1.1 TIPOS DE ELASTOMEROS(BORRACHAS) E SUAS APLICAÇÃOES.
1.1.1 Nome usual: Borracha Natural
A borracha natural é o único elastômero extraído de fonte perene, a seringueira: Hevea brasiliensis. Todas as demais são borrachas sintéticas, obtidas a partir, em sua maioria, de derivados do petróleo. Seguem no quadro abaixo os tipos mais comuns de borracha natural. Além destes, existem muitos outros tipos disponíveis no mercado. A borracha natural é a mais elástica, chegando a atingir alongamento de 900% em relação ao comprimento inicial.
A flexibilidade e resiliência são outras propriedades características. Juntando à borracha natural uma boa percentagem de polibutadieno se consegue os
melhores valores de resiliência, que é a capacidade de devolver energia
mecânica recebida. A NR não resiste aos derivados de petróleo (solventes, óleos, combustíveis, lubrificantes) nem ao ozônio, à radiação solar (UV) e ao intemperismo (luz, variação de temperatura, gases, poeiras, umidade). A faixa de temperatura que o produto de borracha natural suporta vai de -
20°C a +70°C.
1.1.2 Nome usual: Estireno-Butadieno SBR
O Elastômero de SBR é sintético, mas é bastante parecido com a borracha natural, embora menos elástico, é mais homogêneo. A melhoria das propriedades físico-mecânicas é obtida com a adição de cargas e aditivos. O SBR é compatível com a maioria dos elastômeros, ou seja: mistura bem com outros tipos de borracha. O SBR não resiste aos derivados de petróleo, ozônio, radiação UV. A faixa de temperatura para uso normal vai de -5°C a +75°C.É a borracha mais consumida no mundo porque é utilizada na fabricação da maior parte de pneus, além de grande quantidade de artefatos para as mais variadas aplicações.
1.1.3 Nome usual: Polibutadieno BR
O polibutadieno é o elastômero mais resiliente, embora suas propriedades mecânicas sejam discretas. Adicionado à NR melhora a resiliência e viabiliza a vulcanização acima de 145°C sem que ocorra a decomposição da borracha natural. Não resiste os derivados de petróleo, ozônio e radiação UV (radiação solar). O BR melhora a resistência à abrasão, mas interfere na adesão diminuindo a adesão a metais.
1.1.4 Nome usual: Etileno Propileno EPDM
O EPDM é um elastômero sintético não resistente os derivados de petróleo, mas resistente a ozônio, intemperismo, radiação UV e temperaturas em condições de trabalho até 140°C. Faixa de temperatura de uso -20°C a +140°C.O EPDM é o elastômero com maior capacidade de incorporar cargas. A cura pode ser peroxídica (4 phr de peróxido puro ou
7,0 phr de peróxido 40%) ou com doadores de enxofre.
1.1.5 Nome usual: Borracha Butil
O elastômero butílico começou a ser produzido em 1941 durante a II Grande Guerra. Por apresentar alta impermeabilidade ao ar, passou a substituir a borracha natural nas câmaras de ar dos pneus. Tem baixa resistência mecânica, mas resiste a altas temperaturas. É compatível com EPDM. Pode ser curado com peróxido ou vulcanizado com doadores de enxofre. Apresenta baixo grau de insaturação, por isso sua vulcanização é difícil e exige um sistema fortemente reativo, já que seu índice de insaturação vai de 0,7 a 2,2%.
1.1.5.1 Nome usual: Borracha Bromobutil
A B. F. Goodrich foi a primeira empresa a comercializar a borracha sintética bromobutil, mas ficou inviável no mercado pelos custos de produção. Em 1971, a Polysar lançou no mercado a Bromobutyl X2 produzida em processo contínuo. A BIIR tem baixa permeabilidade ao ar, alta resistência ao ozônio, intemperismo e radiação UV. Não apresenta boa resistência aos derivados de petróleo.
1.1.5.2 Nome usual: Borracha Clorobutil
A borracha clorobutil foi lançada no mercado em 1960 pela Exxon Chemical Company. Ela contém em torno de 1,8% de cloro. Possui as mesmas propriedades das outras borrachas butílicas (IIR, BIIR) e pode
ser curada com peróxido ou vulcanizada com doadores de enxofre. Para absorver o cloro lábil, é recomendado incluir um phr de óxido de magnésio
na fórmula da composição.
1.1.6 Nome usual: Policloropreno (Neoprene/Baypren)
Há dois tipos básicos de policloroprenos:
Tipos de uso geral: industrializados por extrusão, calandragem, injeção, moldagem por compressão. caracterizam-se pela baixa cristalização;
Tipos adesivos: se caracterizam pela alta cristalização que simula elastômero curado.
Os policloroprenos resistem bem ao ozônio, intemperismo, radiação UV,
resistem regularmente os derivados de petróleo. Podem ser utilizados em ampla faixa de temperatura: -30°C a + 100°C.
1.1.7 Nome usual: Polietileno clorossulfonado (Hypalon)
Foi em 1952 que a E. I. Du Pont ofereceu ao mercado o Hypalon. Os teores de cloro variam entre 23% e 43%.
O Hypalon apresenta boas propriedades mecânicas e resistem bem ao intemperismo, ozônio e UV. É impermeável a gases, tem excelente flexibilidade e resistência à abrasão. Tem propriedades de auto extinção ao
ser afastado da chama. Por causa dos grupos sulfônicos, os cloros na cadeia polimérica são menos lábeis do que ocorre em outros polímeros
halogenados, por isso não desenvolve cor amarela ao ser exposto ao intemperismo. Contudo, o Hypalon apresenta um ponto fraco: é atacado por
vapor de água (a quente). O Hypalon 4085 (36% Cl2) resiste bem a óleos plastificantes aromáticos aquecidos a 100°C, a ácidos oxigenados (HNO3), a Hidrocarbonetos aromáticos (BTX) e álcoois. Pode ser curado de várias maneiras: aceleradores, Litargírio, Magnésio, Pentaeritritol.
1.1.8 Nome usual: Acrilonítrila-Butadieno Borracha Nitrílica
Durante muito tempo foi conhecido pelo nome Buna N. A família de elastômeros NBR é muito grande e pode ser vista de várias maneiras.
1.1.8.1 Nome usual: Borracha Nitrílica
Diferentes teores de Acrilonítrila (ACN): O teor de ACN responde pela resistência os derivados de petróleo e teor de Butadieno responde pela flexibilidade.
Baixo teor ACN<30% / Médio teor 30% >ACN <40% / Alto teor ACN>40%
1.1.8.2 Nome usual: Borracha Nitrílica Carboxilada
XNBR é um NBR Carboxilada que tem baixo teor de ACN e apresenta melhor resistência à abrasão do que os NBR normais
1.1.8.3 Nome usual: Borracha Nitrílica Hidrogenada
O elastômero nitrílico hidrogenado (HNBR), além da resistência a derivados de petróleo, intemperismo, radiação UV, também apresenta resistência a temperaturas elevadas (150°C).
1.1.8.4 Nome usual: Borracha Nitrílica/PVC
Os elastômeros nitrílicos são muito compatíveis com PVC e no mercado são comercializados vários tipos com porcentagens que variam de
20 a 50% PVC, apresenta boas propriedades mecânicas e resiste bem ao intemperismo, ozônio, tem excelente flexibilidade e resistência à abrasão.
1.1.9 Nome usual: Fluoroelastômeros Viton/Fluorel
1.1.9.1 Nome usual: Tetrafluoretileno Viton / Fluorel
Os Tetrafluoretileno são especiais por apresentarem excepcional desempenho frente a severas condições de uso. Resistem os derivados de petróleo, temperaturas elevadas (200°C), meio agressivo (ácido). Não curados, são solúveis em ésteres e cetonas. Os agentes de cura normalmente vêm incorporados ao elastômero. Temperatura de cura:
170/180°C e pós-cura: 200°C (de 1 a 72 horas) conforme o caso. A pós- cura é importante porque, além de eliminar resíduos da reação, alivia tensões internas do produto, aprimorando suas propriedades para melhor desempenho em sua utilização. Faixa de temperatura: -40°C a +200°C.
1.1.9.2 Nome usual: Tetrafluoretileno AFLAS / BRE TM
TFE / P é um copolímero de Tetrafluoretileno e Propileno com um teor em flúor de app. 54%. Este material é único devido à sua resistência a produtos de petróleo, vapor e ésteres de fosfato. Em alguns aspectos, exibe propriedades de compatibilidade de meios semelhantes a etileno Propileno e fluoro carbono. A resistência do conjunto de compressão a altas temperaturas é inferior aos fluorocarbonetos padrão. As temperaturas de serviço são de -5 ° C a + 204 ° C (+ 400 ° F). O TFE / P proporciona resistência química melhorada a um amplo espectro de fluidos automotivos e aditivos. É resistente a óleos de motor de todos os tipos, refrigerantes de motor com alto nível de inibidores de ferrugem, lubrificantes de engrenagens de pressão extrema (EP), fluidos de transmissão e direção hidráulica e todos os tipos de fluidos de freio incluindo DOT 3, óleo mineral e óleo de silicone. TFE / P é ideal para meios de transferência de calor, aminas, ácidos e bases, bem como água quente e vapor até + 170 ° C (+
340 ° F)
1.1.9.3 Nome usual: Perfluorelastômero KALREZ/TECNOFLON
Os Perfluorelastômero são os que apresentam o melhor desempenho dentre todos os elastômeros. São resistentes a praticamente todas as classes de produtos químicos. Alguns tipos oferecem resistência ao calor, superior a 300°C, o que faz do material ideal para vedações em ambientes muito agressivos. Os tipos disponíveis de foram especialmente desenvolvidos para atender aos mais rigorosos requisitos das indústrias de semicondutores, petróleo & gás e processamento de produtos químicos.
1.1.10 Nome usual: Etileno Acrilato (Vamac)
Os elastómeros de etileno acrilato (AEM) são copolímeros de etileno e acrilato. Os principais graus dos polímeros AEM são baseados ou em dipolímeros de etileno e de metilacrilato que usam vulcanizações com peróxidos e não necessitam normalmente de pós- vulcanização, ou em terpolímeros de etileno, metilacrilato usando neste caso uma vulcanização, normalmente efetuada em duas etapas, uma inicial em prensa e uma longa pós-vulcanização em estufa. Os vulcanizados de terpolímeros de AEM com pós-vulcanização apresentam, normalmente, melhores propriedades do que os dipolímeros de AEM não pós-vulcanizados. Podendo referir no primeiro grupo o Vamac DP (alto teor em etileno e médio em metilacrilato) e no segundo grupo o Vamac G (alto teor em etileno e médio em metilacrilato) que é o AEM mais vendido pela Dupont na Europa e o Vamac GLS (baixo teor em etileno e alto em metilacrilato).
1.1.10 Nome usual: Poliacrilato (Borracha Poliacrílica)
Os polímeros de Poliacrilato são classificados como elastómeros resistentes a elevadas temperaturas e aos óleos. As borrachas ACM começaram a ser desenvolvidas no início da década de quarenta do século passado nos Estados Unidos da América. Os primeiros polímeros de Poliacrilato foram comercializados em 1947 pela BF Goodrich Chemical com o nome de Hycar PA e Hycar PA-21, sendo este último o que mereceu maior atenção e, assim, os seguintes desenvolvimentos foram nele baseados. Os Poliacrilato são hoje usados em várias aplicações, onde a resistência ao calor e ao óleo são críticas, havendo uma grande quantidade de graus disponíveis para as mais diversas e exigentes aplicações.
1.2 NORMAS E CLASSIFICAÇÕES.
Algumas organizações internacionais voltadas à normalização através
Da qual se torna possível o controle de qualidade:
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABTB – Associação Brasileira de Tecnologia da Borracha
ANSI – American National Standard Institute (www.ansi.org), Instituto
ASTM – American Society for Testing and Materials (www.astm.org), Associação Americana de Testes e Materiais;
DIN – Deutches Institut fur Normung (www.din.de), Instituto Alemão
Para Normatização;
FDA – Food and Drugs Administration (www.fda.gov), Administração de Alimentos e Drogas;
ISO – International Organization for Standardization (www.iso.org),
Organização Internacional para Padronização.
JIS – Japanese Industrial Standard (www.jsa.or.jp), Associação
Japonesa de Padrões.
SAE – Society of Automotive Engineers (www.sae.org), Sociedade de
Engenheiros Automotivos;
Para se fazer o controle de qualidade, é necessário que previamente sejam estabelecidos os requisitos mínimos exigidos do produto. Para isto,
existe a norma ASTM D 2000, que atribui a cada tipo de elastômero códigos
específicos, que podem ser previamente combinados e exigidos posteriormente.
Códigos ASTM D 2000 Elastômeros especificados
AA....................NR, SBR, SSBR, IIR, BR, Regenerado
AK....................Polissulfeto
BA ....................EPDM, Butil
BC.....................CR – Policloropreno
BE.....................CR – Policloropreno
BF.....................NBR
BG ....................NBR, PU
BK ....................NBR e Polissulfeto
CA ....................EPDM
CE.....................Hypalon
CH ....................NBR, Epicloridrina
DA....................EPDM
DF.....................Poliacrílica
DH....................Poliacrílica
FC.....................Silicone
FE .....................Silicone
FK.....................Fluorsilicone
GE.....................Silicones
HK....................Fluoroelastômeros
As siglas da ASTM D 2000 para os silicones são FC, FE, GE e FK
para os fluorsilicones. Para fins de facilitar a elaboração de um código de especificação para elastômeros de silicone, vejamos o seguinte exemplo:
ASTM D 2000 M 2 FC 508 A19 B37 EA14 Z
M – Sufixo que indica a utilização de unidades SI (Sistema Internacional de Unidades).
2 – Grau de exigência mais severa já que os graus 3 e 4 são mais tolerantes.
FC – Elastômero de silicone comum.
5 – Dureza 50 +/-5 Shore A, ou seja, mínimo de 45 Shore A e máximo de 55 Shore A.
08 – Tensão de ruptura mínima de 8 MPa ou aproximadamente 80 kgf/cm2. Alongamento na ruptura mínima de 500%.
A19 – Envelhecimento acelerado a 225°C durante 70 horas
– variação da dureza: +10 Shore A no máximo;
– variação da tensão de ruptura: -40% máximo;
– variação do alongamento na ruptura: -40% no máximo.
B37 – Deformação permanente à compressão a 175°C durante 22 Horas – DPC máxima: 40%.
EA14 – Resistência à água (100°C durante 70 horas)
– variação da dureza: +/-5 Shore A;
– variação de volume: +/-5%.
Z – Requisito especial que pode ser cor, desempenho em condições.