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Introdução aos Artefatos
de Borracha
Valdemir José Garbim
www.cenne.com.br Página 1
Conteúdo
INTRODUÇÃO.......................................................................................................................................................3
ARTEFATOS TÉCNICOS DE BORRACHA .......................................................................................................4
O QUE É UM ARTEFATO TÉCNICO DE BORRACHA ?.........................................................................4
- O DESENVOLVIMENTO .............................................................................................................................4
INFORMAÇÕES SOBRE O ARTEFATO DE BORRACHA...............................................................................4
INGREDIENTES DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA..........................................................................6
CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS INGREDIENTES .................................................................................6
NOÇÕES GERAIS DOS ELEMENTOS DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA - CARACTERÍSTICAS
E FUNÇÕES ..........................................................................................................................................................7
ELASTÔMEROS ..............................................................................................................................................7
PEPTIZANTES .................................................................................................................................................8
AGENTES DE VULCANIZAÇÃO..................................................................................................................8
ATIVADORES DE VULCANIZAÇÃO..........................................................................................................8
AGENTES DE PROTEÇÃO............................................................................................................................8
CARGAS REFORÇANTES E INERTES .......................................................................................................9
PLASTIFICANTES ........................................................................................................................................ 10
ACELERADORES.......................................................................................................................................... 10
OUTROS INGREDIENTES........................................................................................................................... 10
PROCESSAMENTO DE MISTURA................................................................................................................... 11
DIVERSAS BORRACHAS UTILIZADAS EM PEÇAS TÉCNICAS ................................................................ 16
BORRACHA NATURAL (NR) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ................................................................... 17
- ALGUMAS APLICAÇÕES ......................................................................................................................... 17
BORRACHAS “SBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ................................................................................ 18
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 19
BORRACHA NITRÍLICA “NBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ............................................................. 19
ALGUMAS APLICAÇÕES.................................................................................................................................. 20
BORRACHA “EPDM” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS .............................................................................. 20
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 21
POLICLOROPRENO “CR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ....................................................................... 22
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 22
BORRACHAS BUTÍLICAS “IIR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS............................................................. 23
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 24
BORRACHAS FLUORADAS - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS..................................................................... 25
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 25
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BORRACHA POLIETILENO CLOROSSULFONADO (HYPALON) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS..... 26
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 26
BORRACHAS DE SILICONE - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ................................................................... 27
ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 28
PROCESSOS PARA CONFORMAÇÃO DOS ARTEFATOS............................................................................ 29
PROCESSO DE MOLDAGEM ..................................................................................................................... 29
PROCESSO DE CALANDRAGEM.............................................................................................................. 34
PROCESSO DE EXTRUSÃO........................................................................................................................ 35
OUTROS PROCESSOS ................................................................................................................................. 37
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INTRODUÇÃO
Com a descoberta do fenômeno da vulcanização da borracha natural pelo
enxofre em 1839 por Charles Goodyear, que percebeu a passagem do estado
plástico da borracha, para elástico após a vulcanização, teve início a intensa
evolução da fabricação de peças e artefatos de borracha, onde se utiliza
composição cuidadosamente elaborada.
O extraordinário avanço de industrialização da borracha ocorreu em 1888,
quando Dunlop inventou o pneu para bicicleta e alguns anos mais tarde com o
surgimento do pneu de automóveis.
Em 1906, com a introdução de ingredientes orgânicos denominados
aceleradores às composições, tornou-se possível reduzir drasticamente o tempo de
vulcanização, de dias para minutos, bem como obter melhorias nas propriedades da
borracha vulcanizada.
Definitivamente se firmava a produção de artigos fabricados de compostos de
borracha em larga escala, porém, ainda com grandes limitações de uso, devido a
fragilidade da borracha natural para algumas aplicações.
Somente com o advento da segunda grande guerra mundial, por volta de
1930, é que ocorreu a descoberta das primeiras borrachas sintéticas, Butadieno-
Acrilonitrila ( NBR ) e a Butadieno-Estireno ( SBR ), inicialmente utilizadas somente
para fins militares, devido a resistência a óleos, graxas e abrasão, respectivamente.
A descoberta desses primeiros elastômeros sintéticos, foi sem dúvida, um dos
passos mais significativos para partida das pesquisas e desenvolvimentos de
inúmeras outras borrachas sintéticas que dispomos atualmente.
Freqüentemente, novos polímeros e novos ingredientes de composições são
desenvolvidos, cada qual com fins específicos, dando liberdade ao formulador
tecnologista em borracha de criar compostos para artefatos de excelente qualidade
e custos mais baixos, fornecendo ao mercado segurança e garantia neste universo
de competitividade acirrada destes nossos últimos tempos.
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ARTEFATOS TÉCNICOS DE BORRACHA
O QUE É UM ARTEFATO TÉCNICO DE BORRACHA ?
Entende-se como artefatos técnicos de borracha, peças ou elementos de
máquinas, que são fabricados com um material típico, de características
viscoelásticas, chamado popularmente de borracha; e que atenda especificações
normalizadas.
Este artefato, em sua condição de trabalho, sofre esforços e solicitações
mecânicas, estáticas e/ou dinâmicas, muitas vezes sob interferência de temperatura
e ataque de produtos químicos, devendo suportar e resistir sem se degenerar e
ainda ter longa vida útil.
- O DESENVOLVIMENTO
Um universo muito extenso de informações e conhecimentos, devem ser as
principais ferramentas do Tecnologista em Borracha, pois, aliado a instrumentos
específicos e ao leque de matérias-primas que se dispõem atualmente,
desenvolvem-se compostos para atender perfeitamente aos fins que se destinam.
INFORMAÇÕES SOBRE O ARTEFATO DE BORRACHA
Para se definir o início dos trabalhos de desenvolvimento e fabricação de um
artefato de borracha, o Tecnologista necessita de uma grande quantidade de
informações, que algumas vezes se mostram completas e declaradas e outras
exigem certa pesquisa.
Muitas vezes, o pedido de fabricação ou de desenvolvimento de um artefato,
necessita de inúmeras informações e/ou especificações que, sem estas, a
possibilidade de ocorrência de erros é eminente, porém, tendo o Tecnologista plena
consciência da necessidade de tais dados, busca das mais diversas formas para
consegui-los, pois, somente de posse de todas as informações pode então partir
para o desenvolvimento e indicação do composto a ser utilizado.
É muito comum entre os fabricantes de artefatos de borracha, quando parte
para fabricar um novo artigo, do qual ainda se tem poucas informações; o envio ao
cliente de um questionário técnico (conforme modelo abaixo), que busque a maior
quantidade de dados possível sobre a nova peça. Depois do preenchimento e
devolução do questionário, é que se da início ao desenvolvimento do artefato.
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QUESTIONÁRIO TÉCNICO PARA PEÇAS MOLDADAS No
__________
Telefone : ___________________________________Fax :_________________________
Pessoa para contato : __________________________________Depto.:_______________
DADOS GERAIS DA PEÇA
Quantidade de peças : ______________________________________________________
Nome : ____________________Des.No
:_________________Amostra No
:_____________
Em que equipamento irá trabalhar:______________________________________________
Que função desenvolve:______________________________________________________
Trabalhacomprimida:____________Tracionada____________Qual a carga___________Kg
Sofre impacto_______Qual a carga________Kg Qual a temperatura de trabalho_______o
C
Sofre vibrações________Qual a frequência__________Hz. Qual a amplitude________mm
Deve ser isolante elétrico_________Qual voltagem________V. Qual amperagem_______A
Deve ser atóxica______________Tem contato c/ que produto________________________
Qual a cor da peça_________________Qual a dureza da peça_______________________
Tem especificação técnica ABNT-EB 362________________________________________
A peça tem contato abrasivo_________com que___________________________________
A peça é composta com lona____________metal_________fios________outros_________
A peça tem contato direto com :
Gás____________Qual tipo___________________________________________________
Ácido___________Qual tipo___________________________________________________
Alcalis__________Qual tipo___________________________________________________
Solvente________Qual tipo___________________________________________________
Óleo___________ Qual tipo___________________________________________________
Outros (Especificar)_________________________________________________________
OBS.: Caso haja mais informações, descrever abaixo e se necessário, fazer croqui no verso
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
Vistado por
Data: _____/_______/______
Assinatura
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INGREDIENTES DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA
A elaboração da formulação de um composto de borracha, principalmente
para artigos técnicos, deve ser minuciosa, pois, todos os ingredientes devem ser
escolhidos com extremo critério de forma que o composto misturado atenda as
características necessárias, e que cada componente seja perfeitamente compatível
com os demais na formulação.
Outro fator importantíssimo, é a manipulação dos ingredientes, pois,
variações nas quantidades podem comprometer de forma irremediável o composto.
