PRINCÍPIOS DA TECNOLOGIA DA MOLDAGEM
ROTACIONAL DE PLÁSTICOS
Jorge Luiz Rodrigues Marques
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA -RS
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Faixa do Camobi – Santa Maria RS
João Hélvio Righi de Oliveira
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA -RS
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Faixa do Camobi – Santa Maria RS
ABSTRACT
The rotomolding process exists since the beginning of the thirties, but with the
development and improvement of the injection technology and blow, this was left in second
plan in function of its low productivity, for small pieces and of simplified drawing. The
introduction of the powdered polietileno (micronized goes etnilene) he/she gave a new
pulse the rotomoldagem techniques provisioning the industry with the ideal material for
molding rotacional. Ever since the industry has been showing a regular growth in that
section. ROTOMOLDING is a technique of processing of plastic materials, that is gone
back relatively to production of pieces big, hollow, without rebarbas and partial or totally
shut. In spite of its sizes, the products of Rotomolding can have finer walls than the one of
products facts for other processes. The low pressure involved in the process of
Rotomolding still has the advantage of producing pieces relatively free from " stress ".
Pieces of Rotomolding are used in the health, in the field of the science and as domestic
instruments. The largest markets for rotomolding are: agriculture, chemistry, and,
especially, tanks of non usual formats for ships and recreation vehicles.
Gestão da Tecnologia
Rotatinal molding process.
INTRODUÇÃO
ROTOMOLDAGEM é uma técnica de processar o plástico, que é voltada para
produção de peças relativamente grandes, ocas, sem rebarbas e parcial ou totalmente
fechadas. Este processo existe desde o início dos anos 30. A introdução do polietileno em
pó (micronized for etnilene) no final dos anos 50 tem abastecido a indústria com o material
ideal para moldagem rotacional. Desde então a indústria tem crescido em razão regular
nesse setor.
Desenhistas de peças de plástico usam a Rotomoldagem para produzir pequenas ou
grandes peças de formas incomuns que não podem ser produzidas numa única peça por
outros processos. Peças pequenas como uma bolinha de ping-pong ou grandes como um
tanque de 33 mil litros podem ser fabricadas com a moldagem rotacional.
Rotomoldagem é bem conhecida por sua capacidade de produzir tanques de todos
os tipos. Este processo, no entanto, é também suficientemente delicado e capaz de produzir
outros produtos tão bem quanto os gigantescos tanques.
Peças de Rotomoldagem são usadas na saúde, no campo da ciência como
instrumentos domésticos, malas de mão, cadeiras de dentistas e outro tipos de móveis.
No campo da recreação: barcos, carregadores de malas, protetores de motos, filtros
de piscinas domésticas, pranchas de surf e bolas de todos os tipos são produzidos com
rotomoldagem.
Brinquedos de movimento como cavalinhos ou corpo de carrinhos são comuns.
Brinquedos para serem escalados, serem atravessados e escorregadores também tem sido
feitos por rotomoldagem.
No campo da indústria são encontradas peças de rotomoldagem como
eletrodomésticos, malas de mão, carrinho de mão, lustres em forma de globo e tanques de
gasolina para todo tipo de veículo.
Produtos para casa como: vaso de plantas, bandejas, carretas, divisores de cômodos,
lixeiras e mesas de pic-nic são fabricados em rotomoldagem.
Os maiores mercados para rotomoldagem são: agricultura, química, e,
especialmente, tanques de formatos não usuais para barcos e veículos de recreação.
No Brasil a sua aplicação tem se concentrado na área agrícola e industrial como
tanques para pulverização agrícola e armazenagem de produtos químicos, pallets para
transporte armazenagem de carga.
As aplicações deste processo tem crescido consideravelmente em todo o mundo, e
no Brasil poucas empresas detém a técnica de fabricação, conseguida a custo de erros e
acertos ao longo do tempo. Hoje existe nos EUA uma associação dos rotomoldadores que
congrega todas as industrias americanas que trabalham com o processo de rotomoldagem
prestando relevantes contribuições para o aperfeiçoamento da tecnologia de processamento
de produtos rotomoldados.
