Limpeza de Moldes

Os moldes utilizados na produção de artefactos de borracha e qualquer que seja o processo utilizado, depois de um número variável de períodos de operação, acabam por ficar com as superfícies de moldagem mais ou menos sujas. Esta sujidade, se não for removida em tempo adequado, confere aos artefactos vulcanizados um mau aspecto superficial e pode comprometer o bom funcionamento de partes móveis.

A sujidade formada é de vários tipos e possui diferentes níveis de adesão à superfície do molde. As causas do seu aparecimento estão relacionadas com vários aspectos, como sejam:

Caso a condição do molde não permita obter artefactos vulcanizados em conformidade com os requisitos, a operação deve ser interrompida e o molde removido para limpeza. Este princípio deve estar contemplado em procedimento, deve estar devidamente sistematizado e deve ser rigorosamente cumprido. Igualmente devem existir procedimentos de limpeza, também devidamente sistematizados, para os vários tipos de moldes, de forma que os moldes sejam efectivamente limpos. Os processos de limpeza não podem ser de forma alguma abreviados; isto pode originar problemas que podem obrigar a operações suplementares de limpeza e/ou reparação porventura bem mais demoradas. A existência destes procedimentos irá proporcionar, seguramente, a redução no número de horas despendidas em operações de limpeza e em eventuais operações de reparação.

Os procedimentos devem definir vários tipos de limpeza, tais como:

O processo e o material ou materiais utilizados na limpeza dos moldes devem ser convenientemente seleccionados. Por regra, tratando-se de materiais abrasivos, o processo de limpeza não pode traduzir-se num processo de desgaste das cavidades do molde; apenas tem de ser removida a incrustação de sujidade. Por esta razão, os processos e materiais de limpeza têm de ser rigorosamente seleccionados, para que da operação não resultem alterações dimensionais nas cavidades nem tampouco que sejam criadas folgas em partes móveis.

 

Processos de Limpeza

Existem actualmente diversas técnicas para a limpeza de moldes, que passaremos a analisar.

 

Limpeza manual

O processo de limpeza manual, embora mais moroso e dispendioso, continua a ser utilizado. É sobretudo utilizado na limpeza de moldes mais susceptíveis a acções corrosivas e nos casos em que as incrustações são mais difíceis de remover. Se não for realizado com cuidado, o risco de danificar o molde (em particular a sua superfície) é grande. Assim, somente deve ser executado por pessoal muito experiente.

Neste processo de limpeza são utilizados materiais abrasivos (vários tipos de lixas – em folha ou em tubo), limas de fibra cerâmica, escovas rotativas, pastas de abrasivos (por exemplo, pastas diamantadas), meios muitas vezes combinados com a acção de líquidos de limpeza, normalmente utilizados sob a forma de spray ou de imersão em solvente.

 

Limpeza com jacto de materiais abrasivos

Neste processo é utilizado um jacto de material abrasivo, como por exemplo areia, vidro moído, pedaços de materiais plásticos, casca de noz, etc.. Estes materiais são projectados a alta velocidade sobre as superfícies a limpar, pela acção de um fluido (ar comprimido ou água sob pressão) e o seu impacto na superfície do molde tende a remover a incrustação existente.

 

Processo de limpeza com jacto de gelo-seco                

Processo patenteado em 1947, somente em 1988 começou a ser utilizado na limpeza de moldes. Neste processo de limpeza é utilizado um jacto do chamado gelo-seco, que são, afinal, pequenos pedaços de CO2 sólido projectados contra a superfície a limpar, numa corrente de ar comprimido.

O processo de limpeza por jacto de gelo seco é muito semelhante ao processo de limpeza com jacto de materiais abrasivos. Há, no entanto, uma dupla vantagem em usar CO2 sólido ou grânulos de gelo-seco. Em primeiro lugar, a temperatura muito baixa dos grânulos de gelo-seco (<-78,5ºC) causam o congelamento e contracção da incrustação, de que resulta o seu fácil desprendimento da superfície do molde. Em segundo lugar, como os grânulos de gelo-seco se sublimam rapidamente, isto significa que somente restam na superfície do molde os resíduos da incrustação a eliminar. Como contra apresenta o facto das baixas temperaturas originarem processos de oxidação, por acumulação de humidade. É também um processo muito ruidoso (105 dB).

