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De pneus de carro a cateteres médicos, itens de borracha estão por toda parte em nossas vidas modernas. Mas quem pega uma peça de borracha bruta e a transforma em uma peça industrial de precisão? A resposta está na tecnologia de moldagem de borracha , o processo vital que faz tudo isso. Neste artigo, examinaremos os princípios, métodos e usos da moldagem de borracha, e desvendaremos os segredos da criação de elastômeros.

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Por que confiar neste guia? Experiência prática de especialistas da LS

Na LS, não somos apenas formuladores de receitas de borracha e técnicos de processo; também somos inovadores em suas aplicações extremas. Nos últimos dez anos, estivemos intimamente envolvidos em mais de 5.000 aplicações de componentes de borracha, desde minúsculas vedações para cateteres médicos até colossais suportes antivibração para equipamentos de construção, confirmando pessoalmente os limites de centenas de compostos de borracha e técnicas de moldagem . Simplesmente ter um molde e a capacidade de injetar cola simplesmente não atenderá aos seus altos padrões, desde a precisão médica de ± 0,02 mm até a moldagem estável de peças extremamente grandes e sob medida. Valorizamos mais do que ninguém a necessidade de uma diferença sem precedentes em ciência de materiais e controle de processo para superar os delicados problemas táteis dos botões de silicone e superar a falha da vedação da linha de combustível de borracha fluorada resistente a 300 °C com o passar do tempo.

A LS é referência no setor em suas ações. Quando um cliente da área médica encomendou a produção em massa de um diafragma implantável de silicone (com espessura de parede ultrafina de 0,1 mm e especificação de defeito zero bolha), alguns de seus fornecedores arquivaram o projeto devido aos rendimentos inferiores a 30%. Mas a LS, com sua tecnologia patenteada de microinjeção a vácuo e tecnologia de tratamento de superfície em nanoescala, manteve uma taxa de rendimento de 98% o tempo todo. Este manual não apenas inclui nossa biblioteca de milhares de exemplos de falhas em borracha, mas também se baseia no sucesso da produção em massa da LS em ambientes de trabalho severos. Nossas inovações vão além da mera conversão de composto de borracha em um molde. Em vez disso, empregamos tecnologias de modificação de materiais, projeto de moldes e controle de precisão para converter ideias em produtos acabados altamente confiáveis.

Princípios básicos e elementos essenciais da moldagem de borracha

Moldagem de borracha: a ciência de transformar materiais pegajosos em produtos úteis

Imagine transformar borracha bruta pegajosa em um pneu ou retentor elástico. Essa mágica acontece por meio da vulcanização — o processo químico de aprimoramento mais significativo da borracha. A natureza da transformação da borracha bruta em borracha vulcanizada.

Vulcanização: o processo "superpoderoso" da borracha

Função principal: Utiliza enxofre ou peróxido para formar pontes moleculares entre as cadeias de borracha. As principais reações químicas responsáveis pelas propriedades finais da borracha.

Transformação:
Converte borracha bruta (quebradiça e pegajosa) em borracha vulcanizada (elástica e dura). 5 a 10 vezes mais potente, resistente ao calor ou óleo e possui "memória" (retorna ao formato original).
Importância: Sem vulcanização, a borracha é como goma de mascar: permanentemente deformada pela pressão.

O Trio Dourado: Calor, Pressão e Tempo

Esses três fatores devem funcionar perfeitamente juntos.

Dica profissional: as plantas utilizam sensores para determinar o ponto ideal para melhores resultados (melhor tempo de cura).

Moldes: Mestres da Forma

A principal função do molde: dar forma, tamanho e textura à superfície do produto final. Os moldes são "cortadores de biscoito" de metal de precisão que dão ao produto suas dimensões precisas (até mesmo 0,01 mm!), conferem texturas à superfície (lisas, aderentes ou com marca) e mantêm a consistência em milhares de peças.
Sem moldes, sem formas complexas : folhas de borracha fáceis de fabricar não requerem moldes; peças complexas (como anéis de vedação e solas de sapato) exigem moldes personalizados. De limpadores de para-brisas de carro a capas de celular, todos os itens de borracha que você usa dependem dessa ciência.

Principais métodos de processo de moldagem de borracha

Natural ou sintética, a borracha bruta é submetida a um processo de mistura, moldagem e cura (ou vulcanização) para produzir borracha moldável . Isso resulta em um material altamente maleável, resiliente e elástico . A seguir, uma tabela com os principais métodos de processo de moldagem de borracha.

Materiais de borracha: da borracha bruta aos compostos moldáveis

Materiais de borracha

Geralmente, elas são divididas em duas categorias: borracha natural e borracha sintética . A borracha natural (NR), derivada principalmente da seringueira, possui excelente elasticidade, resistência à abrasão e resistência à tração, sendo amplamente utilizada na produção de pneus e mangueiras. A borracha sintética (SBR, BR, NBR, EPDM, CR, IIR, FKM, silicone, AU/EU, etc. ) é fabricada artificialmente e possui uma ampla gama de variedades com diversas propriedades para atender a requisitos específicos, como resistência a óleo e ao calor. São amplamente utilizadas nas indústrias automotiva, industrial e médica.

As principais matérias-primas dos produtos de borracha são borracha bruta, agentes de composição, materiais fibrosos e materiais metálicos. A borracha bruta é a matéria-prima; os agentes de composição são materiais auxiliares usados para melhorar o desempenho de alguns produtos de borracha ; os materiais fibrosos (algodão, linho, lã e outras fibras artificiais e sintéticas) e os materiais metálicos (fios de aço e fios de cobre) constituem a estrutura dos produtos de borracha, com a função de fortalecer a resistência mecânica e restringir a deformação. A seguir, concentrar-me-ei na importância dos compostos na fabricação de produtos de borracha , nos principais agentes de composição e na operação de mistura . Espero que este texto seja útil.

A importância da composição

Ele é utilizado para melhorar a processabilidade, minimizar custos e melhorar ou conferir certas propriedades, como resistência, resistência ao desgaste, resistência ao óleo, resistência às intempéries e retardância a chamas.

Sistema de Vulcanização: Agentes vulcanizantes (enxofre, peróxidos, etc.), aceleradores e ativadores (óxido de zinco e ácido esteárico, por exemplo).
Enchimentos de reforço: sílica, negro de fumo, carbonato de cálcio, etc. (para melhoria da resistência e do desgaste e economia de custos).
Sistema de proteção: Antiozonantes, antioxidantes e estabilizadores de luz (para retardar o envelhecimento).
Plastificantes amaciantes: melhoram a fluidez do processamento e o desempenho em baixas temperaturas.
Auxiliares de processamento: agentes de pegajosidade, dispersantes, etc.

Processo de mistura

Operação de mistura uniforme de borracha bruta ou plastificada com outros agentes compostos. O objetivo é melhorar as propriedades físicas e mecânicas dos produtos de borracha, o desempenho do processamento e a economia de produção. É o processo de dispersão uniforme de materiais sólidos e líquidos, incluindo cargas, agentes de reforço, aceleradores e agentes de vulcanização, na borracha, para que esta tenha propriedades consistentes. A mistura inadequada pode causar problemas de queima e congelamento no processamento posterior, afetando a qualidade do produto.

Equipamentos e moldes para moldagem de borracha

Equipamento de moldagem principal

Vulcanizador de platina:
Semelhante a um ferro gigante, ele utiliza placas aquecidas superiores e inferiores para produzir alta temperatura, ao mesmo tempo em que exerce força de fixação para comprimir a borracha. Pode ser utilizado em moldagem por compressão (por exemplo, vedações), moldagem por transferência (com sistemas de canais) e placas aquecidas. É simples de usar e adequado para produção de pequeno a médio volume.

Máquina de moldagem por injeção de borracha:
Como uma seringa médica, a unidade de plastificação derrete a borracha, a unidade de injeção fornece injeção de alta pressão no molde e a unidade de fixação fecha o molde. Ela pode ser utilizada para fabricar peças de precisão e complexas (por exemplo, retentores de óleo para automóveis) com alta eficiência e baixo desperdício.

Extrusora:
Como uma máquina de macarrão, o parafuso giratório empurra a borracha para a frente através da matriz para criar uma forma contínua (por exemplo, mangueira, tira de vedação). Para moldagem por extrusão , consiste em um parafuso, cilindro, matriz e sistema de aquecimento e resfriamento . Seus sistemas de aquecimento e resfriamento controlam a temperatura com precisão para garantir uma extrusão estável.

Calendário:
Composta por múltiplos rolos de precisão, como um conjunto de rolos de massa, a calandra pressiona o composto de borracha formando uma folha uniforme ou o reveste sobre uma superfície de tecido (como a tela de um pneu). A folga dos rolos pode ser ajustada para 0,1 mm para controlar a espessura.

Ferramentas

Material: Geralmente feito de aço de molde de alta resistência, como P20, H13 ou liga de alumínio. Adequado para moldes de teste e pequenos lotes.

O projeto crítico: As considerações incluem projeto da cavidade, superfície de separação, canais/portas (injeção/transferência), ventilação, sistemas de aquecimento/resfriamento e mecanismo ejetor.

Custo e vida útil: representam grandes investimentos em moldagem de borracha, tendo um efeito direto na qualidade e na produtividade do produto.

Os moldes são um investimento fundamental na moldagem de borracha (representando de 30% a 60% do custo de produção). Moldes de aço de alta qualidade podem operar por mais de um milhão de ciclos. Defeitos no projeto podem resultar em produtos defeituosos e tempo de inatividade na produção, adicionando custos significativos.

Parâmetros e Controle do Processo

Parâmetros-chave do processo

Temperatura: Temperatura do cilindro ( injeção ), temperatura do molde e temperatura de cura. Estas afetam diretamente a velocidade de cura e a fluidez do composto.

Pressão: Pressão de injeção, pressão de retenção e força de fixação. Estas proporcionam enchimento, compactação e prevenção de rebarbas.

Tempo: Tempo de injeção, tempo de espera e tempo de cura. Estes garantem o preenchimento completo e a reação de cura adequada.

Condição do composto: Sempre preste atenção à temperatura de pré-aquecimento, plasticidade ou viscosidade Mooney .

Importância do Controle de Processos

Durante a produção, garante a consistência entre lotes e minimiza o desperdício. Isso envolve a medição e a documentação precisas de temperatura, pressão e tempo.

Uso do Reômetro: Os reômetros são utilizados principalmente em projetos de formulação de borracha, controle de qualidade da produção e desenvolvimento de novos produtos. Eles analisam as alterações nas propriedades da borracha durante o processo de vulcanização para avaliar e otimizar materiais de borracha. São utilizados em laboratório e on-line para monitorar as propriedades de cura do composto de borracha, como o T90, que é o tempo ideal de cura.

Aplicações de produtos moldados em borracha

Perguntas frequentes

1. Qual é a principal diferença entre moldagem de borracha e moldagem de plástico?

A distinção fundamental é a vulcanização (reticulação). A moldagem de plástico , ou seja, moldagem por injeção e extrusão, é principalmente um processo físico de fusão e resfriamento para fixar o formato, enquanto a moldagem de borracha é um processo químico e precisa incluir uma etapa de vulcanização. Os plásticos fluem plasticamente, enquanto a borracha flui elasticamente. No caso dos plásticos, o produto é finalizado assim que a operação de moldagem é concluída; a moldagem de borracha, por outro lado, precisa de uma etapa de vulcanização após a operação de moldagem.

2. Qual é o melhor processo de moldagem de borracha?

A moldagem por injeção é geralmente o processo mais eficaz, especialmente para peças pequenas, de alto volume, com formas complexas e precisão. Também apresenta alto grau de automação, ciclos de moldagem curtos e desperdício mínimo. O segundo processo de moldagem mais eficaz é a moldagem por transferência. A moldagem por compressão é menos eficaz do que a moldagem por injeção para moldagem de borracha.

3. Como escolher o processo de moldagem de borracha certo para o meu produto?

Dependendo do formato do produto , se o produto for complexo ou tiver inserções , a moldagem por injeção ou transferência é a preferência. Se o produto for uma peça simples , a moldagem é a preferência. Para uma seção transversal constante , a extrusão é a preferência. Para produtos ocos de paredes finas , a imersão é a preferência. Com base no volume de produção , para grandes séries, a moldagem por injeção é a preferência. Para séries pequenas e médias, a moldagem por compressão ou transferência é a preferência. Para alta precisão dimensional , a moldagem por injeção ou transferência é necessária. Com base no custo, o equipamento de moldagem por injeção é o mais caro e o menos caro é a moldagem por compressão. Com base nas propriedades do material do produto, ou seja, borrachas de alta viscosidade ou sensíveis ao calor, a moldagem por compressão ou transferência pode ser selecionada. Com base no tamanho do produto , produtos grandes e grossos são principalmente moldados por compressão.

4. Por que os produtos de borracha devem ser "vulcanizados"? É possível produzi-los sem vulcanização?

Não. A borracha não vulcanizada (bruta) possui cadeias moleculares lineares e, portanto, apresenta baixa resistência, fácil deformabilidade, baixa resistência ao desgaste e a solventes e alta sensibilidade à temperatura, sendo inutilizável na prática. A vulcanização interconecta as cadeias moleculares lineares em uma estrutura de rede tridimensional por meio de ligações químicas cruzadas , conferindo à borracha propriedades valiosas como alta elasticidade, alta resistência, resistência ao desgaste, resistência a solventes, resistência à temperatura e estabilidade dimensional. Sem a vulcanização, não haveria produtos de borracha úteis.

Resumo

A moldagem de borracha é um processo de fabricação essencial que converte borracha bruta em um produto com formato exato e excelente desempenho por meio do processo de vulcanização . Ela afeta diretamente a vida útil e a confiabilidade do produto. A seleção de um parceiro para moldagem de borracha é uma escolha estratégica que afeta o desempenho essencial do seu produto.

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