O desempenho e a durabilidade dos produtos rotomoldados dependem de um grande número de fatores, desde o conhecimento das regras de projeto adequadas ao processo até as condições de uso destes produtos. Do ponto de vista do processo de Rotomoldagem, um dos fatores mais importantes é o grau de fusão a que o material foi submetido. Este é o tema que será tratado neste artigo.

Por representar mais de 90% do total de materiais processados atualmente na Rotomoldagem, consideraremos o caso específico dos polietilenos. Os produtores de polietileno têm avançado muito no aperfeiçoamento deste material para o uso na Rotomoldagem, especialmente através de mudanças na estrutura química do material e avanços nos aditivos utilizados. O crescimento da indústria, também tem permitido o desenvolvimento de maior variedade de polietilenos, que se adaptam às necessidades específicas do mercado. A diversidade de materiais leva também a maior variação nos parâmetros ideais de processo.

De maneira simplificada, na Rotomoldagem, os materiais passam por um ciclo térmico que promove a sua fusão e posterior solidificação na forma desejada. Os polietilenos, originalmente disponíveis na forma de granulados grossos conhecidos como “pellets”, passam por um processo de redução de tamanho, através de micronização ou micropelletização. Isso é necessário para favorecer a transferência de calor ao material durante o processo. Assim, a granulometria do material alimentado no molde também é um fator que exerce influência nos parâmetros de processo.

A figura 1 mostra, através de uma seção transversal de um molde, a evolução da fusão do material, desde as partículas iniciais até o seu estado final no produto. Nela podemos ver que o material passa por um processo de união das partículas e densificação da massa fundida. Inicialmente, as partículas se tocam e unem em pontos específicos, o que gera o aprisionamento de grande quantidade de ar, que se transformam em bolhas dispersas na massa. Com o avanço do processo, estas bolhas vão se dissolvendo através do plástico fundido. Entretanto, essa eliminação quase nunca é completa, pois para eliminá-las totalmente seria necessário que se aumentasse muito o tempo de aquecimento, o que provocaria degradação excessiva do material. Assim, a escolha do tempo de aquecimento ideal será um balanço entre a eliminação de bolhas e a degradação, além das considerações econômicas.

Historicamente, a indústria da Rotomoldagem tem se baseado muito na experiência prática acumulada, fator sem dúvida indispensável e, em grande parte, insubstituível, mas que apresenta suas limitações. O crescimento da indústria, o aumento da competitividade e o desenvolvimento de aplicações com maior exigência levou ao desenvolvimento de ferramentas e métodos que auxiliem o rotomoldador na compreensão do processo e permitam a disseminação do conhecimento entre os trabalhadores envolvidos. Embora a prática de definir os parâmetros de processo costumasse ficar a cargo de pessoas com muitos anos de experiência, algumas vezes o próprio empresário, o cenário atual exige que o conhecimento seja transmitido rapidamente a outras pessoas para que aqueles mais experientes possam se ocupar dos novos desafios.

Uma das tecnologias mais úteis desenvolvidas e já plenamente operacionais é o monitoramento da temperatura interna dos moldes, que fornece em tempo real a informação sobre a evolução do ciclo térmico do material durante o processo. Isso permite que se produza uma peça corretamente já na primeira tentativa e que se compreenda a influência de diversos fatores (inclusive ambientais) sobre as condições de processo. Para obter esta informação, um equipamento especialmente desenvolvido para esta finalidade é fixado ao molde e este envia as informações para um receptor remoto ligado a um computador com um sistema de tratamento dos dados, como mostrado esquematicamente na figura 2.

É possível também monitorar simultaneamente vários moldes que rodam em um mesmo ciclo, fato comum na indústria, para determinar se existe uma determinada condição de processo que permita compatibilizar a produção de tal conjunto.

A figura 3 mostra uma curva típica de monitoramento de temperatura do processo. Neste teste, um molde é monitorado, juntamente com a temperatura do ambiente em torno dele. Quando o molde é movido para o forno, a temperatura do seu entorno (curva azul) sobe rapidamente (ou deve subir, se a máquina de Rotomoldagem for eficiente) e o monitoramento do ambiente mede temperaturas altas até que o molde seja levado para a área de resfriamento. A medição da temperatura interna do molde mostra que há um aumento gradual de temperatura até um ponto (A) em que ocorre uma estabilização. Entre os pontos A e B, a temperatura permanece praticamente estável, pois a fusão do polietileno consome o calor fornecido pelo ambiente (forno). No ponto B, há uma nova inflexão da curva, que passa novamente a indicar elevação de temperatura. Neste ponto, todo o material já está fundido, mas com alta concentração de bolhas de ar, como no estágio 3 indicado na figura 1. O ponto C indica a máxima temperatura do ar alcançada dentro do molde. Este valor, conhecido como pico térmico, é determinante para a resistência mecânica do material no produto acabado.

Testes mecânicos realizados em produtos fabricados com crescentes picos térmicos devem apresentar evolução da resistência ao impacto ARM[1] similar ao mostrado no gráfico da figura 4. Os pontos de 1 a 6 são relacionados com os graus de fusão citados na figura 1 e é possível notar que a resistência cresce com a eliminação da porosidade até um determinado momento, indicado pelo ponto 5 em que essa tendência se inverte por ação da degradação térmica do material. Embora um pico térmico de 200^oC seja uma referência para os polietilenos, o método mais recomendável para determinar o ponto ótimo real é através do levantamento de uma curva deste tipo para a situação específica, que inclui o tipo de molde, a espessura e o material utilizado.

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[1] Teste de resistência mecânica mais usado pela indústria da Rotomoldagem