Mandris Flexíveis

Os mandris flexíveis são normalmente utilizados no fabrico de mangueiras com um diâmetro interior máximo de 50 mm.

Como já foi igualmente referido, os mandris flexíveis são fabricados com diversos tipos de materiais:

Existem basicamente quatro tipos de mandris flexíveis (ver Figura 2):

Figura 2 – Tipos de mandris flexíveis

Selecção do tipo de mandril

O tipo de mandril flexível a utilizar depende de vários factores:

No material do mandril flexível, para além da sua flexibilidade, traduzida pelo seu módulo à flexão, interessam particularmente as seguintes propriedades:

Pelos motivos apontados, nos mandris de um só componente (de uso mais geral), são particularmente importantes o ponto de fusão, flexibilidade, resistência mecânica, resistência ao envelhecimento, estabilidade dimensional e de forma e, globalmente, a sua durabilidade, nas condições de serviço em que são utilizados.

Nos mandris com dois componentes, são igualmente importantes os pontos de fusão dos dois componentes; o material do núcleo central regula geralmente a flexibilidade do mandril e a sua resistência mecânica; o tipo de material exterior visa proporcionar um maior rigor dimensional do diâmetro interior da mangueira, por via da obtenção de uma superfície interior mais lisa, com a consequente vantagem de originar um menor atrito na fase de extracção do mandril.

Os mandris com o interior oco (Figura 3) proporcionam, nos mandris produzidos com termoplásticos de maior rigidez, um aumento da sua flexibilidade. Mas, na verdade, a sua principal vantagem é a de evitar a formação de bolhas interiores.

Figura 3 – Mandris em Resina PP+EPDM com furo interior. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

Os mandris com um reforço metálico interior visam proporcionar uma maior resistência mecânica e um aumento de rigidez, sobretudo em mandris de menores diâmetros, produzidos com materiais como Polipropileno (PP) (Figura 4) e compostos de borracha EPDM.

Figura 4 – Mandris em polipropileno com reforço de arame de aço. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

A cor dos mandris produzidos em matérias termoplásticas pode ser utilizada como critério de identificação dimensional (o seu diâmetro). Será, portanto, uma opção a definir pelo cliente no momento da encomenda.

No Quadro 1 são indicadas as principais propriedades de materiais termoplásticos e de elastómeros termoplásticos utilizados no fabrico de mandris.

 

Vamos ver alguns casos concretos de mandris produzidos com matérias termoplásticas, elastómeros termoplásticos e compostos de borracha EPDM.

 

Mandris em Poliamida (PA)

As poliamidas constituem uma importante classe dos chamados termoplásticos de engenharia. A poliamida 6, uma das mais utilizadas, possui uma excelente rigidez, baixa densidade, uma excelente resistência à água quente (com uma absorção muito baixa), resistência ao vapor e uma excelente resistência ao envelhecimento pelo calor, o que torna este material particularmente útil para utilização como mandril para a produção de mangueiras com vários tipos de reforço.

As poliamidas podem ser utilizadas na produção de mandris até 50 mm de diâmetro. Para os diâmetros mais pequenos são mais adequados os tipos de poliamida com flexibilidade média e maior tensão de rotura; os tipos de poliamida com maior flexibilidade são mais adequados para mandris com os maiores diâmetros ou mandris de menor diâmetro destinados à produção de tipos de mangueiras que assim o exijam.

Possibilitam uma fácil extracção, a qual pode ainda ser facilitada pela utilização de um agente deslizante adequado.

No Quadro 2 mostram-se algumas propriedades da Poliamida 6 (PA) utilizada pela empresa Yasater na produção de mandris (Figure 5).

Figura 5 – Mandris em poliamida 6. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

Mandris em Polipropileno (PP)

O polipropileno (homopolímero) é um material termoplástico, que pertence à família das Poliolefinas. É um material termoplástico de custo relativamente baixo. Possui uma rigidez relativamente elevada, traduzida por   módulo à flexão de cerca 1300 MPa, bem acima dos módulos à flexão de outros materiais utilizados no fabrico de mandris, como TPX e TPE. A sua dureza (Shore D ou Rockwell R) é muito próxima da dureza das Poliamidas. Possui uma excelente resistência à fadiga em acções de flexão e uma excelente resistência ao envelhecimento pela acção do calor, apresentando por isso pequenas variações nas suas propriedades. Possui ainda uma excelente resistência à água, com um valor de absorção muito baixo.  Os mandris produzidos com polipropileno apresentam uma superfície muito lisa, o que facilita a sua extracção, a qual pode ser ainda mais facilitada pela utilização de um agente deslizante adequado.

Um inconveniente é o seu ponto de fusão relativamente baixo (165ºC), valor um tanto crítico, tomando em consideração as temperaturas usuais de vulcanização das mangueiras de borracha.

Como variante aos mandris maciços, os mandris em polipropileno podem ser fabricados com inserção de arame (com diâmetro exterior de 5 mm a 25 mm) ou com furo (com diâmetro exterior de 3 mm a 25 mm).

Para diâmetros superiores a 25 mm, a rigidez dos mandris de Polipropileno é relativamente elevada e, nestes casos, é recomendada a utilização de mandris de Resina (PP+EPDM).

No Quadro 3 mostram-se algumas propriedades do polipropileno utilizado pela empresa Yasater  na produção de mandris (Figure 6).

