Rubberpedia - portal da indústria da borracha

Portal da Indústria da Borracha

all about rubber!

  rubberpedia
  POLÍMEROS / ELASTÓMEROS /
  BORRACHAS
    Introdução
    Borracha Natural (NR)
    Borracha de Poliisopreno (IR)
    Borracha de Butadieno Estireno (SBR)
    Borracha de Policloropreno (CR)
    Borracha de Polibutadieno (BR)
    Borracha de Isobutileno Isopreno (IIR), de Clorobutil (CIIR) e de Bromobutil (BIIR)
    Borracha de Acrilonitrilo Butadieno (NBR)
    Borracha de Etileno-Propileno-Dieno (EPDM)
    Borracha de Silicone (Q)
    Borracha de Poliuretano (AU e EU)
    Borracha Fluorada (FPM, FKM)
    Borracha de Etileno Acrilato (AEM)
    Borracha de Poliacrilato (ACM)
    Borracha de Acrilonitrilo Butadieno Hidrogenado (HNBR)
  NEGRO DE CARBONO
  CARGAS BRANCAS
  ANTIOXIDANTES / ANTIOZONANTES
  AUXILIARES DE PROCESSAMENTO
  VULCANIZAÇÃO
    Introdução
    Vulcanização com Enxofre
    Vulcanização sem Enxofre
  NORMAS PARA BORRACHA
  UNIDADES, múltiplos, submúltiplos e Factores de Conversão
  QUALIDADE NA INDÚSTRIA DE BORRACHA. ESBOÇO DE UM SISTEMA DE CONTROLO DE QUALIDADE
  COMO FORMULAR BORRACHA? ALGUMAS INDICAÇÕES SOBRE AS ETAPAS A SEGUIR


Borracha de Poliuretano

Polímeros / Elastómeros / Borrachas

Borracha de Poliuretano

Manuel Morato Gomes (Rubberpedia, portal da indústra da borracha)

::: Por Manuel Morato Gomes


SOBRE A BORRACHA DE POLIURETANO

Os poliuretanos foram descobertos e desenvolvidos por O. Bayer e a sua equipe, inicialmente em 1937 na Alemanha no “Main Scientific Laboratory” da “I.G. Farbenindustrie” e mais tarde na “Farbenfabriken Bayer” [1].

O poliuretano, ou simplesmente uretano, distingue-se dos outros tipos de borracha pela estrutura e pela processabilidade.

A formação do grupo uretano tem por base a reactividade do grupo isocianato, -N=C=O, com compostos que contenham átomos de hidrogénio activo, como por exemplo, o álcool (fig.1), ou seja, os isocianatos reagem com o grupo hidroxilo para formarem as ligações em cadeia de uretano [1].



pufig1

Fig.1 - Formação do grupo uretano

Os uretanos são, portanto, uma classe de compostos que têm em comum o grupo carbamidato, R-NH-C(=O)-O-R' e são, por este facto, formalmente derivados do ácido carbámico. Formam-se facilmente na reacção do cianato (R-N=C=O) correspondente com o álcool R'-OH. Utilizando cianatos e álcoois bifuncionais ou polifuncionais obtêm-se os poliuretanos.

Para a produção do poliuretano (fig.2) [2] utiliza-se principalmente diisocianato, um diol de cadeia comprida ou poliol e agentes para o alongamento da cadeia. Estes são compostos de baixo peso molecular que contêm átomos de hidrogénio activo como por exemplo o glicol, a água e a amina. Para as características do poliuretano são determinantes as relações com que entram na reacção os polióis, os diisocianatos e os agentes de alongamento da cadeia. A multiplicidade de combinações possíveis é enorme, derivando daqui diferenças particulares no processamento e nas características tecnológicas desses mesmos produtos [2].



pufig2

Fig.2 - Formação do poliuretano

O poliol que é um dos componente dos elastómeros de poliuretano, é normalmente um macroglicol, de peso molecular entre 500 e 4000 (normalmente entre 1000 e 2000) que permite a formação de cadeias lineares longas e fortes. Em algumas formulações de elastómero de poliuretano, o poliol pode ser um triol ou mesmo de funcionalidade mais elevada [1].

