Como Formular Borracha ?

Como Formular Borracha ?

::: Por Manuel Morato Gomes

SOBRE FORMULAÇÃO DE BORRACHA

Para fazermos uma formulação de borracha precisamos conhecer perfeitamente qual a aplicação do artefacto de borracha que pretendemos produzir. Esse conhecimento pode ser adquirido:

1 - com base na especificação técnica detalhada fornecida pelo cliente, seja dele próprio, seja baseada na Norma ASTM 2000 ou noutra Norma similar;
2 - com base em indicações exactas fornecidas pelo cliente as quais devem referir qual o tipo de trabalho que o artefacto de borracha vai executar e em que condições o faz, ou seja:

a) se vai estar em contacto com algum óleo, massa de lubrificação ou produto químico puro ou em solução, e neste último caso, qual a respectiva concentração;
b) qual a temperatura normal de trabalho e qual o valor que essa temperatura pode atingir em “picos” ocasionais;
c) se vai trabalhar à tracção, à compressão ou à flexão;
d) se é necessária resistência à abrasão e qual o seu grau de exigência;
e) se é necessária resistência ao ozono e qual as condições do ensaio;
f) se é necessária resistência à chama e qual o grau de exigência;
g) qual a dureza pretendida;
h) se necessita ser alimentar ou não;
i) qual a cor desejada;
j) qualquer outra indicação suplementar de importância;

Só após sabermos todos estes dados, estamos em condições de iniciar a “construção” da respectiva formulação de borracha. A escolha do(s) polímero(s) base é, portanto, a primeira etape da criação de uma formulação de borracha podendo para tal usar-se a “Norma ASTM D 2000” ou a “tabela de resistência a óleo e ao calor das borrachas” referida na “Introdução aos Polímeros” deste sítio.

» Norma ASTM D 2000

» Tabela de Resistência a Óleo e ao Calor das Borrachas

Podemos também consultar, por exemplo:

» Tabela de Resistência das Borrachas a Diferentes Factores

Podemos igualmente usar qualquer outro documento que relacione as variações das propriedades físicas dos diferentes polímeros com a temperatura de utilização e com a presença de diferentes agentes químicos puros e/ou em solução.

A segunda etape consistirá na escolha das cargas (negros de carbono e/ou cargas brancas), plastificantes, auxiliares de processamento e corantes a usar, e na definição da respectiva quantidade.

» Negros de Carbono

» Cargas Brancas

» Auxiliares de Processamento

A primeira decisão na escolha das cargas é genérica (negro de carbono ou cargas brancas) e tem unicamente relação com a cor do produto que pretendemos produzir. Esta primeira escolha é depois pormenorizada em função das propriedades físicas pretendidas. Na “construção” de uma formulação de borracha a quantidade de carga a usar é limitada pela dificuldade de processamento da mistura de borracha e pela dureza pretendida. O cálculo teórico da dureza de uma mistura de borracha é feito tendo como base a dureza base do polímero (dureza obtida vulcanizando o polímero sem a adição de qualquer carga) como indicado na tabela I, adicionada do aumento de dureza resultante do tipo e quantidade de carga(s) utilizada(s) e diminuída da dureza correspondente à quantidade de plastificante utilizada.

Tabela I - Alguns exemplos de dureza base de Polímeros e quantidades aproximadas para aumento de 1 ponto Shore A (N 330, Caulino e Carbonato de Cálcio) e para diminuição de 1 ponto Shore A (Plastificante)

Na tabela II, e a título indicativo, apresentamos a equivalência aproximada entre um phr de 31,5 de negro de carbono N 550, quantidade necessária para um aumento de 15 pontos de dureza Shore A em formulações baseadas em vários polímeros, e outros negros de carbono.

Tabela II- Equivalência entre um phr de 31,5 de N 550 e outros Negros de Carbono

Os plastificantes, atendendo á sua constituição química que, por sua vez, é função da sua origem, podem ser classificados como:

a) plastificantes de origem mineral como óleo, vaselinas, parafinas, resinas de cumarona, todos obtidos a partir do petróleo;
b) plastificantes de origem animal como massas de lubrificação extraídas de alguns óleos e massas de lubrificação animais;
c) plastificante de origem vegetal como as resinas de pinheiro;
d) plastificante de síntese que são produtos da indústria química, líquidos ou resinosos, como por exemplo o dioctil ftalato (DOP).

Ainda relativamente aos plastificantes, devemos referir que servem basicamente para regular a consistência da mistura por forma a suportar as operações posteriores, para obter vulcanizados de baixa dureza apesar da presença de cargas (negros de carbono ou cargas brancas) ou servem ainda para facilitar a incorporação das cargas.

Podemos incluir na mesma categoria, embora não sejam própriamente plastificantes mas uma vez que também facilitam a obtenção das misturas, os regenerados e os factices. Os regenerados modificam a consistência das misturas e facilitam a extrusão e a calandragem enquanto que os factices, produtos obtidos por reacção do enxofre com alguns óleos vegetais, diminuem a consistência da mistura, diminuem o nervo da borracha, e permitem obter por extrusão ou por calandragem superfícies mais lisas.

A terceira etape da definiçao da formulação é dedicada à escolha dos antioxidantes e antiozonantes ou qualquer outro protector julgado necessário, como por exemplo, um agente anti-chama.

» Antioxidantes e Antiozonantes

A quarta etape terá por finalidade a escolha do sistema de vulcanização. Se pretendermos obter produtos vulcanizados de estrutura celular, devemos igualmente considerar a escolha do agente de expansão, escolha que é sempre feita considerando o tipo de vulcanização usada, a temperatura a que a mesma se realiza e o tipo de célula pretendida. A escolha do sistema de vulcanização é uma das fases mais importantes e decisivas para a obtenção das propriedades desejadas, nomeadamente as propriedades que têm relação com a resistência ao envelhecimento.

» Introdução à Vulcanização

» Vulcanização com Enxofre

» Vulcanização sem Enxofre

Uma vez construída a formulação é necessário olhar com atenção para a fase de misturação, fase esta de grande importância para a obtenção das diferentes propriedades, incluindo, obviamente, o grau de uniformidade da mistura. Precisamos de decidir se vamos realizar a misturação numa única fase ou em duas, qual o “factor de enchimento” que vamos utilizar para o misturador interno, qual a rotação ou rotações que usaremos durante a misturação, qual a ordem de incorporação dos diferentes constituintes da mistura e qual a temperatura e/ou potência de descarga mais aconselhável, ou seja, precisamos de definir o “ciclo de misturação”.

Os ensaios a realizar no laboratório só se devem iniciar, algumas horas após ter terminado a misturação. Se a formulação cumprir todos os requisitos exigidos para as diferentes propriedades, devemos então proceder à realização de um ensaio de produção, usando as mesmas máquinas que as normalmente utilizadas para a obtenção de artefactos de borrachas semelhantes ao que pretendemos produzir. A realização do ensaio de produção deve ser totalmente acompanhada pelo responsável do desenvolvimento e inovação da empresa para que sejam perfeitamente detectadas todas as falhas existentes e, assim, as mesmas possam ser analisadas e corrigidas.

:::

» Regressar ao topo da página