A ordem de mistura e incorporação dos ingredientes deve ser
cuidadosamente orientada. Devem ser observados os detalhes de cada tipo de
composto, para se obter uma homogeneização perfeita sem perder as propriedades,
além das características típicas dos processos de conformação subsequentes.
CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS INGREDIENTES
Os ingredientes que integram uma composição de borracha podem ser
classificados, de maneira geral, como apresentado abaixo:
- Polímero básico (elastômeros)
- Peptizantes (quando necessário)
- Agentes de proteção
- Ativadores de vulcanização
- Auxiliares de processo
- Cargas (reforçantes e inertes)
- Agentes plastificantes
- Agentes de ““tack””
- Agentes de vulcanização
- Aceleradores
Existem ainda produtos específicos como: pigmentos, retardadores,
agentes anti-chama, esponjantes etc.
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NOÇÕES GERAIS DOS ELEMENTOS DE UMA COMPOSIÇÃO DE
BORRACHA - CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES
ELASTÔMEROS
Ao se formular uma composição de borracha, levando-se em conta
naturalmente a especificação do artigo a ser fabricado, o primeiro passo é a escolha
da família de elastômeros, de acordo com as exigências mais importantes do
artefato e dentro da família, o tipo, considerando ainda as características de
processamento como: moldagem, extrusão, calandragem e etc. Por exemplo:
contrariamente ao que se possa pensar, após a vulcanização de dois elastômeros
de viscosidade bem diferentes, consegue-se artigos com a mesma dureza.
Na tabela nº 1, são mostrados alguns elastômeros de maior utilização na
indústria de borracha e suas classificações de acordo com suas características
predominantes.
Dentro de cada família de elastômero, existem diversos tipos, caracterizados
por diferentes viscosidades, proporção de monômeros, estendidos em óleo, etc.
Estas diferenças acarretam não somente características finais distintas, como
também os sistemas de processamento típicos, a cada caso.
TABELA Nº 1 FAMÍLIAS DE ELASTÔMEROS
NOME
DESIGNAÇÃ
O
ASTM
APLICAÇÃO
Borracha Natural
Poli-isopreno
Polibutadieno
Copolímero (butadieno-estireno)
NR
IR
BR
SBR
USO GERAL
Copolímero (etileno-propileno-dieno) EPDM RESISTENTE A OZÔNIO
Copolímero (isobutileno-isopreno) IIR IMPERMEÁVEL A GASES
Ppolisulfetos (THIOKOL)
Copolímero (butadieno-acrilonitrila)
Policloropreno (NEOPRENE)
Poliuretanos
Epicloridrinas
T
NBR
CR
AU - EU
CO
RESISTENTE A SOLVENTES
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Poli(dimeti-siloxanos) (SILICONES)
Poli etileno cloro-sulfonado
Poliacrilatos
Fluorelastômeros
PDMS (MQ)
CSPE (CSM)
ACM
CFM
RESISTENTE AO CALOR
PEPTIZANTES
Os peptizantes também chamados de plastificantes químicos, têm aplicação
em alguns tipos de elastômeros, com a função de catalisar a quebra das moléculas,
facilitando a mastigação e consequentemente a incorporação dos demais
ingredientes na composição.
AGENTES DE VULCANIZAÇÃO
Entende-se como agente de vulcanização aquelas substâncias que
misturadas à borracha, promovem as reticulações, propriamente ditas, entre as
macromoléculas dos elastômeros. De acordo com o tipo químico de elastômero
emprega-se um tipo apropriado de agente de vulcanização.
O agente de vulcanização mais utilizado, é o enxofre, porém, também podem
ser usados doadores de enxofre e agentes não sulfurosos, como os óxidos metálicos
ou os peróxidos e resinas específicas, cada qual aplicado segundo a necessidade
da formulação e propriedades desejadas do artefato final.
ATIVADORES DE VULCANIZAÇÃO
Nas composições de borrachas comuns, se utiliza geralmente como
ativadores de vulcanização, um óxido metálico e um ácido graxo.
Normalmente a combinação de óxido de zinco e ácido esteárico é a mais
utilizada para borrachas de cadeias insaturadas.
A finalidade destes ingredientes é justamente ativar o início da vulcanização
seja, o ZnO provoca o rompimento da molécula rômbica do enxofre em sub-divisões
sendo estas solubilizadas pelo ácido esteárico e conduzidas mais facilmente aos
pontos insaturados na cadeia polimérica do composto.
AGENTES DE PROTEÇÃO
Quase todos os elastômeros são afetados pelo processo de envelhecimento
natural ou acelerado, com a ocorrência da ruptura ou outras alterações químicas nas
cadeias poliméricas, sobretudo nos pontos de insaturação.
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Os agentes de proteção são utilizados justamente com o objetivo de diminuir
o efeito de envelhecimento, aumentar a vida útil e melhorar as propriedades físico-
química dos artefatos de borracha, ao longo de sua vida de trabalho.
A ação da luz, oxigênio, ozônio, calor e etc., são que normalmente ocasionam
a perda prematura do artefato. Agentes de proteção de ação química e/ou física
inibem o ataque de tais degradantes.
CARGAS REFORÇANTES E INERTES
Existem para uso em composições de borracha, dois tipos básicos de cargas
para atender condições totalmente distintas do artefato, são elas:
- Cargas Reforçantes
- Cargas Inertes
As cargas reforçantes têm como função reforçar e melhorar as propriedades
físicas dos elastômeros, tornando-os aptos a atender as condições de trabalho a que
serão submetidos ou ainda, conservar as características auto-reforçantes de
borrachas como a NR, CR, IIR, etc..
Existem dois tipos de cargas reforçantes :
- Cargas reforçantes pretas - (Negros-de- fumo)
- Cargas reforçantes brancas - (Sílicas)
Temos também as cargas inertes ou de enchimento, que têm como função
predominante baratear o custo do produto e conferir maior facilidade de
processamento às composições.
As cargas inertes mais comumente utilizadas em borracha são:
- Caulim
- Silicato de magnésio
- Carbonato de cálcio
- Diatomita
- Outras
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PLASTIFICANTES
Os plastificantes ou lubrificantes internos, são utilizados com a finalidade
básica de controlar a dureza do composto, além de modificar algumas
características mecânicas. Também auxiliam e facilitam muito a incorporação das
cargas e o processamento de mistura.
Há diversas famílias de plastificantes físicos, isto é , substâncias que não
agem quimicamente na borracha mas modificam suas propriedades mecânicas,
tanto na composição crua, como dos vulcanizados. Algumas categorias de
plastificantes, estão citadas abaixo:
- Plastificantes minerais (derivados de Petróleo)
- Plastificantes ésteres
- Plastificantes poliméricos
ACELERADORES
Os aceleradores são substâncias que controlam o tempo de vulcanização,
além de contribuir para a obtenção de algumas propriedades desejadas dos
artefatos.
O tempo e a temperatura de vulcanização de um composto depende do tipo e
teor de acelerador utilizado. As inúmeras alternativas disponíveis permitem ao
tecnologista em borracha escolher qual o sistema de vulcanização mais adequado
para cada condição.
OUTROS INGREDIENTES
- Agentes de expansão: utilizados quando se deseja borracha esponjosa.
- Pigmentos: utilizados em composições claras para produzir as cores desejadas.
- Retardadores de chama: utilizados para promover a redução de flamabilidade do
composto.
- Odorantes: essências mascaradoras de cheiro.
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PROCESSAMENTO DE MISTURA
Após a dosagem precisa, obedecendo a formulação, a mistura dos
ingredientes de uma composição de borracha é feita em máquinas específicas
chamadas de misturadores.
Os dois tipos de misturadores de borracha mais conhecidos, são: o
MISTURADOR INTERNO, também chamado de BANBURY e o MISTURADOR
ABERTO DE CILINDROS.
O misturador interno, (Banbury), é basicamente constituído de dois rotores
que giram no interior de uma câmara com rotação e temperaturas adequadas e com
um sistema de pilão que pressiona a mistura sobre os rotores. As figuras nº 1 e 2 ,
mostram este tipo de máquina e a figura nº 3 mostra o esquema do interior da
câmara de mistura do Banbury. A figura nº 4 apresenta a forma geométrica dos
rotores.
O Banbury proporciona excelentes características de mistura e
homogeneização dos ingredientes em um tempo bastante reduzido.
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FIGURA 01
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FIGURA 02
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FIGURA 03
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FIGURA 04
O misturador aberto, é basicamente constituído de dois rolos lisos que giram
com rotações diferentes e em sentido inverso, provocando o cisalhamento da
borracha durante a mistura, o que, promove a mastigação e incorporação dos
ingredientes. Na figura nº 5, vemos a ilustração de um Misturador Aberto.