O componente que provoca o aumento da cadeia dos elastómeros de poliuretano é, normalmente uma molécula difuncional, relativamente pequena, com um tamanho semelhante ao diisocianato [1].

Os poliuretanos que podem ser processados pelos métodos da indústria de borracha são meramente um grupo especial entre os elastómeros de poliuretano [3].

O elastómero de uretano mais conhecido que é produzido por uma mistura líquida de matérias primas é o Vulkollan, o qual se destingue pelas excelentes propriedades mecânicas. É produzido pela reacção de vários tipos de poliésteres com diisocianato de 1,5 naftaleno. Outros sistemas “castable” são baseados no uso de diisocianato de 4,4' difenilmetano (MDI) ou, para a produção de produtos macios são baseados no uso de diisocianato de tolueno (TDI). Além disto, os sistemas “castable” para as mais variadas aplicações podem ser produzidos a partir de poliéter “pre-adducts” combinado com misturas especiais de agentes de reticulação [3].

O Vulkollan é um dos tipos de poliuretano mais conhecidos usados por vazamento. Neste procedimento, o componente da reacção líquida (diisocianato, poliester ou polieter reticulante) é vazado no molde por uma única abertura. A moldação ocorre na ausência de pressão [4]. Não é necessário empregar nem plastificante nem carga e a regulação da dureza do vulcanizado é feita variando a quantidade de matéria prima utilizada. Para se obter um efeito específico ou para melhorar alguma característica particular é necessária a utilização de uma dose limitada de aditivo, como por exemplo, o óleo de silicone, a grafite ou dissulfureto de molibedénio para melhorar a característica de lubrificação, agente anti-hidrólise para melhorar a resistência à hidrólise, antiestático para obter características antiestáticas, corante, etc, etc... Os artigos, após solidificação, são extraídos dos moldes e têm uma pós-vulcanização de 10 a 20 horas de 90 a 110ºC, em estufa, para completarem a reticulação [4].

Para processamento em máquinas de injecção ou em extrusoras, encontra-se disponível uma grande variedade de graus de poliuretano granulado [3].

Os elastómeros de poliuretano (PUR) têm as características dos elastómeros ou seja, boas propriedades de tensão a elevados alongamentos, elevada dureza, e normalmente elevada resistência ao calor, tendo-se tornado por este facto numa classe importante de materiais orgânicos para muitas aplicações tecnológicas [2][3][4]. Com a introdução dos PUR, tornou-se possível acabar-se com o fosso então existente entre os polímeros tipo borracha e os polímeros duros. Em regra os PUR são baseados em perpolímeros de poliester poliuretano (código AU de acordo com ASTM) e o seu principal papel é as “millable gums” que sendo poliuretanos em termos de estrutura química, são concebidos para serem formulados e processados praticamenbte do mesmo modo que os outros compostos de borracha de dieno. Contêm um grau de insaturação que permite a vulcanização por enxofre ou por peróxidos. As “millable gums” também apresentam muitas das propriedades do “castable” poliuretano líquido tais como boa resistência à abrasão, ao corte, ao rasgamento, ao óleo e a solventes.

Os graus AU são graus que são compostos e processados pelos métodos convencionais, podendo ser reticulados com isocianatos ou peróxidos. Os graus AU que têm ligações duplas podem, também, ser reticulados com enxofre e aceleradores, desempenhando este um pequeno papel [2][4].



fig1pag140

Fig.2 - Unidades de poliester uretano

A reticulação do poliuretano é facilitada pela incorporação de moléculas reactivas na molécula do polímero, tais como [2]:



fig2pag140

Os perpolímeros de polieter poliuretano (EU) são duros e são todos disponíveis como “millable gums” [2].

A terceira categoria principal de poliuretanos consiste de graus termoplásticos de alto peso molecular, também chamados TPU, que consistem de segmentos duros embebidos em fases elastoméricas macias [4].

Vamos falar um pouco mais detalhadamente sobre os PUR e os TPU.