2 - CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DO PROCESSO DE ROTOMOLDAGEM
Apesar de seus tamanhos, os produtos de Rotomoldagem podem ter paredes mais
finas que as de produtos feitos por outros processos. A técnica de Rotomoldagem tende a
produzir um aumento da espessura da parede dos cantos das peças o que dá ao processo
uma distinta vantagem em relação ao sopro e a moldagem a vácuo que tendem a produzir
produtos com paredes dos cantos finas, sem reforço. A espessura adicionada aos cantos dos
produtos e o conseqüente reforço adquirido são vantagens especiais, principalmente em
peças grandes.
Rotomoldagem é um processo de baixa pressão, por isso a resistência exigida dos
moldes é mínima. Disto resulta sua capacidade de produzir peças grandes ou complexas,
em pouco tempo, usando moldes de baixo custo. Devido ao baixo custo do ferramental, a
Rotomoldagem é ideal para produção de protótipos, pequenas ou grandes quantidades de
produção e começo de produção de peças que eventualmente irão ser feitas por outro
processo mais caro quando a quantidade de pedidos justificar tais despesas.
A baixa pressão envolvida no processo de Rotomoldagem tem ainda a vantagem de
produzir peças relativamente livres de “stress” quando comparadas a peças produzidas por
processos de alta pressão. Esta vantagem do processo é especialmente importante quando
consideramos peças de grande porte.
O acabamento final e a cor na Rotomoldagem podem ser escolhidos de acordo com
as funções do produto. Há facilidade na substituição de materiais e cores.
Metais podem ser inseridos ou moldados integralmente junto com o plástico na
Rotomoldagem (Ex.: roscas, parafusos, etc...).
Peças opostas com paredes duplas rigorosamente espaçadas são comuns.
Muitas peças são moldadas com pequeno ou nenhum canto. Com alguns materiais é
possível produzir peças com “undercuts” (frisos rebaixados para corte posterior).
A espessura da parede é uniforme, sem estreitamento nas extremidades.
Teoricamente todos termoplásticos e alguns plásticos termofixos podem ser
moldados rotacionalmente, de qualquer modo os plásticos mais comumente usados na
Rotomoldagem são os termoplásticos: polietileno, polyvinychloride (PVC), poliamidas
(nylon) e policarbonato. Poliéster insaturado, sendo o plietileno o termoplástico mais usado
freqüentemente.
2.1 A máquina de Rotomoldagem
Há várias configurações de máquinas de rotomoldagem hoje oferecidas no
mercado e estes equipamentos são configurados de acordo com as características do
produto a ser fabricado.
Equipamentos para moldagem rotacional
Os principais fatores que determinam qual equipamento é o recomendado são: a
forma e as dimensões do artigo moldado, o tipo de material empregado e a produção
desejada. Estes fatores determinam o tipo de aquecimento, resfriamento e dimensionamento
das instalações para obtermos melhores resultados, com custos industriais aceitáveis.
As principais partes do sistema são:
a) Unidades de aquecimento;
b) Cabine de resfriamento;
c) Estação de carregamento e descarregamento;
d) Fuso e sistema de movimentação dos fusos;
2.1.1- Sistema para mover porta-moldes
O sistema para mover porta-moldes inclui todos os equipamentos necessários para
transportar os moldes através das unidades de carregamento, aquecimento, resfriamento e
etapa de descarregamento, é o típico mecanismo com rotação biaxial (fig.1).
Figura 1 - Mecanismo de movimento biaxial dos porta moldes.
A máquina pode ter um ou múltiplos fusos.
Uma máquina com um fuso é semelhante ao mostrado na figura 2, o tempo do
ciclo da produção é a soma dos intervalos de tempo incluindo as etapas de movimentação
do molde, aquecimento, resfriamento, carregamento e descarregamento do molde.
Figura 2 - Equipamento montado com fusos alternados e independente utilizado para conjunto de
moldes diferentes.
Este tipo de aquecimento é utilizado para moldar protótipos de peças e para
pequenas produções. Em máquinas utilizando múltiplos fusos ou tipo de carrossel (fig. 5)
pode haver elevadas produções; máquinas desse tipo usualmente tem forma circular.
Os fusos carregam um conjunto de moldes ou simplesmente um molde de grandes
dimensões; os moldes são montados em porta moldes circulares, usualmente.