Figura 6 – Mandris em polipropileno. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

Mandris em Polimetilpenteno (TPX ou PMP)

O polimetilpenteno é um material termoplástico que apresenta um grau de transparência equivalente aos materiais acrílicos e ao vidro. Porém, esta característica não constitui qualquer relevância para a sua aplicação na produção de mandris. Tal como o Polipropileno, pertence à família das Poliolefinas. Existem vários tipos, que são agrupados pelo valor dos seus módulos, em tipos de alto módulo, de médio módulo e de baixo módulo. Na produção de mandris são utilizados, normalmente, tipos de baixo módulo e de médio módulo.

Este tipo de termoplástico é utilizado quando é requerida uma grande flexibilidade. Face ao seu elevado ponto de fusão, este tipo de mandris não apresenta restrições no que diz respeito a temperaturas de vulcanização. Com uma excelente resistência à temperatura e com uma absorção de água extremamente baixa, o polimetilpenteno apresenta uma boa resistência ao vapor de água.

Os mandris de polimetilpenteno são extraídos com grande facilidade com sistemas hidráulicos com pressão de água (12 MPa). A extracção pode ser ainda mais facilitada pela utilização de um agente deslizante adequado.

Este tipo de termoplástico é normalmente utilizado na produção de mandris com diâmetro exterior de 3 mm a 32 mm.

No Quadro 4 apresentam-se algumas propriedades do polimetilpenteno e na Figura 7 mandris produzidos pela empresa Yasater com este material.

Figura 7 – Mandris em polimetilpenteno. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

Mandris em Resina (Resin Hose Mandrels)

Este material é uma mistura de polipropileno e de borracha EPDM. A mistura deste elastómero visa reduzir a rigidez do polipropileno aumentando, portanto, a sua flexibilidade.

Material com boa resistência ao envelhecimento pelo calor, uma baixa absorção de água e também boa resistência ao vapor de água. Porém, e tal como acontece com o Polipropileno, a sua utilização não é recomendada em condições de vulcanização em que a temperatura seja superior a 160-165 ºC, face ao seu ponto de fusão relativamente baixo (165 ºC).

A sua superfície muito lisa permite uma fácil extracção do mandril, com uma pressão de água de 12 MPa. A extracção pode ser mais facilitada pela utilização de um agente deslizante adequado.

Os diâmetros exteriores dos mandris produzidos variam entre 3 mm e 32 mm. Estes tipos de mandris podem também apresentar furo interior, a fim de evitar a formação de bolhas.

No Quadro 5 apresentam-se algumas propriedades da Resina (PP+EPDM) utilizada pela empresa Yasater e na Figura 8 mandris produzidos com este material.

Figura 8 – Mandris em resina PP+EPDM. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

Mandris em Elastómeros Termoplásticos (TPE)

Materiais constituídos, como se sabe, por um sistema bifásico: uma fase rígida, de um termoplástico e uma fase elástica, de um elastómero. A selecção de um material deste tipo, para produção de mandris, recomenda a utilização de uma fase rígida com um ponto de fusão superior às temperaturas de vulcanização mais usuais (165 a 180ºC), e uma fase elástica com boa resistência ao envelhecimento. Uma combinação que tem provado como adequada consiste de uma fase rígida (cristalina) de polibutileno tereftalato (PBT) (ponto de fusão 223ºC), e uma fase macia (amorfa), de um elastómero de copoliéster.

Com um ponto de fusão de 223ºC, este tipo de mandris não apresenta restrições no que diz respeito a temperaturas de vulcanização.

São mandris com grande flexibilidade, produzidos numa gama de diâmetros exteriores de 6 mm a 32 mm. Possibilitam uma fácil extracção, a qual pode ser facilitada pela utilização de um agente deslizante adequado.

No Quadro 6 são apresentadas as principais propriedades de um elastómero termoplástico típico.

 

Mandris em Borracha EPDM

Os mandris em borracha EPDM possuem dureza Shore A normalmente compreendida entre os 85 e 95 Shore A. Devem possuir, por outro lado, um bom módulo de alongamento e uma boa tensão de rotura (superior a 16 MPa). Devem possuir também uma boa deformação residual por tracção, de modo a proporcionarem uma boa estabilidade dimensional. Estes tipos de mandris possuem uma grande flexibilidade. Podem ser utilizados em processos de vulcanização em que a temperatura não seja superior a 180ºC. O processo de extracção pode ser efectuado manualmente ou com o auxílio de uma pressão hidráulica. Processo facilitado pela utilização de um adequado agente deslizante.

O diâmetro exterior deste tipo de mandris varia entre 6 mm e 50 mm e são normalmente produzidos com inserção de arame de aço. No Quadro 7 são apresentadas algumas propriedades do composto de borracha EPDM utilizado na produção de mandris pela empresa Yasater. Este tipo de mandris é mostrado na Figura 9.

Figura 9 – Mandris em borracha EPDM. Cortesia da empresa Hebei Yasater Plastic Products Co., Ltd, (Taoyuan, Zhuozhou, Província de Hebei, China)

 

Durabilidade dos Mandris

A durabilidade dos mandris, traduzida no número de ciclos de vulcanização em que pode ser utilizado em boas condições de operação, depende de diversos factores:

Portanto, é de certo modo difícil estabelecer, com razoável rigor e segurança, a durabilidade dos diversos tipos de mandris. A generalidade dos factores que afectam a durabilidade dos mandris estão, de certo modo, fora do controlo do seu fabricante. Salvo se fabricante e cliente partilharem informações, numa perspectiva de optimização da qualidade dos mandris e das condições da sua utilização.

Uma ideia aproximada da durabilidade dos diversos tipos de mandris é a seguinte: