O que são as Borrachas Termoplásticas?
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As borrachas termoplásticas, também conhecidas como elastómeros termoplásticos (TPE), encontram-se situadas entre os materiais plásticos e os materias elastoméricos, sendo quase completamente recicláveis e conseguindo, dada a sua posição no mundo dos materiais, combinar as propriedades dos elastómeros com as propriedades dos termoplásticos. Os elastómeros termoplásticos são o produto da combinação de duas fases, uma rigida e uma elástica, e assim sendo, os TPEs são, consequentemente, polímeros que combinam a excelente deformação elástica que, em geral, os compostos de borracha vulcanizada apresentam, com as condições que os materiais termoplásticos necessitam para poderem ser transformados, além de possibilitarem, também, a obtenção de uma gama muito diversificada de cores.
É evidente que por todas estas características oferecidas por estes materiais, a produção dos elastómeros termoplásticos que surgiram na década de sessenta com a copolimerização em bloco de estireno e de butadieno, teve, desde essa altura e continuamente, um aumento constante. Por tudo isto, o uso dos TPEs, uma vez que podem ser usados em diferentes sistemas de produção porque, além de poderem ser moldados por injecção, com uso ou não de sopro, podem também ser extrudidos ou podem, ainda, ser termoformados, é completamente transversal a muitos segmentos industriais. O uso de peças produzidas com TPEs é constatado em muitas indústrias como, por exemplo, na indústria automóvel, nas aplicações médicas através da produção de câmaras, vedações e tubos para uso nos mais diferenciados actos médicos, na indústria farmacêutica, na indústria de brinquedos e na indústria de produção de equipamentos desportivos.
O circuito produtivo dos produtos produzidos com base em elastómeros termoplásticos (TPEs) é mais simples do que aquele com que os produtos à base de borracha são produzidos, já que não necessitam da fase de misturação e repectiva preparação posterior até chegar à máquina de injecção, como sucede com os vulcanizados de borracha. É evidente que, tal como sucede com as borrachas, quanto mais exigentes são as condições de funcionamento e, consequentemente, a especificação a cumprir pelo material, tanto mais caro será o preço do TPE necessário para a produção da peça/produto pretendida.
PROPRIEDADES DOS TPEs COMPARADAS COM OS PLÁSTICOS E COM AS BORRACHAS
Enquanto que os elastómeros termoplásticos quando comparados com os PLÁSTICOS, apresentam como vantagens principais a maior resistência ao impacto, uma maior resistência a baixas temperaturas e a possibilidade de obtenção de peças com durezas variáveis, a grande desvantagem apresentada, na mesma comparação, é o valor mais elevado do seu custo. Todavia se compararmos os TPEs com as BORRACHAS VULCANIZADAS, apontaremos como vantagens a menor duração do ciclo de produção, uma maior possibilidade de eliminação quase total de desperdícios, a obtenção de peças mais facilmente recicláveis e como desvantagens a obtenção de tensões de rotura inferiores e de resistências, quer à acção do calor quer aos agentes químicos, bem mais fracas o que é um factor bastante limitativo em muitas aplicações.
Devo salientar que os TPVs, que são termoplásticos vulcanizados/reticulados, apresentam propriedades superiores às apresentadas pelos TPEs, tais como menor deformação permanente, melhores propriedades mecânicas, melhor resistência à fadiga, possibilidade de poderem ser usados em temperaturas de trabalho superiores e uma melhor resistência química ao contacto com óleos.
ELASTÓMEROS TERMOPLÁSTICOS E RESPECTIVAS FAMÍLIAS
Consideremos agora a enorme variedade de Elastómeros Termoplásticos (TPEs) actualmente existentes e, considerando o "grupo (tipo de polímero)", podemos dividi-los em:
TPE (TPO) - Termoplásticos Olefínicos,
TPE (TPS) - Termoplásticos Estirénicos,
TPE (TPC) ou COPE - Compostos de
Copoliéster, TPE (TPU) - Termoplásticos
de Poliuretano, TPE (TPA) - Termoplástico
de Poliamida e TPE (TPV) - Ligas
Poliméricas Vulcanizadas. Numa forma simplificada e no dia a dia,
estes TPEs são referidos simplesmente como TPO,
TPS, TPC, TPU, TPA e TPV, e pertencem, respectivamente,
às famílias dos Poliolefínicos, dos Poliestirénicos, dos Poliésteres,
dos Poliuretanos, das Poliamidas e das Ligas Poliméricas. Podemos
referir como exemplo dentro dos TPVs, o EPDM/PP como um
dos mais utilizados, se bem que fruto da sua baixa resistência
ao contacto com óleos o seu uso não possa ser maior, e dentro
dos TPSs, o SBS, o SEBS, o SEPS, o SIS, o SEEPS e o SEPS-V.
Temos que dizer que o SBS, o SEBS, o SEPS, o SIS, o SEEPS e o SEPS-V são copolímeros de bloco de estireno conhecidos genericamente como SBC, sendo o SBS um copolímero de bloco de estireno-butadieno-estireno muito utilizado na indústria de calçado, o SEBS um copolímero de bloco de estireno-etileno-butileno-estireno, o SEPS um copolímero de bloco de estireno-etileno-propileno-estireno, o SIS um copolímero de bloco de estireno-isopreno-estireno, o SEEPS um copolímero de bloco de estireno-etileno-etilenopropileno-estireno e o SEPS-V um copolímero de bloco de estireno-etileno-propileno-estireno, reticulável.
