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Introdução
Existem diversas espécies árvore silvestre capaz de produzir látex, porem a que
produzia a borracha mais pura e elástica e também, em maior abundância era nativa da
bacia amazônica, conhecida como seringueira ( