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Vulcanização
CENNE – Centro de Estudos e Inovação
www.cenne.com.br Página 1
Conteúdo
Introdução..................................................................................... 2
Materiais de composição ............................................................... 2
Doadores de Enxofre...................................................................... 3
Agentes secundários ...................................................................... 3
Peróxidos Orgânicos ...................................................................... 4
Ativadores ..................................................................................... 4
Retardadores................................................................................. 4
Processo de Vulcanização a Vapor.................................................. 6
www.cenne.com.br Página 2
Introdução
“A vulcanização é um método criado em 1839 pelo inventor estadunidense Charles
Goodyear que consiste geralmente na aplicação de calor e pressão a uma composição de borracha,
a fim de dar a forma e propriedades do produto final. Sem dúvida é a fase mais importante da
indústria de borracha”.
Fonte: Wikipédia
Materiais de composição
A vulcanização é a fase mais importante no processamento da borracha, a determinação exata do
método (tempo, temperatura, pressão e aceleração), deverá ser feita com muito estudo e cuidado.
O estado de vulcanização afeta as diversas propriedades físicas do artefato final de diversas
maneiras, de modo que o estudo da aceleração deve ser um dos mais completos requisitos durante
esta fase de processamento.
Os materiais usados nas composições elastoméricas visando alcançar diferentes características finais
nos produtos acabados podem ser classificados de maneira geral na listagem abaixo:
Elastômeros ou polímeros naturais, sintéticos;
Agentes de vulcanização enxofre, peróxidos orgânicos, doadores de enxofre e óxidos
metálicos;
Ativadores de vulcanização óxidos metálicos em sinergismo com ácido graxo;
Aceleradores de vulcanização dividido em várias famílias de acordo com a velocidade de
cura;
Protetores contra envelhecimento (antioxidantes e antiozonantes);
Agentes de processamento (plastificantes, amaciadores, agentes de pega);
Resinas reforçantes;
Cargas inertes e diluentes;
www.cenne.com.br Página 3
Cargas reforçadoras;
Materiais destinados a obter propriedades diversas (abrasivos, agentes de expansão,
corantes);
Desodorantes, antichama e supressores de fumaça, etc.
Esta listagem não é absoluta, já que vários ingredientes mudam de função de acordo com os
polímeros usados pulando de uma faixa para outra, por exemplo, o óxido de zinco que é um ativador
na borracha natural e SBR, é um agente de cura na vulcanização do policloropreno. De modo simples,
segue:
Enxofre
Presente como sendo o agente de cura convencional para as borrachas naturais e sintéticas, que
poderão aparecer com teores abaixo de 3phr (borrachas macias), e até 35 phr em ebonites
(borrachas duras).
Doadores de Enxofre
Usados para substituir parcial ou totalmente o enxofre, melhorando as propriedades físicas,
resistência ao calor e envelhecimento dos artefatos vulcanizados.
Agentes secundários
Materiais derivados de Selênio e Telúrio, destinados a substituir o enxofre em compostos também
resistentes ao calor.
www.cenne.com.br Página 4
Peróxidos Orgânicos
São agentes de cura, capazes de realizar a ligação carbono-carbono, sem a formação de pontes com
enxofre, são capazes também de fazer a ligação em polímeros que normalmente não são
vulcanizados por enxofre ou materiais convencionais, cuja técnica ainda se encontra em plena
evolução.
A avaliação dos vários tipos modificados ou não poderá ser encontrada e discutida com maior
profundidade e alcance na parte referente à estes materiais dentro deste mesmo site.
Ativadores
Na ativação convencional, o óxido de zinco como ativador funciona em sinergismo com ácido
esteárico e portanto é mais um sistema de ativação, no caso da vulcanização com enxofre, já que o
ácido esteárico tem efeito negativo na cura com peróxido, e com policloropreno o óxido de zinco é
um agente de cura em conjunto com óxido de magnésio, lembrando que, os materiais alcalinos
ativam os compostos, enquanto que os ácidos tem efeito contrário.
Retardadores
Materiais ácidos que retardam a cura dos materiais, e seu emprego é delicado. Além dos materiais
convencionais como o ácido benzóico e o ácido salicílico, outros materiais mais sofisticados também
são utilizados em casos especiais.