1 - Os elastómeros de PU (PUR) são uma matéria prima similar a outras borrachas sintéticas sendo processados nas máquinas normalmente utilizadas na indústria de borracha. Na sua formulação podem utilizar-se vários tipos de cargas, seja para obter características especiais seja somente para diminuir o custo do produto final (ver Formulações de Poliuretano). Não é necessária a adição de antioxidantes e/ou antiozonantes, sendo conveniente o uso de um agente anti-hidrolítico para aumentar a resistência à água e ao vapor. Pode utilizar-se um plastificante quando é necessário limitar a dureza, mas a maior parte dos plastificantes é incompatível com a borracha de poliuretano. Os melhores plastificantes são à base de ester, apesar de só poderem ser utilizados em quantidades limitadas [2][3][4].

Como reticulante podemos utilizar diisocianato, peróxido ou enxofre, distinguindo-se em função desta escolha, três tipos de poliuretano PUR, a saber [2][3][4]:

a) - borracha de uretano reticulável com isocianato;
b) - borracha de uretano reticulável com peróxido;
c) - borracha de uretano reticulável com enxofre.

Os pontos de reticulação são os átomos de hidrogénio activo do grupo uretano, os grupos metileno activos, ou as duplas ligações, que podem reagir numa vulcanização com enxofre [4].

A grande variedade de materiais de partida resulta numa grande variedade de graus de AU, o que óbviamente resulta em diferenças no processamento, na vulcanização, e também nas propriedades dos vulcanizados [4].

1.1 - Poliuretano reticulável com isocianato (AU-I), como por exemplo o Urepan 600 e o Urepan 601, é poliester com adição de isocianato e grupo hidróxilo reticulável com diisocianato [3]. Os graus de AU são relativamente macios e apresentam viscosidades entre 14 e 25 unidades Mooney, enquanto que os graus reticuláveis com peróxidos (graus AU-P) têm viscosidades Mooney de 55. A manutenção das características durante a armazenagem é boa nos graus AU, devendo os graus AU-I ser armazenados em locais secos e frios. No que diz respeito à solubilidade devemos referir que os graus AU só podem ser dissolvidos num número muito pequeno de solventes. Só o dimetilformamide dissolve completamente os graus AU-I, enquanto que os graus AU-P também se dissolvem em cetonas e tetra-hidrofurano.

Quanto à resistência à hidrólise, os graus AU apresentam diferentes graus de resistência, estando disponíveis no mercado graus resistentes e não-resistentes à hidrólise. Os graus EU são mais resistentes à hidrólise do que os graus AU [3][4].

O teor da humidade livre, calculado no composto, deve ser no mínimo de cerca de 0,5%. Esta quantidade de humidade pela qual o Rhenocure TT é consumido, é levada em consideração nas quantidades recomendadas para o Rhenocure TT (ver Formulações de Poliuretano) [3]. Se a humidade existente for inferior ao nível necessário, este facto pode ser reconhecido pelo muito baixo “torque” da curva de vulcanização, juntamente com um fraco comportamento de desmoldagem, ou ainda pela excessiva “suavidade” (“softness”) dos vulcanizados que podem apresentar com frequência falhas [3]. Este problema pode ser solucionado com a adição de 0,5 a 1,5% de água, de preferência em simultâneo com a adição de Rhenocure TT, dependendo das condições externas e dos ensaios de controlo de laboratório. Nem toda a água é absorvida, havendo uma parte que é evaporada [3].

A vulcanização com AU-I deve ter lugar a uma temperatura de 120 a 130°C [3]. Com os graus AU-I, todavia, podem existir problemas de processamento e os mesmos devem ser tratados como qualquer outro composto “scorchy” [4]. A humidade, a temperatura e o tempo de vulcanização têm influência nas propriedades dos vulcanizados [4]. Este tipo de uretano pode atingir dureza elevada, por exemplo 98 Shore A, sem adição de qualquer carga e mantendo uma óptima elasticidade. A maior desvantagem do uso da reticulação com isocianato é a impossibilidade de manter a mistura de borracha sem ser utilizada por muito tempo sem que ela pré-vulcanize, podendo conservar-se somente por 1 a 3 dias, variando o tempo de conservação em função da composição da mistura e das condições do meio ambiente, o qual deve ser muito fresco e protegido da humidade [2].

