Aplicação de poliuretano em placas de cobertura de pneus sobressalentes

A capa protetora do pneu sobressalente automotivo (também conhecida como carpete do porta-malas ou carpete do compartimento de bagagem) é instalada dentro do porta-malas do veículo e serve principalmente às seguintes funções:

1. Ocultação: Ela separa o compartimento do pneu sobressalente do porta-malas, ocultando o pneu sobressalente e as ferramentas de bordo, garantindo uma aparência plana e um layout consistente do porta-malas. Isso determina que a tampa do pneu sobressalente não pode ser pequena em área.

2. Capacidade de carga: É necessário que a placa de cobertura do pneu sobressalente suporte parte dos itens armazenados no porta-malas. Isso exige que ela seja resistente, confiável e durável.

3. Isolamento acústico e amortecimento de vibrações: A placa de cobertura do pneu sobressalente pode bloquear parte do ruído gerado pelo chassi e pelas rodas traseiras, tornando-se parte integrante do sistema NVH (Ruído, Vibração e Aspereza) do veículo. Isso exige que o material da placa de cobertura do pneu sobressalente possua certas capacidades de absorção sonora e amortecimento de vibrações.

Ao longo da história do desenvolvimento de placas de cobertura para pneus sobressalentes, diversos materiais foram utilizados, incluindo painéis alveolares de PHC, painéis compostos de PU, painéis moldados por injeção de PP, painéis alveolares de PP, painéis SMC e placas de fibra rígida, cada um com diferentes características de desempenho. Devido a fatores como a baixa resistência a altas temperaturas do PP, o peso excessivo, a insuficiente compatibilidade ambiental ou os efeitos deficientes de isolamento acústico e amortecimento de vibrações de outros materiais, sua participação no mercado está diminuindo gradualmente.

Segundo um documento divulgado pela BASF, os painéis alveolares PHC oferecem o melhor desempenho geral, atendendo às demandas atuais do mercado por produtos leves, ecológicos e resistentes, sendo atualmente um dos principais materiais utilizados.

Hoje, vamos nos concentrar no tema e apresentar dois processos de produção de placas de cobertura para pneus sobressalentes em poliuretano: painéis alveolares PHC e painéis compostos de PU.

1. Painéis alveolares PHC

Os painéis PHC (Paper Honeycomb) são fabricados com base no princípio das estruturas naturais em forma de favo de mel. O papel base ondulado é colado com adesivo para formar inúmeros hexágonos regulares ocos, criando uma estrutura integral de suporte de carga — o núcleo de papel — que é então laminado com papel de revestimento em ambos os lados, resultando em um novo tipo de material com estrutura em sanduíche, ecológico e que economiza energia.

Quando aplicados como placas de cobertura para pneus sobressalentes, os painéis alveolares de PHC são combinados com a tecnologia de pulverização de material compósito de poliuretano (PU-R-CSM). O núcleo alveolar de papel é reforçado com materiais fibrosos, como fibra de vidro, e então pulverizado com poliuretano para uma moldagem compósita eficaz, formando um material compósito de poliuretano mais resistente e leve do que os painéis tradicionais.

O fluxograma específico do processo, com referência a Wuxi Gissing Muqiao, é o seguinte:

(1) O cartão alveolar não esticado é devidamente processado usando um dispositivo de estiramento e conformação;

(2) As mantas de fibra de vidro são colocadas uniformemente em ambos os lados do cartão alveolar;

(3) O poliuretano é pulverizado uniformemente em ambos os lados do substrato acima. A quantidade total pulverizada depende dos padrões de resistência e capacidade de carga do fabricante, geralmente variando de 250 a 600 g/m²;

(4) O substrato é enviado para um molde de prensa quente para moldagem por compressão. As temperaturas do molde superior e inferior são definidas em 100–130°C, a pressão em 8–12 MPa e o tempo de prensagem a quente em 280–350 segundos;

(5) O substrato prensado é removido e resfriado à temperatura ambiente em um dispositivo de resfriamento por 40 a 60 segundos;

(6) Após o resfriamento e a moldagem, o adesivo termofusível é pulverizado em um lado a 90–130 g/m², e o tecido não tecido é laminado;

(7) Os acessórios são instalados, inspecionados e embalados.

