mecânica e feita a baixa pressão – mas também com a moldação de injecção.
Em relação ao sistema mecânico de mistura de componentes a moldação por reacção tem como vantagens:

• Dispensar o líquido de limpeza após cada moldação.
• Maior débito e consequentemente possibilidade de se utilizarem sistemas de reacção mais rápida.
• Redução de ciclos de produção devido à utilização de sistemas de reacção rápida.
• Melhor qualidade estética e menores defeitos superficiais resultantes da menor inclusão de ar.

No que respeita à comparação com a moldação por injecção, especialmente com espumas estruturais, os htmectos positivos do RIM são:

• O custo do equipamento é menor do que o custo de uma máquina de injecção com a mesma capacidade.
• As pressões de moldação são muito baixas, entre 0,3 a 0,5 MPa.
• As espumas de PU podem ser produzidas com menor densidade que as de termoplástico, o que contrabalança o custo geralmente maior dos sistemas PU.
• As propriedades mecânicas e a estabilidade térmica são normalmente melhores que as das peças termoplásticas.
• O htmecto é melhor, visto não terem as linhas de escoamento aparentes nos termoplásticos.
• A potência requerida para RIM é a menor de todos os processos de transformação de plásticos, o que deriva de os componentes serem líquidos e facilmente escoáveis, temperaturas de processo baixas (30 a 60 ºC), e caracter exotérmico.