São produtos que quando adicionados a uma composição, aumenta sua resistência a pré-
vulcanização, sem interferir no tempo de vulcanização.
Conforme as combinações de aceleração empregadas, alguns aceleradores podem funcionar como
www.cenne.com.br Página 5
retardadores, por exemplo o caso dos tiazóis que em composições de policloropreno retardam a
aceleração, do mesmo modo que os tiurans retardam as composições pretas de policloropreno.
Características das Borrachas Cruas e Vulcanizadas
Borracha Crua Borracha Vulcanizada
Fortemente termoplástica Pouco termoplástica
Pegajosa Não pegajosa
Baixa viscosidade Alta viscosidade
Baixo módulo Alto módulo
Alto alongamento Baixo alongamento
Baixa resist. à ruptura Alta resist. à ruptura
Baixa dureza Alta dureza
Alta deformação permanente Baixa deformação permanente
Baixa resiliência Alta resiliência
Inchamento acentuado em solventes Inchamento baixo em solventes
Influência do excesso dos agentes de vulcanização
Propriedades Excesso de Peróxido Excesso de Enxofre
Alongamento na Ruptura Cai Cai
Tensão de Ruptura Estável Cai
Deformação Permanente Melhora Piora
Envelhecimento ao calor Estável Piora
Dureza Shore Estável Aumenta
Tendência a Eflorescência Reduzida Aumenta
Resistência ao Rasgo Cai Cai
Termoplasticidade Estável Aumenta
www.cenne.com.br Página 6
Processo de Vulcanização a Vapor
A vulcanização em vapor aberto é feita em conteiners fechados que lembram muito as
panelas de pressão de uso domestico, que são chamadas autoclaves.
O processo envolve vapor saturado sobre pressão e funciona então como um gás inerte, permitindo
maior transferencia de calor do que os túneis com ar quente. Pode-se assim obter temperaturas mais
altas e tempos de cura mais curtos. Mangueiras, perfis, cabos e até mesmo pneus podem ser
produzidos por este método ou completar a cura após a moldagem inicial sem estarem colocados em
moldes. Isto permite uma maior cadencia de produção e melhor estado de cura final.

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Vulcanização

  • 1. Vulcanização CENNE – Centro de Estudos e Inovação
  • 2. www.cenne.com.br Página 1 Conteúdo Introdução..................................................................................... 2 Materiais de composição ............................................................... 2 Doadores de Enxofre...................................................................... 3 Agentes secundários ...................................................................... 3 Peróxidos Orgânicos ...................................................................... 4 Ativadores ..................................................................................... 4 Retardadores................................................................................. 4 Processo de Vulcanização a Vapor.................................................. 6
  • 3. www.cenne.com.br Página 2 Introdução “A vulcanização é um método criado em 1839 pelo inventor estadunidense Charles Goodyear que consiste geralmente na aplicação de calor e pressão a uma composição de borracha, a fim de dar a forma e propriedades do produto final. Sem dúvida é a fase mais importante da indústria de borracha”. Fonte: Wikipédia Materiais de composição A vulcanização é a fase mais importante no processamento da borracha, a determinação exata do método (tempo, temperatura, pressão e aceleração), deverá ser feita com muito estudo e cuidado. O estado de vulcanização afeta as diversas propriedades físicas do artefato final de diversas maneiras, de modo que o estudo da aceleração deve ser um dos mais completos requisitos durante esta fase de processamento. Os materiais usados nas composições elastoméricas visando alcançar diferentes características finais nos produtos acabados podem ser classificados de maneira geral na listagem abaixo: Elastômeros ou polímeros naturais, sintéticos; Agentes de vulcanização enxofre, peróxidos orgânicos, doadores de enxofre e óxidos metálicos; Ativadores de vulcanização óxidos metálicos em sinergismo com ácido graxo; Aceleradores de vulcanização dividido em várias famílias de acordo com a velocidade de cura; Protetores contra envelhecimento (antioxidantes e antiozonantes); Agentes de processamento (plastificantes, amaciadores, agentes de pega); Resinas reforçantes; Cargas inertes e diluentes;
  • 4. www.cenne.com.br Página 3 Cargas reforçadoras; Materiais destinados a obter propriedades diversas (abrasivos, agentes de expansão, corantes); Desodorantes, antichama e supressores de fumaça, etc. Esta listagem não é absoluta, já que vários ingredientes mudam de função de acordo com os polímeros usados pulando de uma faixa para outra, por exemplo, o óxido de zinco que é um ativador na borracha natural e SBR, é um agente de cura na vulcanização do policloropreno. De modo simples, segue: Enxofre Presente como sendo o agente de cura convencional para as borrachas naturais e sintéticas, que poderão aparecer com teores abaixo de 3phr (borrachas macias), e até 35 phr em ebonites (borrachas duras). Doadores de Enxofre Usados para substituir parcial ou totalmente o enxofre, melhorando as propriedades físicas, resistência ao calor e envelhecimento dos artefatos vulcanizados. Agentes secundários Materiais derivados de Selênio e Telúrio, destinados a substituir o enxofre em compostos também resistentes ao calor.