No caso dos elastómeros termoplásticos, o constituinte da fase rígida tem bastante importância no tipo de TPE obtido e, por isso mesmo, o nome das famílias dos Poliestirénicos, Poliolefínicos, Poliuretanos, Poliésteres e Poliamidas coincide com o nome desse constituinte. No caso dos TPVs, Ligações Poliméricas, temos igualmente que considerar a importância da fase rígida, seja esta de Polipropileno ou Amido (ou Poliéster), uma vez que no primeiro caso a fase elástica mais comum é constituída por borracha vulcanizada de EPDM, NR, NBR ou CIIR, enquanto que no segundo caso, Amido ou Poliéster, a fase elástica será constituída por Borracha Vulcanizada de Silicone.
PROPRIEDADES GENÉRICAS DOS DIFERENTES TPEs
Os TPOs que pertencem à família dos poliolefínicos, com uma fase rígida de polipropileno e uma fase elástica de EPM ou EPDM, apresentam como vantagens o facto de possibilitarem uma fase de injecção bastante fácil, um baixo preço e uma menor densidade e como desvantagens um cheiro intenso e uma contracção térmica durante o arrefecimento muito elevada.
Os TPSs que pertencem à família dos poliestirénicos, com uma fase rígida de poliestireno e uma fase elástica que tanto pode ser de polibutadieno, como de poliisopreno ou de polietileno butileno, tem como vantagens, uma baixa densidade, um fácil processamento e o facto de não precisarem de uma fase extra de secagem no circuito produtivo, como sucede com os TPUs. As suas grandes desvantagens são o facto de só poderem ser utilizados até cerca de 100 ºC e a sua fraca resistência química a óleos e a massas de lubrificação.
Os TPC ou COPE, que pertencem à família dos poliésteres, com uma fase rígida de poliéster e uma fase elástica de poliéter, possuem como vantagens a facilidade de processamento, a apresentação de um alto módulo, de um bom alongamento à rotura, de uma boa resistência ao rasgo (o que é um factor muito importante para ser escolhido para muitas aplicações) e excelentes propriedades dinâmicas. Além destas, apresentam também como vantagem, uma boa resistência à fadiga por flexão a temperaturas que vão desde os -65ºC até aos 145ºC. Como desvantagens temos que enumerar, para além do seu custo elevado, uma fraca resistência química a materiais com um acentuado carácter polar como, por exemplo, ácidos e bases fortes e solventes clorados, e uma fraca resistência às condições ambientais. Os TPEs podem ser usados para impresssão 3D, dependendo a escolha entre eles e os TPUs da dureza pretendida.
Os TPUs que pertencem à família dos poliuretanos, com uma fase rígida de poliuretano e uma fase elástica que tanto pode ser de poliésteres como de poliéteres, oferecem como vantagens uma boa tensão de rotura, uma boa resistência à abrasão (importante para a indústria do calçado) e uma excelente resiliência, a par de uma boa resistência química a ácidos e bases fracos, a óleos e combustíveis. Apresentam também uma boa flexibilidade a baixas temperaturas e uma excelente facilidade de coloração. A grande desvantagem é a necessidade de, antes do processamento, necessitarem de uma fase de secagem. Os TPUs são muito usados na indústria de calçado e, além disso e tal como referido para os TPEs, podem ser usados para impressão 3D, dependendo a escolha entre eles da dureza pretendida.
Os TPAs ou PEBA que pertencem à família das poliamidas, com uma fase rígida de poliamida e uma fase elástica de poliéter, oferecem como vantagens uma boa resistência metálica, uma boa resistência ao impacto a baixas temperaturas, uma elevada flexibilidade e a ausência, quase total, de qualquer reacção química, ou seja, são praticamente inertes, quimicamente falando. Por tudo isto, apresentam uma grande durabilidade. A grande desvantagem para além do elevado preço, é uma fraca resistência à radiação ultravioleta.
Os TPVs pertencem, como referido anteriormente, à família das ligas poliméricas. A fase rígida tanto pode ser de polipropileno como de amida ou poliéster, usando no primeiro caso como fase elástica as borrachas vulcanizadas de CIIR, EPDM, NBR e NR e no segundo caso (amida ou poliéster) borracha vulcanizada de SILICONE. As vantagens oferecidas são, para além de um bom comportamento a temperaturas elevadas, uma boa resistência à fadiga, uma boa recuperação após serem submetidos à compressão e à tracção e uma excelente inércia química. Para além de tudo isto, mantêm, após reciclagem, as propriedades iniciais numa percentagem considerável. Como desvantagens devemos referir o seu carácter higroscópico e a necessidade de uma secagem antes do processamento, e no caso dos TPVs que têm uma fase rígida de polipropileno, o facto de não se comportarem como borrachas a temperaturas superiores a 110ºC.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS |
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