O Misturador Aberto proporciona um bom grau de mistura e homogeneização
do composto, porém, o tempo de processamento de mistura é muito mais extenso
do que o tempo de processamento em Banbury.
O Misturador Aberto também é muito utilizado para incorporação dos
aceleradores em misturas processadas no Banbury.
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FIGURA N 5
DIVERSAS BORRACHAS UTILIZADAS EM PEÇAS TÉCNICAS
De posse de todas as informações e dependendo da aplicação do artefato
técnico de borracha a ser desenvolvido, o fabricante ou Tecnologista em Borracha
deverá indicar um tipo mais específico ou um composto mais adequado que atenda
satisfatoriamente as condições de utilização da peça, assim, comentamos abaixo
sobre alguns tipos de borracha mais comumente utilizados, bem como suas
características.
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BORRACHA NATURAL (NR) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza ----------------------------------------------------- de 25 shore A à 45 shore D
- Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- 0,93 kg/dm3
- Alta tensão de ruptura --------------------------------------------------------------- >30 Mpa
- Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >500 %
- Alta resiliência ------------------------------------------------------------------------- > 70 %
- Boas propriedades a baixas temperaturas -------------------------------------- até -10ºC.
- Boas propriedades a altas temperaturas ---------------------------------------- até 80ºC.
- Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------- <15 %.
- Excelente resistência à abrasão.
- Bom “tack” e adesão a substratos.
- É bom isolante elétrico.
- Não resiste a derivados de petróleo.
- Não resiste a solventes orgânicos.
- Pouco resistente a solventes clorados.
- Boa resistência a álcoois e glicóis.
- Boa resistência a fadiga dinâmica.
- ALGUMAS APLICAÇÕES
- Banda de rodagem de pneus.
- Coxins e amortecedores.
- Revestimentos anti-abrasivos.
- Vedações para álcoois e glicóis.
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- Peças sujeitas a choque e pancadas.
- Correias transportadoras de materiais abrasivos.
- Revestimento de rolos tensores para siderúrgicas.
- Tambores de cabeceira e roletes de impacto de transportadores.
- Peças isolante elétrico.
- Outras.
BORRACHAS “SBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza ----------------------------------------------------- de 20 shore A à 40 shore D
- Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- ≈0,90 Kg/dm
3
- Alta tensão de ruptura --------------------------------------------------------------- >25 Mpa
- Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >450 %
- Boa resiliência ------------------------------------------------------------------------- >55 %
- Boas propriedades na faixa de temperatura entre ---------------------------- -10 a 80ºC
- Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------- ≈20 %
- Ótima resistência a abrasão (menor que NR).
- Bom “tack” e adesão de substratos.
- É isolante elétrico (pouco menos que a NR).
- Não resiste a derivados de petróleo.
- Não resiste a solventes orgânicos.
- Pouco resistente a solventes clorados.
- Boa resistência à fadiga dinâmica.
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ALGUMAS APLICAÇÕES
- Banda de rodagem de pneus médios e leves.
- Laterais de pneus.
- Peças de uso geral, devido ao seu baixo custo.
- Peças resistentes a abrasão.
- Rodas e rodízios de carrinhos e empilhadeiras.
- Perfis extrusados diversos.
- Tambores e roletes para transportadores.
- Solados industriais, Outros.
BORRACHA NITRÍLICA “NBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza ----------------------------------------------------------------------- de 25 a 85 shore A
- Peso específico (goma dura) ------------------------------------------------------- ≈1,0 Kg/dm
3
- Boa tensão de ruptura --------------------------------------------------------------- >20 Mpa
- Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >500 %
- Média resiliência ---------------------------------------------------------------------- < 50 %
- Boas propriedades a baixas temperaturas -------------------------------------- até -40ºC
- Boas propriedades a altas temperaturas ---------------------------------------- até ≈100ºC
- Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------- ≈20 %
- Boa resistência à abrasão ( menor que SBR ).
- Ótimo “tack” e adesão a substratos.
- Não é isolante elétrico.
- Boas propriedades anti-estáticas.
- Excelentes propriedades de resistência a óleos e graxas.
- Excelentes propriedades de resistência a derivados de petróleo.
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- Ótimas propriedades de resistência a solventes orgânicos.
- Excelentes propriedades de resistência à água.
- Baixa permeabilidade a gases (4 vezes mais que a NR).
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Mangueiras para condução de óleos, solventes e combustíveis.
- Mangueiras para condução de gás.
- Anéis, gaxetas, O’rings, retentores para óleos e graxas.
- Revestimento de tanques para derivados de petróleo.
- Revestimento de rolos para máquinas gráficas.
- Revestimento de rolos para máquinas de filme plástico.
- Peças anti-estáticos (eletricidade estática).
- Peças para tecelagens.
- Solados industriais.
- Adesivos especiais.
- Outros.
BORRACHA “EPDM” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 30 a 80 shore A
- Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- ≈0,86 Kg/dm
3
- Média tensão de ruptura ------------------------------------------------------------ <17 Mpa
- Médio alongamento ------------------------------------------------------------------- >300 %
- Baixa resiliência ----------------------------------------------------------------------- ~ 35 %
- Boas propriedades a baixa temperatura ---------------------------------------- até -40ºC
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- Boas propriedades a altas temperaturas ---------------------------------------- até 150ºC
- Baixa resistência a abrasão.
- Baixo “tack” e adesão a substratos.
- Boa Resistência à D.P.C.
- É ótimo para isolamento elétrico.
- Muito pobre de resistência a derivados de petróleo.
- Excelente resistência a oxigênio, ozônio e UV.
- Excelente resistência ao Intemperismo.
- Boa resistência química a ácidos, álcoois, cetonas.
- Boa resistência química a solventes clorados.
- Boa resistência química a soluções de detergentes aquecidos.
- Boa resistência química a solventes oxigenados.
- Alta impermeabilidade a água.
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Artigos expostos ao tempo.
- Artigos em contato com ácidos, álcoois, detergentes, etc..
- Artigos para trabalhar a altas temperaturas (até 150ºC).
- Rolos para tecelagens e tinturarias.
- Vedações para evaporadores.
- Peças isolante elétrico.
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POLICLOROPRENO “CR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 25 a 80 shore A
- Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- ≈0,96 Kg/dm
3
- Alta tensão de ruptura ------------------------------------------------------------------------ >25 Mpa
- Alto alongamento ------------------------------------------------------------------------------ >400 %
- Boa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- > 50 %
- Boas propriedades a baixas temperaturas ---------------------------------------------- até -35ºC
- Boas propriedades a altas temperaturas ------------------------------------------------- até 110ºC
- Baixa deformação permanente a compressão ------------------------------------------ <20 %
- Boa resistência a abrasão.
- Excelente “tack” e adesão a substratos.
- Moderada resistência a derivados de petróleo.
- Boa resistência a oxigênio, ozônio e UV.
- Excelentes características de resistência ao envelhecimento.
- Boa resistência a água.
- É auto-extinguível a chama.
- Boa resistência a ácidos e álcoois diluídos.
- Boa resistência química a solventes oxigenados e clorados diluídos.
- Boa resistência ao rasgo.
- Boa resistência a soluções salinas inorgânicas.
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Capa de cobertura de fios e cabos elétricos.
- Correias transportadoras e de transmissão.
- Mangueiras automotivas para sistemas de arrefecimento.
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- Mangueiras para bombeiros.
- Gaxetas, vedações e coxins.
- Almofadas e batentes para pontes e viadutos.
- Guarda-pó e outras peças automotivas.
- Revestimentos de rolos para siderúrgicas.
- Colas e adesivos.
- Perfis extrusados.
- Lençóis calandrados.
BORRACHAS BUTÍLICAS “IIR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 40 a 85 shore A
- Alta tensão a ruptura ----------------------------------------------------------------- > 20 Mpa
- Alto alongamento ------------------------------------------------------------------------------ >500 %
- Baixa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- <20 %
- Boa Resistência à D.P.C. ------------------ -------------------------------------------- <30 %
- Resistência a altas temperaturas ---------------------------------------------------------- ≈150ºC
- Alta resistência a oxigênio, ozônio, UV, envelhecimento.
- Alta histerése devido a sua resposta elástica lenta.
- Alto amortecimento de vibrações e choques.
- Baixa transmissibilidade de vibrações.
- Ótima resistência química a ácidos, álcalis e ésteres.
- Ótima resistência química a óleos vegetais, solventes polares.
- Ótima resistência química a solventes oxigenados.
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- Baixa resistência a derivados de petróleo.
- Regular “tack” e adesão a substratos.
- Alta impermeabilidade a gases (8 vezes mais que NR).
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Câmaras de ar para automóveis e caminhões.
- Revestimento interno de pneus sem câmara.
- Mangueiras para gás.
- Artigos para contato com ácidos, álcalis, ésteres.
