5.5 - Processos de fabricação das espumas rígidas
As características dos sistemas de espumas rígidas, de boa fluidez durante a expansão e boa adesão a diferentes materiais, são à base de diversos processos de fabricação, nas quais a espuma torna-se parte de um produto final. A fabricação de espumas rígidas de PU é muitas vezes feita com o auxílio de equipamentos de dosagem e mistura dos componentes do sistema.
Blocos de espuma rígida são fabricados por processos contínuos e descontínuos (caixote). Os processos em batelada (caixote), vão desde aqueles mais simples, com pesagem e mistura manual dos componentes, até sistemas automatizados de dosagem e mistura.
Processo descontínuo (caixote) - O método descontínuo (caixote) de fabricação de blocos de espumas rígidas de PU é o mais simples e é semelhante ao processo para a fabricação de blocos espuma flexível (Capítulo 3). Este método consiste em pesar e misturar os componentes de um sistema com perfil de reação lenta e derramar a mistura num caixote de madeira ou papelão com as dimensões desejadas. Espumas com uma variada gama de propriedades podem ser obtidas pelo ajuste da formulação, como por exemplo, a densidade e dureza. Este método é restrito aos sistemas de PU que podem ser formulados para dar tempo de creme longo, nas temperaturas usuais de trabalho. É comum aplainar o topo da espuma em crescimento com o uso de uma tampa flutuante. Em geral, este processo permite a fabricação de cerca de dois blocos por hora, pois cada bloco precisa ser deixado no molde de 10 a 15 minutos após o fim do crescimento da espuma para evitar qualquer distorção. É usual a utilização de um excesso da mistura reagente, para dar um superenchimento do caixote de 3 a 5%. O peso da tampa flutuante deve ser suficiente para aplicar a restrição necessária ao crescimento da espuma, mas a tampa deve ser desenhada para permitir que, no caso de carga excessiva, a espuma formada possa extravasar, sem exercer demasiada pressão, obtendo-se desta forma uma espuma uniforme e com pouca anisotropia.
Processo semicontínuo - As desvantagens do processo em batelada são a limitada escolha do sistema químico, o alto custo de mão-de-obra, a perda de material remanescente no vaso de mistura e o maior risco devido ao manuseio de produtos químicos. Estas desvantagens são reduzidas ou eliminadas pelo uso de máquinas de mistura. A fabricação de blocos grandes e homogêneos, a partir de sistemas muito reativos, necessita de uma máquina injetora distribuidora de alta capacidade. A fabricação de um bloco de densidade de 30 kg/m3 num molde de 2m x 1m x 1m necessita cerca de 66 kg de mistura reagente. Para injetar esta massa num tempo de 20 segundos é necessária máquina com capacidade de 200 kg/minuto (Figura 5.10).
Processos contínuos - Este é o método mais econômico para a fabricação de grandes quantidades de blocos de espuma, com melhor qualidade, uniformidade e fácil controle do tamanho das células e da estrutura celular. As máquinas utilizadas na fabricação contínua de blocos de espuma rígida de PU são similares, nos fundamentos, às descritas no Capítulo 3 para a fabricação de espumas flexíveis, porém, devem ser projetadas para moldarem-se as pressões laterais, que a espuma exerce logo após o crescimento completo. O perfil de crescimento da espuma é um fator importante na obtenção de espumas de alta qualidade. Os sistemas ideais combinam um tempo curto de creme, longo e variável de crescimento e curto de pega. As vantagens da obtenção de sistemas de cura rápida são: obtenção de espumas com tamanho de células uniformes e propriedades otimizadas; redução do tamanho das dispendiosas correias laterais verticais; e permitir logo o corte dos blocos da espuma em tamanhos que permitam os seus transporte, pois, devido à rigidez da espuma, não são possíveis curvas na correia transportadora. A maioria das máquinas tem correias transportadoras laterais verticais sincronizadas com a correia transportadora da base. Espumas, de topo plano, podem ser obtidas com o uso de correias transportadoras, com peso ajustável no topo.