Desenvolvimento de um vedante injetado em espuma de elastómero termoplástico

Abstract

O presente trabalho foi desenvolvido durante o estágio curricular na OLI – Sistemas Sanitários, S.A, que produz sistemas e mecanismos de autoclismo e outros acessórios plásticos. O objetivo do estágio foi desenvolver uma solução injetada de vedante da tubagem de escoamento do autoclismo cerâmico em espuma de elastómero termoplástico, substituindo o vedante de produção externa atualmente em uso. Definiu-se como requisito a cumprir pelo vedante a aproximação do comportamento mecânico ao do vedante atual e o alcance de um preço competitivo. Injetaram-se provetes com formulações de três elastómeros termoplásticos (dois TPV e um SEBS), para garantir um desempenho elastomérico, e dois agentes expansores (microesferas expansíveis), em diferentes quantidades, para reduzir a quantidade de material utilizado e o custo do vedante. Para a seleção da formulação ótima avaliou-se a força de montagem (FM), a deformação residual à compressão (DRC) e a redução de densidade (RD). A formulação que revelou melhor compromisso entre as propriedades requisito é constituída pelo elastómero SEBS e por 5% do agente expansor E2. O vedante foi desenhado com uma estrutura labiríntica para reduzir a força de montagem e melhorar a estanqueidade em funcionamento. Com a injeção da formulação selecionada, foi possível fabricar um vedante, com arquitetura labiríntica e com DRC inferior ao vedante atual, embora ainda com características que carecem de otimização, designadamente a sua densidade e força de montagem, que apresentam valores superiores aos desejados. Por outro lado, o teste de montagem do vedante injetado no conjunto sanitário evidenciou que a solução desenvolvida ainda não está esteticamente apta à aplicação desejada. Além disso, o vedante desenvolvido ainda não constitui uma solução economicamente viável. Neste contexto, são sugeridas alterações ao nível do molde e do desenho da peça que prometem reduzir a quantidade de material utilizado, tornando o custo do vedante injetado competitivo com o do vedante atual, e satisfazendo os demais requisitos estéticos.

This work was developed during the curricular internship at OLI-Sistemas Sanitários, S.A, which produces flushing systems and mechanisms and other plastic accessories. The objective of the internship was to develop an injected seal in thermoplastic elastomer foam for flush drainage pipe, replacing the current seal that is externally produced. It was defined as a requirement to meet by the seal the approximation of the mechanical behavior to the current seal and the reach of a competitive price. Test specimens were injected with formulations of three thermoplastic elastomers (two TPV and one SEBS) to ensure elastomeric properties, and two blowing agents (expandable microspheres) in different contents, to reduce the amount of material. To select the optimal formulation, mounting force (FM), compression set (DRC) and density reduction (RD) were evaluated. The formulation which showed the best compromise between the required properties consists of SEBS elastomer with 5% of blowing agent E2. The seal was designed with a labyrinth structure to reduce the mounting force. With the injection of the selected formulation, it was possible to manufacture a seal with labyrinth architecture and with lower DRC than the current seal, although still with characteristics that need optimization, namely its density and mounting force that present values higher than desired. On the other hand, the assembly test of the injected moulded seal in the sanitary system has shown that the injected seal does not aesthetically comply with the specifications of the application. Also, the developed seal is not yet an economically viable solution. In this context, changes to mould and part design are suggested and may lead to a reduction of the product mass and make the cost of injected moulded seal competitive with the current seal, while meeting the remaining aesthetic requirements to assemble the sanitary system.