- Artigos para contato com óleos vegetais, solventes polares.
- Artigos para contato com solventes oxigenados.
- Amortecedores de vibrações e pancadas.
- Bexigas para vulcanização de pneus.
- Bolsas para vulcanização de correias sincronizadoras.
- Vedação para vapor.
- Correias transportadoras para materiais aquecidos.
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BORRACHAS FLUORADAS - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 55 a 85 shore A
- Peso específico ------------------------------------------------------------------------ ≈1,8 Kg/dm
3
- Média tensão de ruptura ------------------------------------------------------------ >12 Mpa
- Baixo alongamento ---------------------------------------------------------------------------- <200 %
- Baixa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- ≈30 %
- Excelentes propriedades a baixas temperaturas--------------------------------------- -30
o
C
- Excelentes propriedades a altas temperaturas------------------------------------------ 300
o
C
- Regular resistência a abrasão.
- Regular “tack” e adesão a substratos.
- Baixa deformação permanente a compressão.
- Excelente resistência a produtos químicos.
- Péssima resistência a solventes polares tipo cetona, éster, etc..
- Ótimas propriedades de resistência a derivados de petróleo.
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Peças que tenham contato com produtos químicos agressivos.
- Revestimento interno de mangueiras para combustíveis.
- Diafragmas, retentores, gaxetas, O’rings especiais.
- Artigos para trabalhar em altas temperaturas.
- Juntas de evaporadores de indústrias cítricas.
- Vedações diversas.
- Outras.
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BORRACHA POLIETILENO CLOROSSULFONADO (HYPALON) -
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 45 a 85 shore A
- Peso específico (goma pura) ---------------------------------------------- varia conforme o tipo
- Média tensão a ruptura -------------------------------------------------------------- >180 Mpa
- Alto alongamento ------------------------------------------------------------------------------ <450 %
- Baixa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- ≈35 %
- Média deformação permanente a compressão ----------------------------------------- ≈30 %
- Boa resistência a baixas temperaturas --------------------------------------------------- -10ºC
- Boa resistência a altas temperaturas ----------------------------------------------------- 160ºC
- Regular resistência a abrasão.
- Boa resistência a corrosão.
- Excelente resistência a água, oxigênio, ozônio e intempéries.
- Bom “tack” e adesão a substratos.
- Moderada resistência a derivados de petróleo.
- Excelente estabilidade a corantes (não desbota).
- Boa impermeabilidade a líquidos e gases.
- Boa resistência a produtos químicos.
- Bom amortecedor de choques e impactos.
- É auto-extinguível à chama.
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Artefatos industriais de alta performance.
- Revestimento impermeável interno de tanques.
- Impermeabilização de lajes e muros.
www.cenne.com.br Página 27
- Corrimão de escadas rolantes.
- Peças para indústria naval.
- Cobertura interna e externa de mangueiras.
- Correias transportadoras de produtos químicos.
- Impermeabilização de tecidos e encerados.
- Revestimentos isolantes e anti-chama.
- Revestimento de rolos para siderúrgicas.
- Banda lateral branca de pneus.
- Outros.
BORRACHAS DE SILICONE - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS
- Faixa de dureza ----------------------------------------------------- desde 30 até 80 shore A
- Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- 0,98 Kg/dm
3
- Baixa tensão de ruptura ------------------------------------------------------------- <9,0 Mpa
- Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >700 %
- Baixa resistência ao rasgo ------------------------------------------------------- de 0,7 a 3,5 Kg/cm
- Boa resiliência ---------------------------------------------------------------------------------- >60 %
- Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------------- <20 %
- Excelente resistência a baixas temperaturas ------------------------------------------- -50ºC
- Excelente resistência a altas temperaturas -------------------------------------------
300ºC
- Baixa resistência a abrasão.
- Excelentes propriedades de isolação elétrica.
- Excelente resistência a oxigênio, ozônio, UV, etc..
- Não é resistente a ácidos, álcalis, combustíveis, solventes.
www.cenne.com.br Página 28
- Bom “tack” e adesão a substratos.
- Indicados para contato com produtos alimentícios.
- Excelentes características antiaderentes a fitas adesivas.
ALGUMAS APLICAÇÕES
- Vedações e peças para aplicação em altas temperaturas.
- Artigos isolantes elétricos e térmicos.
- Vedações para transformadores elétricos.
- Peças para aeronaves.
- Guarnição para câmara fria e congeladores.
- Vedações para auto-forno de siderúrgica.
- Vedações para reatores nucleares.
- Artigos médico-farmacêuticos.
- Revestimento de cabos elétricos de alta potência.
- Artigos em contato com produtos alimentícios.
- Revestimento de rolos especiais.
www.cenne.com.br Página 29
PROCESSOS PARA CONFORMAÇÃO DOS ARTEFATOS
Uma vez misturada, a borracha pode ser conformada por diversos meios para
se obter o artefato desejado, vejamos alguns:
PROCESSO DE MOLDAGEM
A obtenção de artefatos por moldagem pode ser conseguida basicamente por
três processos:
- Moldagem por compressão
- Moldagem por transferência
- Moldagem por injeção
O processo de moldagem por compressão, consiste em preencher a cavidade
do molde com borracha crua ( figura nº 6 ) e submetê-lo a compressão por meio de
prensa hidráulica ( figura nº 7), à pressão e temperatura pré determinada e durante
um período de tempo especificado, para que ocorra a vulcanização e assim o
artefato mantenha a forma geométrica conformada pela cavidade do molde.
www.cenne.com.br Página 30
FIGURA 06
www.cenne.com.br Página 31
FIGURA 07
O processo de moldagem por transferência consiste em colocar um certo
volume de borracha crua num compartimento do molde, chamado de pistão, sendo a
borracha forçada a se transferir por pequenos furos, até atingir e preencher toda
cavidade do molde, formando o artefato. Em seguida, sob temperatura elevada e
durante um tempo determinado ocorre a reação de vulcanização, fixando a forma
geométrica do artefato. Um esquema básico pode ser visto pela figura nº 8, a seguir.
www.cenne.com.br Página 32
FIGURA 08
A moldagem por injeção também é relativamente simples. Por meio de uma
máquina chamada de injetora de borracha, conforme ilustrado pela figura nº 9 , o
processo é basicamente o seguinte:
- Coloca-se tiras de borracha na boca de alimentação da máquina; pela ação
de uma rosca sem fim a borracha é transferida para o pistão de injeção que, em
ciclos alternativos pressiona um certo volume de borracha que vai fluir pelos canais
de injeção até a cavidade do molde, enchendo-o e, a partir de então sob
temperatura elevada e tempo preestabelecido ocorre a reação de vulcanização,
assim, o artefato mantém a forma geométrica obtida através da cavidade do molde.
www.cenne.com.br Página 33
FIGURA 09
www.cenne.com.br Página 34
PROCESSO DE CALANDRAGEM
Este processo é utilizado para obtenção de lençóis de borracha ou aplicação
de finas camadas de borracha sobre tecidos que serão usados posteriormente para
diversos fins.
Consiste em colocar um certo volume de borracha crua entre os rolos de uma
calandra que, ao girar, comprime a massa de borracha em forma laminar, na
espessura definida pela abertura entre os rolos. Em seguida, o lençol obtido é
vulcanizado em autoclaves ou outro sistema. O lençol cru ainda pode ser utilizado
em correias transportadoras, revestimento de cilindros e etc.. A figura nº 10 ilustra
esquematicamente o discorrido acima.
FIGURA 10
www.cenne.com.br Página 35
PROCESSO DE EXTRUSÃO
O processo de extrusão de borracha é utilizado para se obter perfis contínuos
com as mais diversas formas geométricas de seção transversal. Por este processo
também podem ser fabricadas mangueiras ou recobrimento de cabos elétricos.
FIGURA 11
www.cenne.com.br Página 36
A confecção de extrusados consiste em alimentar a extrusora com fitas de
borracha crua, na boca de alimentação e por meio de uma rosca sem fim
especialmente desenhada, a borracha é transportada, aquecida e desaerada, sendo
compactada contra uma matriz cujo furo de saída da borracha tem o desenho do
perfil desejado. Após a extrusão, o perfil é vulcanizado em túneis contínuos ou em
autoclave, conforme figuras nº 11 e 12 .
www.cenne.com.br Página 37
FIGURA 12
OUTROS PROCESSOS
Existem ainda outros processos de conformação ou vulcanização de artefatos
de borracha, como por exemplo os de fabricação de pneus, câmaras de ar e etc.,
www.cenne.com.br Página 38
que são extremamente específicos e acreditamos fugir um pouco do contexto que
aqui buscamos apresentar.