 

Processo de limpeza com ultrassons

Este processo utiliza ultrassons de elevada frequência (20.000 Hz ou superior). O gerador de ultrassons está ligado a pequenos transdutores que estão instalados num tanque, o qual contém um fluido de limpeza, constituído geralmente por um detergente numa solução aquosa alcalina (por exemplo, hidróxido de sódio) ou numa solução aquosa ácida (por exemplo, ácido cítrico). As vibrações originadas pelos transdutores criam bolhas microscópicas, que são impelidas contra a superfície do molde a limpar, com uma força que se traduz numa pressão superior a 500 kg/cm²; a energia libertada no choque destas bolhas com a superfície do molde é suficiente para remover a película de sujidade.

 

Processo de limpeza com raios laser

Este processo de limpeza de moldes tomou um grande incremento na década de 90. A produção de radiação laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) foi iniciada em 1960 (Theodore Harold Maiman). Trata-se de uma radiação electromagnética, com um comprimento de onda muito bem definido, que se situa no espectro de luz visível e com característica monocromática. Na Figura 39 é mostrado o princípio de funcionamento de um laser.

Figura 39 – Princípio de funcionamento de laser

 

Na Figura 40 é mostrado, de forma esquemática, o princípio de funcionamento deste processo de limpeza.

Figura 40 – Limpeza de molde com feixe de raios laser

O tipo de laser mais utilizado neste tipo de operação é o que possui, como meio activo, um rubi sintético de Ítrio e Alumínio, dopada com iões de neodímio (Nd³⁺) (Nd YAG – Neodimium Ytrium-Aluminium Granat), em barra cilíndrica, com uma potência máxima de 2kW, pulsada (200.000 pulsações por segundo) e um comprimento de onda de cerca 1 mm.

Como a incrustação absorve a energia do raio laser, quando este atinge a superfície a limpar forma-se um plasma, e a incrustação evapora-se ou fragmenta-se por uma grande elevação da sua temperatura. Se o sistema for dotado de um sistema de aspiração, as partículas de resíduo, os fumos e os contaminantes vaporizados são recolhidos e a superfície do substrato fica perfeitamente limpa. Como o metal do substrato reflecte a energia recebida, não aquece.

Esta moderna técnica laser apresenta muitas vantagens sobre os outros processos de limpeza. Algumas das suas vantagens:

 

Processo de limpeza com plasma electrolítico

Este emergente processo de limpeza de moldes combina dois tipos de processos: uma electrólise e uma descarga eléctrica. Trata-se de um processo amigo do ambiente mas que, pela dificuldade em remover incrustações de maior espessura, não teve, até ao momento, grandes possibilidades de se tornar uma razoável opção.

Neste processo (Figura 41), o molde é imerso num electrólito (solução aquosa de bicarbonato de sódio a 14%), sendo estabelecida uma diferença de potencial eléctrico entre o molde e um outro eléctrodo. Este eléctrodo tem a particularidade de ser perfurado, para permitir uma boa circulação do electrólito. Nesta fase ocorre uma libertação de gases, tais como anidrido carbónico (CO₂) e hidrogénio (H₂).

Figura 41– Limpeza de moldes com plasma electrolítico

De seguida, ao atingir a tensão V₁, é provocada uma descarga eléctrica, ou no próprio molde ou na sua vizinhança. Continuando a aumentar a tensão, verifica-se que a intensidade de corrente baixa rapidamente, mas a intensidade do plasma então formado aumenta também rapidamente e ocorre a formação de uma espécie de envelope de plasma a envolver o molde. A intensidade de corrente atinge então um valor mínimo (tensão V₂). O ajustamento das condições de operação e a descarga eléctrica são efectuadas no intervalo de tensão V₁ – V₂.

Exemplo de condições operacionais em processos de limpeza de moldes:

 O processo origina um valor de rugosidade Ra de cerca de 3,5 micron.

 

Recordatória:

Rugosidade Média (R_a): média aritmética de todos os valores das ordenadas Z(x), que são os afastamentos dos pontos do perfil de rugosidade em relação à linha média), dentro do comprimento de avaliação l_m.