1.2 - Poliuretano reticulável com peróxido (AU-P), por exemplo, o Urepan 640 e o Urepan 641, necessita para a vulcanização de um peróxido orgânico. Mesmo nestes casos aplicam-se as mesmas regras para a selecção de cargas e plastificantes que para outros tipos de borrachas. A dureza do vulcanizado pode variar de 50 a 85 Shore A, a deformação permanente é inferior a todos os outros tipos de elastómeros de poliuretano (15 a 25% após 70h a 70°C) e a tensão de rotura também é menor [3].

A maioria dos peróxidos comercialmente disponíveis são adequados para esta vulcanização. Podemos citar, por exemplo, o peróxido de dicumilo, o 2,5-bis-(tert.-butilperoxi)-2,5 dimetil hexano, o di-t-butil peróxido, o tert.-butilcumilperóxido e o 1,4-bis-(tert.-butilperoxi isopropil) benzeno. Estes peróxidos são muito estáveis pelo que os compostos nos quais eles são utilizados têm excelente segurança ao longo de todo o processamento. O peróxido de dicumilo e o peróxido de tert.-butilcumil conferem um cheiro característico ao vulcanizado, tendo o último vantagem para uso em vulcanizados transparentes. O 2,5-bis-(tert.-butilperoxi)-2,5 dimetil hexano e o 1,4-bis-(tert.-butil-peroxi isopropil) benzeno para além de serem peróxidos muito estáveis originam vulcanizados com muito pouco cheiro [3].

Para se obterem elevados graus de reticulação, devemos adicionar coagentes especiais tais como o trialilcianurato (TAC), adquirido e usado quer na forma pura quer misturado com uma carga inerte normalmente com 70% de matéria activa [3].

1.3 - Poliuretano vulcanizável com enxofre contém duplas ligações na macromolécula que permitem uma vulcanização com enxofre e acelerador. Para se obterem características óptimas é necessário usar na formulação uma carga activa ou semi-activa, sendo, também, adicionados em parte, plastificantes. Esta vulcanização com enxofre apresenta geralmente baixa elasticidade ao impacto (35 a 50%), limitada flexibilidade a baixa temperatura (até -25/-30 °C), elevada deformação permanente (15 a 70% após 70 horas a 70 °C), baixa resiliência ao ar quente e um maior aumento de volume (inchamento) se comparado com o poliuretano vulcanizado por outro método (reticulável com isocianato ou reticulável com peróxido) [2].

O uso do enxofre em combinação com MBT, MBTS e um complexo clorado de MBTS é muito favorável. O estearato de zinco, que simultâneamente actua como um auxiliar de processamento, é usado como um coactivador. Para vulcanizações longas, a temperatura de vulcanização não deve exceder 140 a 150 °C, não devendo usar-se na formulação óxido de zinco e ácido esteárico. O MBT e o MBTS afectam positivamente o grau de reticulação, especialmente o MBT. Todavia, no tocante ao efeito provocado sobre a curva de vulcanização, o MBT e o MBTS têm efeitos opostos: o MBT acelera-a e o MBTS retarda-a [3].

2 - Poliuretano Termoplástico TPU

O processamento dos TPU's é o típico do material plástico para injecção e extrusão. O produto deve ser pós-vulcanizado 10 a 20 horas em estufa a uma temperatura variável entre 90 e 110 °C para completar a reticulação. Não é necessário utilizar-se plastificante ou carga, tal como já referido para o polímero vazado. O carácter termoplástico do material nota-se a alta temperatura e apresenta realmente uma melhor deformação permanente por compressão. A temperatura muito elevada acontece um amolecimento reversível e este material torna-se líquido. A gama de dureza varia de 75 a 98 Shore A [2].