São comuns máquinas de 3 braços com múltiplos moldes.
Enquanto um braço está no forno, outro está sendo resfriado e do terceiro os
artigos moldados são removidos, carregando-se novamente com resina .
Na figura 3 é mostrado um esquema de um sistema que tem um fuso que é
montado sobre um carrinho que se move sobre trilhos entre três posições:
Figura 3 – Equipamento montado com fusos alternados e independente utilizado para conjunto de moldes
diferentes.
A figura 3 mostra uma unidade “pivotante”, o fuso é fixado sobre um pivô em vez
de estar montado sobre um carrinho. A unidade descreve um arco de 90 o quando se move
do forno para a câmara de resfriamento.
Um segundo pivô (fuso), e câmara de resfriamento podem ser adicionados no
esquema da figura 4, isto permite dobrar a produção.
Figura 4 - Equipamento montado com fusos duplos, observando-se que nesta configuração obtémse o dobro da produção que um sistema monofuso.
Outras configurações podem ser montadas de acordo com o tipo de produto a ser
fabricado bem como o material a ser utilizado. Temos aqui dois exemplos específicos de
máquinas construídas para atender projetos especiais.
Figura 5 - Equipamento de fusos rotativos compactos, bastante utilizados para teste de lotes
pilotos de produção.
A figura 6 mostra uma máquina de moldagem rotacional com fuso fixo que tem
sido usada por muitos anos na moldagem de plastisol de PVC. Uma “mesa rolante” é usada
para transferir os moldes entre as três estações.
Figura 6 - Sistema mais utilizado para PVC (plastisol), na confecção de cabeças de bonecas e
brinquedos infantis
2.1.2 Unidade de aquecimento:
Fornos com convecção forçada presentemente são usados como sistema de
aquecimento para moldagem rotacional. Estas unidades forçam o ar entre 200 e 4000C
sobre os moldes a alta velocidade.
Obtém-se ar quente por queima direta de gás ou óleo combustível, ou ainda por
aquecimento elétrico.
O projeto da convecção do ar quente do forno é relativamente fácil, deve ser
simples para operar e suscetível para uso com todo tipo de molde.
Aquecimento por sistema de líquido também é utilizado em moldagem rotacional.
Este sistema inclui molhamento por líquido aquecido, seja por banho de fluído quente ou
por chuveiro, ou ainda por bombeamento através de camisa em torno dos moldes.
O uso de chuveiro de líquidos aquecidos resulta num ciclo curto de aquecimento,
permite a moldagem a baixas temperaturas ( 180 a 200 oC).
Banhos líquidos aquecidos podem ser usados na moldagem rotacional, ou fluídos
podendo ser orgânicos ou inorgânicos. A velocidade de transferência de calor é elevada e o
tempo do ciclo pode ser curto.
Dado que o coeficiente de transferência de calor de um líquido é maior que o do
ar, obtém-se tempo de aquecimento menor e um bom controle de temperatura; uma vez
terminado o aquecimento, inicia-se sem interrupção o ciclo de resfriamento que flui no
meio quente. Este processo dura de 5 a 20 segundos.
A duração do ciclo é pequena quando se fabricam peças de dimensões reduzidas
em máquinas com aquecimento a ar, mas, quando se trata de peças médias e grandes, as
vantagens de uso de máquinas aquecidas e resfriadas com líquido aumentam com o
tamanho da peça.
O ciclo compreende os tempos necessários para o aquecimento e resfriamento, não
incluindo o tempo de desmoldagem, já que depende da forma da peça, da matéria prima,
etc.
A duração do ciclo depende especialmente da espessura da parede da peça e da
matéria prima usada.
Aquecimento com radiação infravermelho é outro método usado na moldagem
rotacional. É uma maneira rápida de aquecer moldes que tenham formas simples. O
aquecimento de infravermelho pode ser com queima de gás ou elétrico. O sistema da
queima do gás é mais caro que o elétrico na instalação mas é mais econômico na operação.
Precauções devem ser tomadas nos projetos dos moldes e porta-moldes, para que não hajam
áreas protegidas da radiação I.V. Áreas de sombras causam paredes de espessura fina no
artigo moldado.Um conjunto grande de moldes traz alguns problemas por causa do efeito
dos moldes adjacentes.