  • 5. www.cenne.com.br Página 4 Peróxidos Orgânicos São agentes de cura, capazes de realizar a ligação carbono-carbono, sem a formação de pontes com enxofre, são capazes também de fazer a ligação em polímeros que normalmente não são vulcanizados por enxofre ou materiais convencionais, cuja técnica ainda se encontra em plena evolução. A avaliação dos vários tipos modificados ou não poderá ser encontrada e discutida com maior profundidade e alcance na parte referente à estes materiais dentro deste mesmo site. Ativadores Na ativação convencional, o óxido de zinco como ativador funciona em sinergismo com ácido esteárico e portanto é mais um sistema de ativação, no caso da vulcanização com enxofre, já que o ácido esteárico tem efeito negativo na cura com peróxido, e com policloropreno o óxido de zinco é um agente de cura em conjunto com óxido de magnésio, lembrando que, os materiais alcalinos ativam os compostos, enquanto que os ácidos tem efeito contrário. Retardadores Materiais ácidos que retardam a cura dos materiais, e seu emprego é delicado. Além dos materiais convencionais como o ácido benzóico e o ácido salicílico, outros materiais mais sofisticados também são utilizados em casos especiais. São produtos que quando adicionados a uma composição, aumenta sua resistência a pré- vulcanização, sem interferir no tempo de vulcanização. Conforme as combinações de aceleração empregadas, alguns aceleradores podem funcionar como
  • 6. www.cenne.com.br Página 5 retardadores, por exemplo o caso dos tiazóis que em composições de policloropreno retardam a aceleração, do mesmo modo que os tiurans retardam as composições pretas de policloropreno. Características das Borrachas Cruas e Vulcanizadas Borracha Crua Borracha Vulcanizada Fortemente termoplástica Pouco termoplástica Pegajosa Não pegajosa Baixa viscosidade Alta viscosidade Baixo módulo Alto módulo Alto alongamento Baixo alongamento Baixa resist. à ruptura Alta resist. à ruptura Baixa dureza Alta dureza Alta deformação permanente Baixa deformação permanente Baixa resiliência Alta resiliência Inchamento acentuado em solventes Inchamento baixo em solventes Influência do excesso dos agentes de vulcanização Propriedades Excesso de Peróxido Excesso de Enxofre Alongamento na Ruptura Cai Cai Tensão de Ruptura Estável Cai Deformação Permanente Melhora Piora Envelhecimento ao calor Estável Piora Dureza Shore Estável Aumenta Tendência a Eflorescência Reduzida Aumenta Resistência ao Rasgo Cai Cai Termoplasticidade Estável Aumenta
  • 7. www.cenne.com.br Página 6 Processo de Vulcanização a Vapor A vulcanização em vapor aberto é feita em conteiners fechados que lembram muito as panelas de pressão de uso domestico, que são chamadas autoclaves. O processo envolve vapor saturado sobre pressão e funciona então como um gás inerte, permitindo maior transferencia de calor do que os túneis com ar quente. Pode-se assim obter temperaturas mais altas e tempos de cura mais curtos. Mangueiras, perfis, cabos e até mesmo pneus podem ser produzidos por este método ou completar a cura após a moldagem inicial sem estarem colocados em moldes. Isto permite uma maior cadencia de produção e melhor estado de cura final.