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Introdução aos artefatos de borracha

  • 1. Introdução aos Artefatos de Borracha Valdemir José Garbim
  • 2. www.cenne.com.br Página 1 Conteúdo INTRODUÇÃO.......................................................................................................................................................3 ARTEFATOS TÉCNICOS DE BORRACHA .......................................................................................................4 O QUE É UM ARTEFATO TÉCNICO DE BORRACHA ?.........................................................................4 - O DESENVOLVIMENTO .............................................................................................................................4 INFORMAÇÕES SOBRE O ARTEFATO DE BORRACHA...............................................................................4 INGREDIENTES DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA..........................................................................6 CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS INGREDIENTES .................................................................................6 NOÇÕES GERAIS DOS ELEMENTOS DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA - CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES ..........................................................................................................................................................7 ELASTÔMEROS ..............................................................................................................................................7 PEPTIZANTES .................................................................................................................................................8 AGENTES DE VULCANIZAÇÃO..................................................................................................................8 ATIVADORES DE VULCANIZAÇÃO..........................................................................................................8 AGENTES DE PROTEÇÃO............................................................................................................................8 CARGAS REFORÇANTES E INERTES .......................................................................................................9 PLASTIFICANTES ........................................................................................................................................ 10 ACELERADORES.......................................................................................................................................... 10 OUTROS INGREDIENTES........................................................................................................................... 10 PROCESSAMENTO DE MISTURA................................................................................................................... 11 DIVERSAS BORRACHAS UTILIZADAS EM PEÇAS TÉCNICAS ................................................................ 16 BORRACHA NATURAL (NR) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ................................................................... 17 - ALGUMAS APLICAÇÕES ......................................................................................................................... 17 BORRACHAS “SBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ................................................................................ 18 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 19 BORRACHA NITRÍLICA “NBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ............................................................. 19 ALGUMAS APLICAÇÕES.................................................................................................................................. 20 BORRACHA “EPDM” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS .............................................................................. 20 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 21 POLICLOROPRENO “CR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ....................................................................... 22 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 22 BORRACHAS BUTÍLICAS “IIR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS............................................................. 23 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 24 BORRACHAS FLUORADAS - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS..................................................................... 25 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 25
  • 3. www.cenne.com.br Página 2 BORRACHA POLIETILENO CLOROSSULFONADO (HYPALON) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS..... 26 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 26 BORRACHAS DE SILICONE - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ................................................................... 27 ALGUMAS APLICAÇÕES............................................................................................................................ 28 PROCESSOS PARA CONFORMAÇÃO DOS ARTEFATOS............................................................................ 29 PROCESSO DE MOLDAGEM ..................................................................................................................... 29 PROCESSO DE CALANDRAGEM.............................................................................................................. 34 PROCESSO DE EXTRUSÃO........................................................................................................................ 35 OUTROS PROCESSOS ................................................................................................................................. 37
  • 4. www.cenne.com.br Página 3 INTRODUÇÃO Com a descoberta do fenômeno da vulcanização da borracha natural pelo enxofre em 1839 por Charles Goodyear, que percebeu a passagem do estado plástico da borracha, para elástico após a vulcanização, teve início a intensa evolução da fabricação de peças e artefatos de borracha, onde se utiliza composição cuidadosamente elaborada. O extraordinário avanço de industrialização da borracha ocorreu em 1888, quando Dunlop inventou o pneu para bicicleta e alguns anos mais tarde com o surgimento do pneu de automóveis. Em 1906, com a introdução de ingredientes orgânicos denominados aceleradores às composições, tornou-se possível reduzir drasticamente o tempo de vulcanização, de dias para minutos, bem como obter melhorias nas propriedades da borracha vulcanizada. Definitivamente se firmava a produção de artigos fabricados de compostos de borracha em larga escala, porém, ainda com grandes limitações de uso, devido a fragilidade da borracha natural para algumas aplicações. Somente com o advento da segunda grande guerra mundial, por volta de 1930, é que ocorreu a descoberta das primeiras borrachas sintéticas, Butadieno- Acrilonitrila ( NBR ) e a Butadieno-Estireno ( SBR ), inicialmente utilizadas somente para fins militares, devido a resistência a óleos, graxas e abrasão, respectivamente. A descoberta desses primeiros elastômeros sintéticos, foi sem dúvida, um dos passos mais significativos para partida das pesquisas e desenvolvimentos de inúmeras outras borrachas sintéticas que dispomos atualmente. Freqüentemente, novos polímeros e novos ingredientes de composições são desenvolvidos, cada qual com fins específicos, dando liberdade ao formulador tecnologista em borracha de criar compostos para artefatos de excelente qualidade e custos mais baixos, fornecendo ao mercado segurança e garantia neste universo de competitividade acirrada destes nossos últimos tempos.
  • 5. www.cenne.com.br Página 4 ARTEFATOS TÉCNICOS DE BORRACHA O QUE É UM ARTEFATO TÉCNICO DE BORRACHA ? Entende-se como artefatos técnicos de borracha, peças ou elementos de máquinas, que são fabricados com um material típico, de características viscoelásticas, chamado popularmente de borracha; e que atenda especificações normalizadas. Este artefato, em sua condição de trabalho, sofre esforços e solicitações mecânicas, estáticas e/ou dinâmicas, muitas vezes sob interferência de temperatura e ataque de produtos químicos, devendo suportar e resistir sem se degenerar e ainda ter longa vida útil. - O DESENVOLVIMENTO Um universo muito extenso de informações e conhecimentos, devem ser as principais ferramentas do Tecnologista em Borracha, pois, aliado a instrumentos específicos e ao leque de matérias-primas que se dispõem atualmente, desenvolvem-se compostos para atender perfeitamente aos fins que se destinam. INFORMAÇÕES SOBRE O ARTEFATO DE BORRACHA Para se definir o início dos trabalhos de desenvolvimento e fabricação de um artefato de borracha, o Tecnologista necessita de uma grande quantidade de informações, que algumas vezes se mostram completas e declaradas e outras exigem certa pesquisa. Muitas vezes, o pedido de fabricação ou de desenvolvimento de um artefato, necessita de inúmeras informações e/ou especificações que, sem estas, a possibilidade de ocorrência de erros é eminente, porém, tendo o Tecnologista plena consciência da necessidade de tais dados, busca das mais diversas formas para consegui-los, pois, somente de posse de todas as informações pode então partir para o desenvolvimento e indicação do composto a ser utilizado. É muito comum entre os fabricantes de artefatos de borracha, quando parte para fabricar um novo artigo, do qual ainda se tem poucas informações; o envio ao cliente de um questionário técnico (conforme modelo abaixo), que busque a maior quantidade de dados possível sobre a nova peça. Depois do preenchimento e devolução do questionário, é que se da início ao desenvolvimento do artefato.
  • 6. www.cenne.com.br Página 5 QUESTIONÁRIO TÉCNICO PARA PEÇAS MOLDADAS No __________ Telefone : ___________________________________Fax :_________________________ Pessoa para contato : __________________________________Depto.:_______________ DADOS GERAIS DA PEÇA Quantidade de peças : ______________________________________________________ Nome : ____________________Des.No :_________________Amostra No :_____________ Em que equipamento irá trabalhar:______________________________________________ Que função desenvolve:______________________________________________________ Trabalhacomprimida:____________Tracionada____________Qual a carga___________Kg Sofre impacto_______Qual a carga________Kg Qual a temperatura de trabalho_______o C Sofre vibrações________Qual a frequência__________Hz. Qual a amplitude________mm Deve ser isolante elétrico_________Qual voltagem________V. Qual amperagem_______A Deve ser atóxica______________Tem contato c/ que produto________________________ Qual a cor da peça_________________Qual a dureza da peça_______________________ Tem especificação técnica ABNT-EB 362________________________________________ A peça tem contato abrasivo_________com que___________________________________ A peça é composta com lona____________metal_________fios________outros_________ A peça tem contato direto com : Gás____________Qual tipo___________________________________________________ Ácido___________Qual tipo___________________________________________________ Alcalis__________Qual tipo___________________________________________________ Solvente________Qual tipo___________________________________________________ Óleo___________ Qual tipo___________________________________________________ Outros (Especificar)_________________________________________________________ OBS.: Caso haja mais informações, descrever abaixo e se necessário, fazer croqui no verso __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Vistado por Data: _____/_______/______ Assinatura
  • 7. www.cenne.com.br Página 6 INGREDIENTES DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA A elaboração da formulação de um composto de borracha, principalmente para artigos técnicos, deve ser minuciosa, pois, todos os ingredientes devem ser escolhidos com extremo critério de forma que o composto misturado atenda as características necessárias, e que cada componente seja perfeitamente compatível com os demais na formulação. Outro fator importantíssimo, é a manipulação dos ingredientes, pois, variações nas quantidades podem comprometer de forma irremediável o composto. A ordem de mistura e incorporação dos ingredientes deve ser cuidadosamente orientada. Devem ser observados os detalhes de cada tipo de composto, para se obter uma homogeneização perfeita sem perder as propriedades, além das características típicas dos processos de conformação subsequentes. CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS INGREDIENTES Os ingredientes que integram uma composição de borracha podem ser classificados, de maneira geral, como apresentado abaixo: - Polímero básico (elastômeros) - Peptizantes (quando necessário) - Agentes de proteção - Ativadores de vulcanização - Auxiliares de processo - Cargas (reforçantes e inertes) - Agentes plastificantes - Agentes de ““tack”” - Agentes de vulcanização - Aceleradores Existem ainda produtos específicos como: pigmentos, retardadores, agentes anti-chama, esponjantes etc.
