Moldagem por Vazamento

Este tipo de moldagem aplica-se a borrachas líquidas como, por exemplo, borrachas de silicone, borrachas de poli-isopreno, borrachas de polissulfureto e borrachas de poliuretano.

Moldes

Neste tipo de moldagem existe necessariamente um molde, com a forma (total ou parcial) do artefacto a produzir, onde é vazado o polímero líquido. Contudo, os moldes podem apresentar vários tipos de concepção:

Na versão mais simples de molde (molde para vazamento aberto), este depois de cheio com borracha líquida é colocado normalmente numa estufa, onde se realiza a cura ou vulcanização (durante um certo tempo, a determinada temperatura). Tempo e temperatura são função do tipo de borracha. Quando o molde for de compressão ou de transferência, a vulcanização é efectuada em prensa.

Tipos de Borrachas

Os tipos de borrachas líquidas mais utilizadas são, sem dúvida alguma, as borrachas de silicone e as borrachas de poliuretano. É bem conhecida a utilização de borrachas de silicone líquido na execução de moldes para a reprodução de diversos tipos de objectos; alguns destes tipos de borracha são vulcanizáveis à temperatura ambiente (caso das borrachas de silicone do tipo RTV – Room Temperature Vulcanization). Nalgumas destas aplicações é exigida uma boa resistência ao calor (reprodução de objectos em ligas metálicas de baixo temperatura de fusão).

As borrachas de poliuretano são sobretudo utilizadas no fabrico de rodas e outros tipos de artefactos para diversos tipos de aplicações (trolleys, porta-paletes, skates, patins, componentes para equipamentos da indústria têxtil e metalúrgica). São, por regra, aplicações onde é exigida uma excelente resistência à abrasão. O processo de cura pode ocorrer a quente, mas também existem tipos de borracha de poliuretano cujo processo de cura ocorre à temperatura ambiente.

Nota:

Já devem ter reparado que no caso de borrachas de silicone ocorre, de facto, um processo de vulcanização, em que intervêm peróxidos orgânicos, com formação de ligações C-C.

No caso das borrachas de poliuretano não ocorre um processo de vulcanização, com formação de ligações entre cadeias de polímeros já existentes. O que acontece é que, de uma reacção de um diisocianato ou um poliisocianato (com grupos terminais reactivos NCO), com um poliol (com grupos terminais reactivos OH), resulta a formação de um polímero cujas cadeias moleculares são relativamente curtas. Na continuação do processo de polimerização, as cadeias moleculares crescem por via de um processo de extensão de cadeias; os agentes de cura utilizados mais não fazem do que promover esta extensão de cadeias e, sobretudo, de criar ramificações (branching), não intervindo nem fazendo parte da estrutura do polímero final obtido. Também algumas substâncias designadas por catalisadores mais não fazem do que acelerar a cinética deste processo de extensão de cadeias moleculares, do mesmo modo não intervindo nem fazendo parte da estrutura do polímero obtido.

Borrachas Líquidas de Silicone (LSR – Liquid Silicone Rubber)

Borrachas de silicone (sistema de dois componentes) que vulcanizam, por mecanismos de adição ou de condensação, à temperatura ambiente. O tempo de vulcanização pode ser reduzido, por vulcanização a temperaturas mais elevadas (não mais de 80ºC, para borrachas que vulcanizam por condensação).

A utilização deste tipo de borrachas implica a existência de uma unidade para doseamento e mistura (ver Figura 51). O tempo de vida (pot life) é variável com o tipo de silicone; varia entre 30 minutos e 6 horas. O valor da contracção é de 0,2 a 2%, borrachas que vulcanizam por um mecanismo de condensação; o valor da contracção é da ordem de 0,1% para borrachas que vulcanizam por um mecanismo de adição.