FORMULAÇÕES DE POLIURETANO

Nas formulações de perpolímeros de poliester poliuretano (AU) não é normalmente necessário incorporar antioxidantes nem antiozonantes, sendo todavia importante o uso de inibidores de hidrólise. Para esta finalidade são aconselhadas as policarbodiimides que também melhoram a resistência dos vulcanizados de AU aos lubrificantes, ao ar quente, e à intempérie, particularmente nos climas tropicais [2][3][4].

Devido à sua estrutura química, todos os grupos de Urepan são susceptíveis de sofrer ataques hidrolíticos. Os grupos polares são susceptíveis de clivagem hidrolítica: éster, éter e ligações de uretano em meios ácidos e éster e ligações de uretano em meios alcalinos. Os éster uretanos, AU, são particularmente susceptíveis à clivagem hidrolítica uma vez que os vestígios de grupos ácidos presentes conduzem à degradação autocatalítica. Para absorver estes grupos ácidos devemos adicionar policarbodiimides, por exemplo, Stabaxol P (1 a 3 phr) ou Rhenogran P50 (2 a 6 phr) [3]. Ambos consistem na mesma policarbodiimide aromática, mas o último é pré-disperso em EVA (copolímero de acetato de etileno vinil) para mais fácil incorporação, sendo esta a forma mais adequada para ser usado com Urepan 600, uma vez que pelos cuidados a ter na misturação do poliuretano, é difícil de atingir a temperatura de fusão da carbodiimide que se situa no intervalo de temperatura de 60-90 °C.

Quanto às cargas temos que referir que os graus AU-I são normalmente processados sem o uso de cargas, e neste caso a dureza dos vulcanizados tem que ser ajustada através da quantidade de TDI (diisocianato de tolueno) e do co-reagente, éter de dioxietil-hidroquinona [2]. Podem usar-se com os graus AU, diferentes cargas reforçantes ou semi-reforçantes para modificar a processabilidade dos compostos e para reduzir o custo. Usam-se com frequência os negros de carbono N 330 e N 550 e a sílica e dentro desta, a melhor é a sílica fumada devido ao seu baixo teor em água [2]. Pequenas quantidades, 20 phr, de negro de carbono ou de sílica fumada podem aumentar consideravelmente a dureza e a resistência ao rasgamento dos vulcanizados [3]. Quantidades superiores destas cargas reduzem consideravelmente a segurança do processo dado que mais calor é gerado no composto. Apesar das cargas poderem ser facilmente incorporadas, a quantidade de carga que pode ser usada é limitada, uma vez que a temperatura de misturação tem que ser mantida baixa devido à presença de diisocianato livre, evitando-se desta forma a pré-vulcanização. Devemos salientar que a presença excessiva de humidade nas cargas tem um efeito adverso na vulcanização com isocianato e na resistência ao envelhecimento dos vulcanizados [3].

Não há qualquer dificuldade, quer no que diz respeito ao processamento do composto quer no tocante à manutenção das propriedades características, em elevar a dureza do Urepan 600 do limite inferior de 75-80 Shore A até 70 Shore D [3].

As quantidades de carga recomendadas são de 10 a 30 phr e de 20 a 50 phr, para os negros de carbono reforçantes e semi-reforçantes, respectivamente. Quanto às cargas brancas teremos, 10 a 20 phr e 20 a 50 phr para cargas brancas reforçantes, preferencialmente sílica fumada, e cargas brancas inertes, respectivamente [3].

O baixo inchamento dos graus AU-I em diversos solventes também significa que a borracha é incompatível com a maioria dos plastificantes, não sendo normal o seu uso com Urepan 600 (vulcanização por isocianato) [2][3]. Nos graus vulcanizáveis por peróxido e enxofre os plastificantes mais aconselhados para serem usados, mas em pequena quantidade, para facilitar o processamento e para baixar a dureza dos vulcanizados, são os ésteres de ácido ftálico e poliadipatos, como por exemplo, o dibutil ftalato e especialmente os plastificantes Ultramoll [3]. Em casos especiais os vulcanizados podem ser “amaciados”, utilizando amaciadores como o éter de dibenzilo, o que provocando uma diminuição das temperaturas de processamento, aumenta o tempo de segurança do composto nos processos de calandragem e moldação por injecção. Nos graus AU-P podem utilizar-se pequenas quantidades de ftalatos e poliadipatos para reduzir a dureza dos vulcanizados [4].