3 - O PROCESSO DE ROTOMOLDAGEM
Na rotomoldagem uma quantidade, predeterminada, de plástico líquido ou em pó é
colocada na cavidade do molde que em seguida é fechado (fig 3.1). A máquina, então, leva
o molde ao forno através do giro da torre onde estão fixados os braços(Fig 3.2) e onde o
molde e, por conseqüência, o plástico são elevados a temperatura de moldagem.
Fig- 3.1 - Sistema de alimentação dos moldes. Cavidades abertas de um
conjunto de moldes para fabricação de bolas.
Fig- 3.2 - Os moldes após serem carregados de material são fechados e
levados ao forno pelo braço onde estes estão fixados.
Enquanto o molde é aquecido, ele é rodado continuamente em seus eixos vertical e
horizontal. Esta rotação bi-axial coloca toda superfície do molde em contato com a massa
de material plástico. O molde continua a rodar dentro do forno até que todo o material
plástico tenha coberto toda a superfície da cavidade interna quente do molde. O molde
continuará a rodar até o material plástico condensar-se numa uniforme película fundida.
Figura ( 3.3 ) - Configurações de braços mais utilizados no processo de rotomoldagem
Enquanto fica rodando a máquina move o molde fora do forno para uma câmara de
refrigeração (Fig.3.4 ). Ar ou uma mistura de ar e água refrigera o molde e a película
fundida de material plástico. Este processo de refrigeração continua até a peça ser
refrigerada suficientemente para reter sua forma. A máquina, então, leva o molde para
seção de carga e descarga(Fig. 3.4). O molde é então aberto e a peça removida. Por fim um
novo lote de material é colocado na cavidade, o molde é fechado e o processo é repetido
Figura ( 3.4) - Equipamento de Rotomoldagem de carrossel, mais utilizado na industria,
Existem vários tipos de equipamentos de rotomoldagem em uso, porém o de três
estações, cujo “lay-out” é mostrado na figura ( 3.4 ), é o mais comum.
Figura 3.4 - Vista superior do equipamento nas duas verções mais utilizadas, tres e quatro braços ,com as
respectivas estações de trabalho : câmara de aquecimento , câmara de resfriamento e estação de carga e
descarga.
A rotação bi-axial é constituída por uma série de engrenagens e rodas com correntes
que permitem a rotação e translação do molde simultaneamente. (como mostra a figura 3.5
).
Figura ( 3.5 ) - Sistema simplificado de giro bi-axial do braço standard.
Grandes ou simples cavidades são montadas, freqüentemente, do lado de fora
de forma a obter a capacidade máxima de utilização da máquina.
Figura ( 3.7 ) - Sistema de braço OFF-SET para moldes unitários de grandes proporções.
Peças plásticas de formas totalmente destoantes (como cabeças de bonecas ou
grandes containers de lixo) podem algumas vezes serem moldadas simultaneamente na
mesma máquina. O único fator limitante é que a temperatura do forno e o tempo do ciclo
precisam estar compatíveis com as espessuras das várias peças e materiais usados.
Para um dado tamanho de peças, o equipamento de Rotomoldagem é relativamente
baixo em custos comparados com outros processos de mais intenso capital como injeção ou
sopro.
CONCLUSÃO.
Um processo de baixo custo em se tratando de peças de grandes dimensões ou
complexidade de formas em que, a injeção e o sopro não conseguem competir
economicamente, esta é a característica principal do processo de moldagem rotacional
(rotomoldagem).
Tendo em vista que não existe no Brasil bibliografia ou publicações técnicas
especificas associadas a este processo, e sendo ele tratado com certa reserva por parte das
poucas indústrias que dele se utilizam, verificou-se através de uma pesquisa, a necessidade
de buscar conhecimento teórico e prático do processo em outros países, uma vez que aqui
no Brasil a rotomoldagem e muito pouco conhecida e explorada devido à falta de
informações de caráter técnico do processo. As empresas que dominam este processo não
tem interesse em divulgar os conhecimentos adquiridos por elas uma vez que foram obtidos
à custa de vários anos de tentativas, de forma empírica.
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