  • 8. www.cenne.com.br Página 7 NOÇÕES GERAIS DOS ELEMENTOS DE UMA COMPOSIÇÃO DE BORRACHA - CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES ELASTÔMEROS Ao se formular uma composição de borracha, levando-se em conta naturalmente a especificação do artigo a ser fabricado, o primeiro passo é a escolha da família de elastômeros, de acordo com as exigências mais importantes do artefato e dentro da família, o tipo, considerando ainda as características de processamento como: moldagem, extrusão, calandragem e etc. Por exemplo: contrariamente ao que se possa pensar, após a vulcanização de dois elastômeros de viscosidade bem diferentes, consegue-se artigos com a mesma dureza. Na tabela nº 1, são mostrados alguns elastômeros de maior utilização na indústria de borracha e suas classificações de acordo com suas características predominantes. Dentro de cada família de elastômero, existem diversos tipos, caracterizados por diferentes viscosidades, proporção de monômeros, estendidos em óleo, etc. Estas diferenças acarretam não somente características finais distintas, como também os sistemas de processamento típicos, a cada caso. TABELA Nº 1 FAMÍLIAS DE ELASTÔMEROS NOME DESIGNAÇÃ O ASTM APLICAÇÃO Borracha Natural Poli-isopreno Polibutadieno Copolímero (butadieno-estireno) NR IR BR SBR USO GERAL Copolímero (etileno-propileno-dieno) EPDM RESISTENTE A OZÔNIO Copolímero (isobutileno-isopreno) IIR IMPERMEÁVEL A GASES Ppolisulfetos (THIOKOL) Copolímero (butadieno-acrilonitrila) Policloropreno (NEOPRENE) Poliuretanos Epicloridrinas T NBR CR AU - EU CO RESISTENTE A SOLVENTES
  • 9. www.cenne.com.br Página 8 Poli(dimeti-siloxanos) (SILICONES) Poli etileno cloro-sulfonado Poliacrilatos Fluorelastômeros PDMS (MQ) CSPE (CSM) ACM CFM RESISTENTE AO CALOR PEPTIZANTES Os peptizantes também chamados de plastificantes químicos, têm aplicação em alguns tipos de elastômeros, com a função de catalisar a quebra das moléculas, facilitando a mastigação e consequentemente a incorporação dos demais ingredientes na composição. AGENTES DE VULCANIZAÇÃO Entende-se como agente de vulcanização aquelas substâncias que misturadas à borracha, promovem as reticulações, propriamente ditas, entre as macromoléculas dos elastômeros. De acordo com o tipo químico de elastômero emprega-se um tipo apropriado de agente de vulcanização. O agente de vulcanização mais utilizado, é o enxofre, porém, também podem ser usados doadores de enxofre e agentes não sulfurosos, como os óxidos metálicos ou os peróxidos e resinas específicas, cada qual aplicado segundo a necessidade da formulação e propriedades desejadas do artefato final. ATIVADORES DE VULCANIZAÇÃO Nas composições de borrachas comuns, se utiliza geralmente como ativadores de vulcanização, um óxido metálico e um ácido graxo. Normalmente a combinação de óxido de zinco e ácido esteárico é a mais utilizada para borrachas de cadeias insaturadas. A finalidade destes ingredientes é justamente ativar o início da vulcanização seja, o ZnO provoca o rompimento da molécula rômbica do enxofre em sub-divisões sendo estas solubilizadas pelo ácido esteárico e conduzidas mais facilmente aos pontos insaturados na cadeia polimérica do composto. AGENTES DE PROTEÇÃO Quase todos os elastômeros são afetados pelo processo de envelhecimento natural ou acelerado, com a ocorrência da ruptura ou outras alterações químicas nas cadeias poliméricas, sobretudo nos pontos de insaturação.
  • 10. www.cenne.com.br Página 9 Os agentes de proteção são utilizados justamente com o objetivo de diminuir o efeito de envelhecimento, aumentar a vida útil e melhorar as propriedades físico- química dos artefatos de borracha, ao longo de sua vida de trabalho. A ação da luz, oxigênio, ozônio, calor e etc., são que normalmente ocasionam a perda prematura do artefato. Agentes de proteção de ação química e/ou física inibem o ataque de tais degradantes. CARGAS REFORÇANTES E INERTES Existem para uso em composições de borracha, dois tipos básicos de cargas para atender condições totalmente distintas do artefato, são elas: - Cargas Reforçantes - Cargas Inertes As cargas reforçantes têm como função reforçar e melhorar as propriedades físicas dos elastômeros, tornando-os aptos a atender as condições de trabalho a que serão submetidos ou ainda, conservar as características auto-reforçantes de borrachas como a NR, CR, IIR, etc.. Existem dois tipos de cargas reforçantes : - Cargas reforçantes pretas - (Negros-de- fumo) - Cargas reforçantes brancas - (Sílicas) Temos também as cargas inertes ou de enchimento, que têm como função predominante baratear o custo do produto e conferir maior facilidade de processamento às composições. As cargas inertes mais comumente utilizadas em borracha são: - Caulim - Silicato de magnésio - Carbonato de cálcio - Diatomita - Outras
  • 11. www.cenne.com.br Página 10 PLASTIFICANTES Os plastificantes ou lubrificantes internos, são utilizados com a finalidade básica de controlar a dureza do composto, além de modificar algumas características mecânicas. Também auxiliam e facilitam muito a incorporação das cargas e o processamento de mistura. Há diversas famílias de plastificantes físicos, isto é , substâncias que não agem quimicamente na borracha mas modificam suas propriedades mecânicas, tanto na composição crua, como dos vulcanizados. Algumas categorias de plastificantes, estão citadas abaixo: - Plastificantes minerais (derivados de Petróleo) - Plastificantes ésteres - Plastificantes poliméricos ACELERADORES Os aceleradores são substâncias que controlam o tempo de vulcanização, além de contribuir para a obtenção de algumas propriedades desejadas dos artefatos. O tempo e a temperatura de vulcanização de um composto depende do tipo e teor de acelerador utilizado. As inúmeras alternativas disponíveis permitem ao tecnologista em borracha escolher qual o sistema de vulcanização mais adequado para cada condição. OUTROS INGREDIENTES - Agentes de expansão: utilizados quando se deseja borracha esponjosa. - Pigmentos: utilizados em composições claras para produzir as cores desejadas. - Retardadores de chama: utilizados para promover a redução de flamabilidade do composto. - Odorantes: essências mascaradoras de cheiro.
  • 12. www.cenne.com.br Página 11 PROCESSAMENTO DE MISTURA Após a dosagem precisa, obedecendo a formulação, a mistura dos ingredientes de uma composição de borracha é feita em máquinas específicas chamadas de misturadores. Os dois tipos de misturadores de borracha mais conhecidos, são: o MISTURADOR INTERNO, também chamado de BANBURY e o MISTURADOR ABERTO DE CILINDROS. O misturador interno, (Banbury), é basicamente constituído de dois rotores que giram no interior de uma câmara com rotação e temperaturas adequadas e com um sistema de pilão que pressiona a mistura sobre os rotores. As figuras nº 1 e 2 , mostram este tipo de máquina e a figura nº 3 mostra o esquema do interior da câmara de mistura do Banbury. A figura nº 4 apresenta a forma geométrica dos rotores. O Banbury proporciona excelentes características de mistura e homogeneização dos ingredientes em um tempo bastante reduzido.
  • 16. www.cenne.com.br Página 15 FIGURA 04 O misturador aberto, é basicamente constituído de dois rolos lisos que giram com rotações diferentes e em sentido inverso, provocando o cisalhamento da borracha durante a mistura, o que, promove a mastigação e incorporação dos ingredientes. Na figura nº 5, vemos a ilustração de um Misturador Aberto. O Misturador Aberto proporciona um bom grau de mistura e homogeneização do composto, porém, o tempo de processamento de mistura é muito mais extenso do que o tempo de processamento em Banbury. O Misturador Aberto também é muito utilizado para incorporação dos aceleradores em misturas processadas no Banbury.