Os principais agentes de vulcanização para AU são os isocianatos e os peróxidos, enquanto que a vulcanização com enxofre, que é possível com alguns graus de AU, tem apenas uma pequena importância. Os graus AU-I são normalmente reticulados com diisocianato de tolueno (TDI), usando-se para produtos de elevada dureza uma maior concentração de TDI em conjunto com éter de dioxietil-hidroquinona. Os sais orgânicos de chumbo actuam como aceleradores. Embora, em princípio, se possam usar outros diisocianatos, eles não oferecem nenhuma vantagem relativamente ao TDI, tendo a maioria deles graves deficiências [2]. No Urepan 600 a quantidade de Rhenocure TT usada pode ser de 10 phr quando a formulação contém cargas em pequena quantidade e não contém coagente; se a formulação tiver grande quantidade de cargas mas igualmente sem coagente, deverá empregar-se uma quantidade de 12 phr de Rhenocure TT e se a formulação contiver “crosslink agent 30/10”, com ou sem cargas, a quantidade de Rhenocure TT pode variar de 8 a 60 phr [3].

Nota Importante [3]: Quando se usam quantidades de Rhenocure TT superiores a 8 phr, a parte excedentária, tem que ser complementada com uma quantidade de “crosslink agent 30/10”, complemento adicional de reacção, que é igual ao produto desse excesso de Rhenocure TT por 0,57. Se por exemplo a quantidade de Rhenocure TT for igual a 30 phr, a quantidade de “crosslink agent 30/10” a adicionar será igual a 12,5 phr [(30-8) . 0,75].

O TDI que é rapidamente disperso nos compostos, tem um tempo de armazenagem grande nestes compostos após misturaçao, e ainda dá origem a velocidades de vulcanização maiores. As propriedades físicas dos vulcanizados TDI são muito melhores dos que as dos vulcanizados de outros diisocianatos [2].

Na vulcanização por peróxido dos graus AU-P, só podem ser usados peróxidos estáveis para que se possa ter uma segurança de “scorch” suficiente para que não exista a possibilidade de pré-vulcanização, quer na fase de misturação quer nas fases seguintes de processamento. A maioria dos peróxidos comercialmente disponíveis são adequados para esta vulcanização. Podemos citar, por exemplo, o peróxido de dicumilo, o 2,5-bis-(tert.-butilperoxi)-2,5 dimetil hexano, o di-t-butil peróxido, o tert.-butilcumilperóxido e 1,4-bis-(tert.-butilperoxi isopropil) benzeno. Estes peróxidos são muito estáveis pelo que os compostos nos quais eles são utilizados têm excelente segurança ao longo de todo o processamento. O peróxido de dicumilo e o tert.-butilcumilperóxido conferem um cheiro característico ao vulcanizado, tendo o último vantagem para uso em vulcanizados transparentes. O 2,5-bis-(tert.-butilperoxi)-2,5 dimetil hexano e o 1,4-bis-(tert.-butil-peroxi isopropil) benzeno para além de serem peróxidos muito estáveis originam vulcanizados com muito pouco cheiro [3].Quando são necessários estados particulares de elevada vulcanização, temos que usar coactivadores especiais, como o trialilcianurato (TAC), que não afectam significativamente a “potlife” e a segurança do processo dos compostos [3].

As formulações com peróxido não podem ser “aceleradas”, e os compostos não devem conter enxofre, uma vez que este interfere com a vulcanização. O uso dos graus AU-P deve ser limitado aos processos de moldagem [3].