Borrachas de silicone (mono-componente) que vulcanizam à temperatura ambiente. A vulcanização ocorre por um mecanismo de condensação. A humidade atmosférica intervém decisivamente no processo de vulcanização, que pode ter a duração de 1 a 12 dias e que é variável com a espessura de borracha a vulcanizar. O tempo de vulcanização pode ser reduzido, por elevação progressiva da temperatura, até um máximo de 200ºC.

Borrachas de silicone (mono-componente) que vulcanizam apenas a temperaturas elevadas. A vulcanização ocorre por um mecanismo de condensação.

Alguns tipos de borracha de silicone requerem uma post-vulcanização, durante cerca de 4 horas a 100ºC.

Face à grande variedade deste tipo de borrachas disponíveis no mercado, recomenda-se a consulta da literatura técnica e instruções de uso do seu fabricante, para uma correcta utilização deste tipo de materiais.

Borrachas Líquidas de Poliuretano (ULR – Urethane Liquid Rubber)

As borrachas de poliuretano podem ser do tipo mono-componente ou bi-componente. No primeiro caso, uma vez que não há necessidade de adicionar ingredientes, a borracha é vazada, previamente aquecida, de forma a reduzir a viscosidade e assim preencher facilmente todas as cavidades do molde. O vazamento deve ser efectuado de forma lenta mas uniforme, de modo a não originar o arrastamento de ar.

No caso de borrachas do tipo bi-componente, as quantidades estequiométricas dos dois componentes são devidamente doseadas, bem como do agente de cura e outros aditivos e são de seguida misturados em equipamentos misturadores especiais. A quantidade preparada terá um determinado tempo de vida (pot life) e deve ser consumida dentro desse tempo limite para evitar a inutilização de material. Este tempo de vida depende do tipo de componentes e agente de cura; representa o espaço de tempo decorrido entre a mistura dos ingredientes e o momento em que a elevação de viscosidade adquirida pela mistura impede o seu vazamento. Este tempo de vida pode variar entre alguns segundos a várias horas. Normalmente na parte final do processo de mistura existe uma fase de desgasificação, de forma a eliminar todo o ar que é incorporado, o qual iria originar porosidade, portanto artefactos de má qualidade.

Tipicamente uma borracha de poliuretano do tipo mono-componente é aquecida, uniformemente, a cerca de 70ºC e então vazada no molde, o qual deve estar aquecido a uma temperatura idêntica. Deste modo, a borracha líquida fluirá melhor no molde. O vazamento deve ser efectuado de forma uniforme e pausada, de forma a não provocar perturbação do material e arrastar algum ar para o seu interior. De resto, a borracha é algo viscosa e fluirá suavemente.

Depois de efectuado o vazamento, o molde é colocado numa estufa, mantida a cerca de 135ºC, para que ocorra a extensão da cadeia polimérica e alguma reticulação, induzida pelo agente curativo utilizado (substâncias que contêm grupos hidroxilo ou amina, nas extremidades da sua molécula). O tempo de cura depende das dimensões do artefacto, mas pode variar entre 3 a 5 minutos (para uma roda de patim) a cerca de 20-30 minutos, para uma roda de empilhador.

Posteriormente deve ser efectuada uma post cura, a uma temperatura da ordem dos 100ºC, durante várias horas (também dependente das dimensões do artefacto), mas que varia entre 8 e 16 horas.

Na Figura 60 apresentam-se dois exemplos típicos de artefactos obtidos por este processo.

Figura 60 – Artefactos em poliuretano vazado

No exemplo mostrado na Figura 61, de moldagem por vazamento em molde aberto, após a post cura, o artefacto é submetido a uma operação de acabamento, por maquinagem em torno mecânico, para rectificação do lado da roda que se não se encontra com a forma desejada (igual ao lado moldado).

 Figura 61 – Produção de artefactos por vazamento

Face à grande variedade deste tipo de borrachas disponíveis no mercado, recomenda-se a consulta da literatura técnica e instruções de uso do seu fabricante, para uma correcta utilização deste tipo de materiais.