Parâmetros de referência do produto final:

Parâmetro Valor

espessura do núcleo de favo de mel de papel 12 mm

manta de fibra de vidro picada 600 g/m²

quantidade de spray PU 600 g/m²

Espessura do substrato 12 mm

Densidade do substrato 0,25 g/cm³

Este processo oferece vantagens como processamento conveniente, cura rápida, baixo odor, alto nível de automação, baixa intensidade de mão de obra e superioridade significativa do produto. Atualmente, é a tecnologia de produção mais avançada para placas de cobertura de pneus sobressalentes.

2. Painéis compostos de PU

A estrutura das placas de cobertura do pneu sobressalente, feitas de painéis compostos de PU, é muito semelhante à dos forros de teto automotivos, e o processo de produção também é similar.

O projeto estrutural é o seguinte: a camada de poliuretano (PU) está localizada no meio, com camadas adesivas de fibra de vidro nas faces superior e inferior. A camada adesiva superior de fibra de vidro é revestida com uma camada de tecido superficial, enquanto a camada adesiva inferior de fibra de vidro é revestida com uma camada de tecido não tecido.

O fluxo do processo, também fazendo referência a Wuxi Gissing Muqiao, é o seguinte:

(1) Prepare todas as camadas de materiais. A camada de PU é geralmente feita de PU microcelular;

(2) Camadas adesivas de fibra de vidro são colocadas em ambos os lados da camada de PU, e tecido não tecido é colocado sob a camada inferior de fibra de vidro;

(3) O substrato acima é enviado para um molde de prensa quente para moldagem por compressão, depois removido e resfriado à temperatura ambiente;

(4) O painel composto moldado é enviado para um forno para aquecimento. A camada superior é então colada com a camada de tecido da superfície e enviada para um molde para moldagem por compressão.

Observação: A camada adesiva de fibra de vidro é fabricada combinando fibra de vidro com polipropileno (PP) ou polietileno de alta densidade (PEAD) por meio de compressão a alta temperatura, alta pressão e resfriamento. Ela oferece forte adesão e elimina a necessidade de adesivos adicionais, reduzindo as emissões de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis).

Este tipo de placa de cobertura para pneu sobressalente caracteriza-se por ser leve, altamente resistente, possuir bom isolamento térmico e excelente absorção de som e amortecimento de vibrações.

Como mencionado anteriormente, a placa de cobertura do pneu sobressalente é um componente interno automotivo de grande área e faz parte do sistema de engenharia NVH (ruído, vibração e aspereza) do veículo. Ela não só requer fluxos de processo e indicadores de desempenho específicos, como também passa por uma avaliação dos seus valores de contribuição de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) e odores. A otimização é realizada tanto nas matérias-primas quanto nos processos de síntese. A seguir, apresentamos os indicadores de referência de COVs e odores para placas de cobertura de pneu sobressalente acabadas:

(Nota: Os indicadores de referência de COVs e odores mencionados no texto original não foram fornecidos em formato numérico, portanto não foram traduzidos aqui. Se você tiver dados específicos, posso adicioná-los.)

Resumo

A partir do exposto, podemos observar que as atuais tecnologias avançadas de produção de placas de cobertura para pneus sobressalentes aproveitam ao máximo as vantagens dos materiais de poliuretano: leveza, facilidade de processamento, bom isolamento térmico, absorção sonora e amortecimento de vibrações, além de respeito ao meio ambiente. Graças aos inúmeros benefícios que essas novas tecnologias trazem para a redução de peso, segurança e proteção ambiental na indústria automotiva, elas também são amplamente utilizadas em outras aplicações automotivas. Por exemplo, a tecnologia PHC também é utilizada em painéis de prateleiras traseiras, painéis de assoalho, tetos solares e tampas de porta-malas, enquanto painéis compostos de PU também são utilizados em forros de teto e carpetes.