Os diferentes graus do elastómero de poliuretano Urepan, diferem consideravelmente no que diz respeito à formulação de compostos, comportamento no processo e propriedades dos vulcanizados [3]. Não existe qualquer dificuldade em atingir durezas de aproximadamente 80 Shore A com qualquer grau de Urepan nem, normalmente, qualquer dificuldade no seu processamento. A gama de dureza de 80 Shore A constitui uma linha de divisão entre por um lado o Urepan 600 vulcanizável com isocianato e os graus vulcanizáveis com enxofre e peróxido por outro. Por outras palavras, a dureza mais baixa que se pode obter com Urepan 600 é cerca de 75-80 Shore A, enquanto que aumentar a dureza dos vulcanizados baseados nos outros graus de Urepan além de 80 Shore A provoca limitações crescentes, simplesmente talvez, porque a viscosidade do composto será tão elevada que torna necessária a execução de um composto especial [3].


PROPRIEDADES DOS VULCANIZADOS DE POLIURETANO

As propriedades dos uretano-poliester (AU) dependem em grande parte do tipo de reticulações.

Em geral o poliuretano distingue-se pela excepcional resistência ao desgaste, pela elevada resistência à tracção (20 a 50 N/mm2) e pela elasticidade relativamente elevada em toda a gama de dureza. Vamos agora analisar mais em detalhe algumas propriedades [4].

Propriedades mecânicas

Os graus AU-I apresentam uma tensão de rotura muito elevada, podendo atingir cerca de 40 MPa, e uma dureza igualmente alta podendo esta atingir valores entre 70 a 99 Shore A. Os vulcanizados de AU-I também apresentam, mesmo a durezas elevadas, um relativo elevado grau de elasticidade, podendo atingir alongamentos na rotura de 500%. A resistência à abrasão é excelente e melhor do que a dos vulcanizados de qualquer outra borracha. Por outro lado a resistência à compressão a temperaturas elevadas é relativamente fraca, cerca de 25 a 40% após 22 horas a uma temperatura de 125°C. Apresentam igualmente elevados valores de resiliência (“rebound resilience”) para durezas de gama média com pequenas quantidades de cargas na formulação. Vulcanizados dos graus AU-P que são muito usados na gama de dureza de 60 a 80 Shore A, têm propriedades de tensão mais pobres e apresentam uma menor resistência à abrasão do que os vulcanizados dos graus AU-I, apresentando todavia um comportamento de resistência à compressão mais favorável, cerca de 5 a 15% após 22 horas a 70°C e cerca de 10 a 25% após 22 horas a 100°C. As vulcanizações com enxofre apresentam valores similares aos verificados para os graus AU-I.

Os graus AU-P apresentam uma limitada deformação por compressão e uma baixa resistência à rotura por tracção. Os vulcanizados com enxofre apresentam fraca elasticidade [2][3][4].

Resistência ao calor e ao envelhecimento

Todos os vulcanizados de AU suportam longas exposições a temperaturas da ordem de 75-90°C, sendo os melhores valores os apresentados por compostos que contêm negros de carbono em lugar das cargas brancas [3]. A melhor resistência ao calor é apresentada pelos graus AU-P.

De acordo com a sua natureza química, os vulcanizados de AU podem ser atacados por hidrólise em presença de água quente, vapor, ácidos ou bases, assim como por alguns lubrificantes, por calor, e particularmente por longas exposições aos climas tropicais [2][3].

Os vulcanizados dos graus AU-P resistentes à hidrólise, podem ser usados durante um ano a 65 °C [4].

A resistência ao envelhecimento, a resistência à intempérie e a resistência ao ozono dos vulcanizados de AU é excelente, uma vez que, os produtos de AU não são atacáveis nem pelo oxigénio nem pelo ozono. A intempérie tem um efeito negativo sobre as características mecânicas devido à humidade que provoca um ataque hidrolítico (hidrólise). Num clima muito quente e húmido, como o das regiões tropicais, a borracha de poliuretano pode ficar completamente destruída por hidrólise [2][3][4].

Devemos referir para esclarecimento, que o eventual manchamento do material por efeito da luz não tem qualquer influência nas características mecânicas.

Os vulcanizados de PU não devem ser usados quando se pretende um isolamento eléctrico [3].

Flexibilidade a baixa temperatura

Os vulcanizados de AU têm relativamente boas propriedades a baixa temperatura, estando as temperaturas de fragilidade dinâmica situadas entre -22 e -35 °C. Os vulcanizados por enxofre apresentam limitada flexibilidade a baixa temperatura [3][4].