  • 17. www.cenne.com.br Página 16 FIGURA N 5 DIVERSAS BORRACHAS UTILIZADAS EM PEÇAS TÉCNICAS De posse de todas as informações e dependendo da aplicação do artefato técnico de borracha a ser desenvolvido, o fabricante ou Tecnologista em Borracha deverá indicar um tipo mais específico ou um composto mais adequado que atenda satisfatoriamente as condições de utilização da peça, assim, comentamos abaixo sobre alguns tipos de borracha mais comumente utilizados, bem como suas características.
  • 18. www.cenne.com.br Página 17 BORRACHA NATURAL (NR) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza ----------------------------------------------------- de 25 shore A à 45 shore D - Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- 0,93 kg/dm3 - Alta tensão de ruptura --------------------------------------------------------------- >30 Mpa - Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >500 % - Alta resiliência ------------------------------------------------------------------------- > 70 % - Boas propriedades a baixas temperaturas -------------------------------------- até -10ºC. - Boas propriedades a altas temperaturas ---------------------------------------- até 80ºC. - Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------- <15 %. - Excelente resistência à abrasão. - Bom “tack” e adesão a substratos. - É bom isolante elétrico. - Não resiste a derivados de petróleo. - Não resiste a solventes orgânicos. - Pouco resistente a solventes clorados. - Boa resistência a álcoois e glicóis. - Boa resistência a fadiga dinâmica. - ALGUMAS APLICAÇÕES - Banda de rodagem de pneus. - Coxins e amortecedores. - Revestimentos anti-abrasivos. - Vedações para álcoois e glicóis.
  • 19. www.cenne.com.br Página 18 - Peças sujeitas a choque e pancadas. - Correias transportadoras de materiais abrasivos. - Revestimento de rolos tensores para siderúrgicas. - Tambores de cabeceira e roletes de impacto de transportadores. - Peças isolante elétrico. - Outras. BORRACHAS “SBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza ----------------------------------------------------- de 20 shore A à 40 shore D - Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- ≈0,90 Kg/dm 3 - Alta tensão de ruptura --------------------------------------------------------------- >25 Mpa - Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >450 % - Boa resiliência ------------------------------------------------------------------------- >55 % - Boas propriedades na faixa de temperatura entre ---------------------------- -10 a 80ºC - Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------- ≈20 % - Ótima resistência a abrasão (menor que NR). - Bom “tack” e adesão de substratos. - É isolante elétrico (pouco menos que a NR). - Não resiste a derivados de petróleo. - Não resiste a solventes orgânicos. - Pouco resistente a solventes clorados. - Boa resistência à fadiga dinâmica.
  • 20. www.cenne.com.br Página 19 ALGUMAS APLICAÇÕES - Banda de rodagem de pneus médios e leves. - Laterais de pneus. - Peças de uso geral, devido ao seu baixo custo. - Peças resistentes a abrasão. - Rodas e rodízios de carrinhos e empilhadeiras. - Perfis extrusados diversos. - Tambores e roletes para transportadores. - Solados industriais, Outros. BORRACHA NITRÍLICA “NBR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza ----------------------------------------------------------------------- de 25 a 85 shore A - Peso específico (goma dura) ------------------------------------------------------- ≈1,0 Kg/dm 3 - Boa tensão de ruptura --------------------------------------------------------------- >20 Mpa - Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >500 % - Média resiliência ---------------------------------------------------------------------- < 50 % - Boas propriedades a baixas temperaturas -------------------------------------- até -40ºC - Boas propriedades a altas temperaturas ---------------------------------------- até ≈100ºC - Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------- ≈20 % - Boa resistência à abrasão ( menor que SBR ). - Ótimo “tack” e adesão a substratos. - Não é isolante elétrico. - Boas propriedades anti-estáticas. - Excelentes propriedades de resistência a óleos e graxas. - Excelentes propriedades de resistência a derivados de petróleo.
  • 21. www.cenne.com.br Página 20 - Ótimas propriedades de resistência a solventes orgânicos. - Excelentes propriedades de resistência à água. - Baixa permeabilidade a gases (4 vezes mais que a NR). ALGUMAS APLICAÇÕES - Mangueiras para condução de óleos, solventes e combustíveis. - Mangueiras para condução de gás. - Anéis, gaxetas, O’rings, retentores para óleos e graxas. - Revestimento de tanques para derivados de petróleo. - Revestimento de rolos para máquinas gráficas. - Revestimento de rolos para máquinas de filme plástico. - Peças anti-estáticos (eletricidade estática). - Peças para tecelagens. - Solados industriais. - Adesivos especiais. - Outros. BORRACHA “EPDM” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 30 a 80 shore A - Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- ≈0,86 Kg/dm 3 - Média tensão de ruptura ------------------------------------------------------------ <17 Mpa - Médio alongamento ------------------------------------------------------------------- >300 % - Baixa resiliência ----------------------------------------------------------------------- ~ 35 % - Boas propriedades a baixa temperatura ---------------------------------------- até -40ºC
  • 22. www.cenne.com.br Página 21 - Boas propriedades a altas temperaturas ---------------------------------------- até 150ºC - Baixa resistência a abrasão. - Baixo “tack” e adesão a substratos. - Boa Resistência à D.P.C. - É ótimo para isolamento elétrico. - Muito pobre de resistência a derivados de petróleo. - Excelente resistência a oxigênio, ozônio e UV. - Excelente resistência ao Intemperismo. - Boa resistência química a ácidos, álcoois, cetonas. - Boa resistência química a solventes clorados. - Boa resistência química a soluções de detergentes aquecidos. - Boa resistência química a solventes oxigenados. - Alta impermeabilidade a água. ALGUMAS APLICAÇÕES - Artigos expostos ao tempo. - Artigos em contato com ácidos, álcoois, detergentes, etc.. - Artigos para trabalhar a altas temperaturas (até 150ºC). - Rolos para tecelagens e tinturarias. - Vedações para evaporadores. - Peças isolante elétrico.
  • 23. www.cenne.com.br Página 22 POLICLOROPRENO “CR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 25 a 80 shore A - Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- ≈0,96 Kg/dm 3 - Alta tensão de ruptura ------------------------------------------------------------------------ >25 Mpa - Alto alongamento ------------------------------------------------------------------------------ >400 % - Boa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- > 50 % - Boas propriedades a baixas temperaturas ---------------------------------------------- até -35ºC - Boas propriedades a altas temperaturas ------------------------------------------------- até 110ºC - Baixa deformação permanente a compressão ------------------------------------------ <20 % - Boa resistência a abrasão. - Excelente “tack” e adesão a substratos. - Moderada resistência a derivados de petróleo. - Boa resistência a oxigênio, ozônio e UV. - Excelentes características de resistência ao envelhecimento. - Boa resistência a água. - É auto-extinguível a chama. - Boa resistência a ácidos e álcoois diluídos. - Boa resistência química a solventes oxigenados e clorados diluídos. - Boa resistência ao rasgo. - Boa resistência a soluções salinas inorgânicas. ALGUMAS APLICAÇÕES - Capa de cobertura de fios e cabos elétricos. - Correias transportadoras e de transmissão. - Mangueiras automotivas para sistemas de arrefecimento.
  • 24. www.cenne.com.br Página 23 - Mangueiras para bombeiros. - Gaxetas, vedações e coxins. - Almofadas e batentes para pontes e viadutos. - Guarda-pó e outras peças automotivas. - Revestimentos de rolos para siderúrgicas. - Colas e adesivos. - Perfis extrusados. - Lençóis calandrados. BORRACHAS BUTÍLICAS “IIR” - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 40 a 85 shore A - Alta tensão a ruptura ----------------------------------------------------------------- > 20 Mpa - Alto alongamento ------------------------------------------------------------------------------ >500 % - Baixa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- <20 % - Boa Resistência à D.P.C. ------------------ -------------------------------------------- <30 % - Resistência a altas temperaturas ---------------------------------------------------------- ≈150ºC - Alta resistência a oxigênio, ozônio, UV, envelhecimento. - Alta histerése devido a sua resposta elástica lenta. - Alto amortecimento de vibrações e choques. - Baixa transmissibilidade de vibrações. - Ótima resistência química a ácidos, álcalis e ésteres. - Ótima resistência química a óleos vegetais, solventes polares. - Ótima resistência química a solventes oxigenados.
  • 25. www.cenne.com.br Página 24 - Baixa resistência a derivados de petróleo. - Regular “tack” e adesão a substratos. - Alta impermeabilidade a gases (8 vezes mais que NR). ALGUMAS APLICAÇÕES - Câmaras de ar para automóveis e caminhões. - Revestimento interno de pneus sem câmara. - Mangueiras para gás. - Artigos para contato com ácidos, álcalis, ésteres. - Artigos para contato com óleos vegetais, solventes polares. - Artigos para contato com solventes oxigenados. - Amortecedores de vibrações e pancadas. - Bexigas para vulcanização de pneus. - Bolsas para vulcanização de correias sincronizadoras. - Vedação para vapor. - Correias transportadoras para materiais aquecidos.
