Adaptação e avaliação de um processo de fabricação de componentes automotivos de poliuretano com fibra de vidro utilizando spray em molde aberto

Abstract

O presente trabalho buscou apresentar e avaliar uma proposta de processo de produção de peças de revestimento interno para o mercado de ônibus, adequadas à substituição de componentes atualmente produzidos principalmente em poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV), mas também em polipropileno (PP) e acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS). Como premissa, era importante a utilização de moldes de baixo custo, bem como as reduções de peso dos componentes, de geração de resíduo e da mão de obra atualmente empregada. A alternativa proposta se baseou na aplicação, por spray, de poliuretano reforçado com fibra de vidro em molde aberto, onde a camada mais externa de acabamento foi uma poliuréia de rápida cura, também aplicada por spray, sem a necessidade de aquecimento do molde. Foram avaliadas as condições de processamento para validar o novo processo em equipamentos industriais de alta e baixa pressão. Compósitos de poliuretano com diferentes teores de fibra de vidro de 0 até aproximadamente 14% em massa foram estudados. As propriedades mecânicas de módulo de flexão, resistência ao impacto e resistência a tração dos materiais obtidos foram avaliadas e comparadas com aquelas de materiais atualmente empregados na produção de peças de veículos de transporte. Também foram avaliados os dados de densidade, propriedades térmicas (através de análises de calorimetria exploratória diferencial) e a morfologia das amostras (através de microscopia eletrônica de varredura). Observou-se que o novo material e seu processamento apresenta condições viáveis para a substituição de diversas peças atuais, apresentando ganhos significativos em tempos de processo, consumo de material e utilização de mão de obra.

This study evaluated a proposal of a manufacturing process for molding internal parts used in the automotive (buses) market, suitable for the replacement of current components produced mainly in fiberglass reinforced polyester(FGRP), but also in polypropylene(PP) and acrylonitrile-butadiene Styrene (ABS). As a premise, it was important the reduction of: weight of the components, generation of waste and the intensive labor. The alternative proposal is the spray application of glass fiber reinforced polyurethane in an open mold, wherein a further external finishing layer is a fast cure polyurea, also applied by spray, without mold heating. It was evaluated the processing conditions to validate the new process in industrial equipment of high and low pressure. Polyurethane composites with different glass fiber contents (0 to ca. 14 wt%) were studied. The mechanical properties of flexural modulus, impact resistance and tensile strength of the obtained materials were compared with those of materials available in the manufacture of parts of transport vehicles. Also were evaluated the density, thermal properties (by DSC) and morphology (by SEM) of the samples. It was observed that the new material and its processing presents viable conditions for the replacement of several current parts, resulting in significant gains in process times, material consumption and reducing the intensive labor.