A permeabilidade ao gás, ar ou azoto, é baixa e muito semelhante à apresentada pela borracha butílica (IIR), fornecendo o poliuretano de baixa dureza um valor de permeabilidade maior do que o poliuretano de alta dureza [3][4].

Resistência à hidrólise

Quando as condições de trabalho são caracterizadas por elevada humidade atmosférica, em conjunto com temperaturas ambiente elevadas ou imersão em meio aquoso, designadamente ácidos ou bases, devemos usar preferencialmente o Urepan 720, tipo AU, ou então, e fora dos poliuretanos baseados em éster, o Urepan 641. O Urepan 600 apresenta a menor resistência ao ataque por hidrólise, especialmente em compostos de baixa dureza [3].

Resistência ao inchamento

O AU apresenta um pequeno inchamento em solventes alifáticos tais como gasolina, óleos de lubrificação e muitas massas técnicas de lubrificação. O aumento de volume em solventes aromáticos é consideravelmente elevado [3]. Todavia, mesmo em contacto com aromáticos, os vulcanizados de poliuretano têm frequentemente comportamentos melhores do que muitos outros materiais elásticos [3]. Em muitos solventes clorados polares, assim como em ésteres, cetonas e éteres, os vulcanizados de AU sofrem um grande inchamento [3] mas, em contacto com estes solventes e com combustíveis de motor com elevadas octanas, os vulcanizados de AU comportam-se muito melhor do que os vulcanizados de muitas outras borrachas. Se vulcanizados de elevada dureza poderem ser admitidos em aplicações específicas, podem ser usados vulcanizados de AU-I de elevado TDI e de éter de dioxil-hidroquinona, visto que o grau de inchamento é inversamente proporcional ao módulo do vulcanizado [4].


APLICAÇÕES DO POLIURETANO

O poliuretano é muito utilizado sempre que é necessária uma elevada resistência ao desgaste em combinação, eventualmente, com resistência ao óleo mineral e ao ozono.

As suas formas esponjosas têm grande aplicação como isolamento térmico de paredes e telhados.

Os produtos feitos de AU são particularmente usados na indústria automóvel e de transporte, na indústria textil, indústria alimentar e engenharia mecânica. As aplicações típicas são vedantes, “shock absorbing” ou “damping members”, elementos de transmissão, juntas flexíveis e elásticas, suspensões e suportes com elevada resistência ao desgaste, diafragmas e revestimentos de rolos. Nestas aplicações, as características físicas e químicas são exploradas, nomeadamente uma combinação de boa resistência ao tempo e de resistência ao inchamento em solvente, boa resistência à abrasão, elasticidade mesmo a elevadas durezas, e boas propriedades a baixa temperatura. Todavia em todas as aplicações, temos que considerar a hidrólise potencial, a limitada resistência ao calor, e o elevado preço das borrachas [2][3][4].



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] - MORTON, M. - Rubber Technology, 2nd Edition, Van Nostrand Reinhold, New York, 1989.
[2] - NAGDI, KHAIRI, Manualle della Gomma, Tecniche Nuove, 1987.
[3] - MANUAL FOR THE RUBBER INDUSTRY, Development Section, Leverkusen, Bayer AG, 1993.
[4] - HOFMANN W. , Rubber Technology Handbook, Hanser, New York, 1989.


LINKS ÚTEIS

» Bayer (Vulkollan)
» Bayer (Urepan 600,601,640G,641,Rhenocure TT)
» Rhein Chemie (Stabaxol)
» Rhein Chemie (Addolink 30/10)
» Informação sobre o TDI
» Informação sobre o uretano
» Solvay Chemicals (Interox)
» Akzo Nobel (Perkadox e Trigonox)
» Atofina Chemical (Luperox)
» Rhein Chemie (Rhenofit Tac/s)
» TAC
» Informação sobre TAC
» Informação sobre TAIC
» Lanxess (Ultramoll III)
» Lanxess (Ultramoll IV)
» Momentive Performances Materials (Silopren)


:::


» Regressar ao topo da página