  • 26. www.cenne.com.br Página 25 BORRACHAS FLUORADAS - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 55 a 85 shore A - Peso específico ------------------------------------------------------------------------ ≈1,8 Kg/dm 3 - Média tensão de ruptura ------------------------------------------------------------ >12 Mpa - Baixo alongamento ---------------------------------------------------------------------------- <200 % - Baixa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- ≈30 % - Excelentes propriedades a baixas temperaturas--------------------------------------- -30 o C - Excelentes propriedades a altas temperaturas------------------------------------------ 300 o C - Regular resistência a abrasão. - Regular “tack” e adesão a substratos. - Baixa deformação permanente a compressão. - Excelente resistência a produtos químicos. - Péssima resistência a solventes polares tipo cetona, éster, etc.. - Ótimas propriedades de resistência a derivados de petróleo. ALGUMAS APLICAÇÕES - Peças que tenham contato com produtos químicos agressivos. - Revestimento interno de mangueiras para combustíveis. - Diafragmas, retentores, gaxetas, O’rings especiais. - Artigos para trabalhar em altas temperaturas. - Juntas de evaporadores de indústrias cítricas. - Vedações diversas. - Outras.
  • 27. www.cenne.com.br Página 26 BORRACHA POLIETILENO CLOROSSULFONADO (HYPALON) - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza -------------------------------------------------------------- de 45 a 85 shore A - Peso específico (goma pura) ---------------------------------------------- varia conforme o tipo - Média tensão a ruptura -------------------------------------------------------------- >180 Mpa - Alto alongamento ------------------------------------------------------------------------------ <450 % - Baixa resiliência -------------------------------------------------------------------------------- ≈35 % - Média deformação permanente a compressão ----------------------------------------- ≈30 % - Boa resistência a baixas temperaturas --------------------------------------------------- -10ºC - Boa resistência a altas temperaturas ----------------------------------------------------- 160ºC - Regular resistência a abrasão. - Boa resistência a corrosão. - Excelente resistência a água, oxigênio, ozônio e intempéries. - Bom “tack” e adesão a substratos. - Moderada resistência a derivados de petróleo. - Excelente estabilidade a corantes (não desbota). - Boa impermeabilidade a líquidos e gases. - Boa resistência a produtos químicos. - Bom amortecedor de choques e impactos. - É auto-extinguível à chama. ALGUMAS APLICAÇÕES - Artefatos industriais de alta performance. - Revestimento impermeável interno de tanques. - Impermeabilização de lajes e muros.
  • 28. www.cenne.com.br Página 27 - Corrimão de escadas rolantes. - Peças para indústria naval. - Cobertura interna e externa de mangueiras. - Correias transportadoras de produtos químicos. - Impermeabilização de tecidos e encerados. - Revestimentos isolantes e anti-chama. - Revestimento de rolos para siderúrgicas. - Banda lateral branca de pneus. - Outros. BORRACHAS DE SILICONE - CARACTERÍSTICAS BÁSICAS - Faixa de dureza ----------------------------------------------------- desde 30 até 80 shore A - Peso específico (goma pura) ------------------------------------------------------- 0,98 Kg/dm 3 - Baixa tensão de ruptura ------------------------------------------------------------- <9,0 Mpa - Alto alongamento ---------------------------------------------------------------------- >700 % - Baixa resistência ao rasgo ------------------------------------------------------- de 0,7 a 3,5 Kg/cm - Boa resiliência ---------------------------------------------------------------------------------- >60 % - Baixa deformação permanente a compressão --------------------------------------- <20 % - Excelente resistência a baixas temperaturas ------------------------------------------- -50ºC - Excelente resistência a altas temperaturas ------------------------------------------- 300ºC - Baixa resistência a abrasão. - Excelentes propriedades de isolação elétrica. - Excelente resistência a oxigênio, ozônio, UV, etc.. - Não é resistente a ácidos, álcalis, combustíveis, solventes.
  • 29. www.cenne.com.br Página 28 - Bom “tack” e adesão a substratos. - Indicados para contato com produtos alimentícios. - Excelentes características antiaderentes a fitas adesivas. ALGUMAS APLICAÇÕES - Vedações e peças para aplicação em altas temperaturas. - Artigos isolantes elétricos e térmicos. - Vedações para transformadores elétricos. - Peças para aeronaves. - Guarnição para câmara fria e congeladores. - Vedações para auto-forno de siderúrgica. - Vedações para reatores nucleares. - Artigos médico-farmacêuticos. - Revestimento de cabos elétricos de alta potência. - Artigos em contato com produtos alimentícios. - Revestimento de rolos especiais.
  • 30. www.cenne.com.br Página 29 PROCESSOS PARA CONFORMAÇÃO DOS ARTEFATOS Uma vez misturada, a borracha pode ser conformada por diversos meios para se obter o artefato desejado, vejamos alguns: PROCESSO DE MOLDAGEM A obtenção de artefatos por moldagem pode ser conseguida basicamente por três processos: - Moldagem por compressão - Moldagem por transferência - Moldagem por injeção O processo de moldagem por compressão, consiste em preencher a cavidade do molde com borracha crua ( figura nº 6 ) e submetê-lo a compressão por meio de prensa hidráulica ( figura nº 7), à pressão e temperatura pré determinada e durante um período de tempo especificado, para que ocorra a vulcanização e assim o artefato mantenha a forma geométrica conformada pela cavidade do molde.
  • 32. www.cenne.com.br Página 31 FIGURA 07 O processo de moldagem por transferência consiste em colocar um certo volume de borracha crua num compartimento do molde, chamado de pistão, sendo a borracha forçada a se transferir por pequenos furos, até atingir e preencher toda cavidade do molde, formando o artefato. Em seguida, sob temperatura elevada e durante um tempo determinado ocorre a reação de vulcanização, fixando a forma geométrica do artefato. Um esquema básico pode ser visto pela figura nº 8, a seguir.
  • 33. www.cenne.com.br Página 32 FIGURA 08 A moldagem por injeção também é relativamente simples. Por meio de uma máquina chamada de injetora de borracha, conforme ilustrado pela figura nº 9 , o processo é basicamente o seguinte: - Coloca-se tiras de borracha na boca de alimentação da máquina; pela ação de uma rosca sem fim a borracha é transferida para o pistão de injeção que, em ciclos alternativos pressiona um certo volume de borracha que vai fluir pelos canais de injeção até a cavidade do molde, enchendo-o e, a partir de então sob temperatura elevada e tempo preestabelecido ocorre a reação de vulcanização, assim, o artefato mantém a forma geométrica obtida através da cavidade do molde.
  • 35. www.cenne.com.br Página 34 PROCESSO DE CALANDRAGEM Este processo é utilizado para obtenção de lençóis de borracha ou aplicação de finas camadas de borracha sobre tecidos que serão usados posteriormente para diversos fins. Consiste em colocar um certo volume de borracha crua entre os rolos de uma calandra que, ao girar, comprime a massa de borracha em forma laminar, na espessura definida pela abertura entre os rolos. Em seguida, o lençol obtido é vulcanizado em autoclaves ou outro sistema. O lençol cru ainda pode ser utilizado em correias transportadoras, revestimento de cilindros e etc.. A figura nº 10 ilustra esquematicamente o discorrido acima. FIGURA 10
  • 36. www.cenne.com.br Página 35 PROCESSO DE EXTRUSÃO O processo de extrusão de borracha é utilizado para se obter perfis contínuos com as mais diversas formas geométricas de seção transversal. Por este processo também podem ser fabricadas mangueiras ou recobrimento de cabos elétricos. FIGURA 11
  • 37. www.cenne.com.br Página 36 A confecção de extrusados consiste em alimentar a extrusora com fitas de borracha crua, na boca de alimentação e por meio de uma rosca sem fim especialmente desenhada, a borracha é transportada, aquecida e desaerada, sendo compactada contra uma matriz cujo furo de saída da borracha tem o desenho do perfil desejado. Após a extrusão, o perfil é vulcanizado em túneis contínuos ou em autoclave, conforme figuras nº 11 e 12 .
  • 38. www.cenne.com.br Página 37 FIGURA 12 OUTROS PROCESSOS Existem ainda outros processos de conformação ou vulcanização de artefatos de borracha, como por exemplo os de fabricação de pneus, câmaras de ar e etc.,
  • 39. www.cenne.com.br Página 38 que são extremamente específicos e acreditamos fugir um pouco do contexto que aqui buscamos apresentar.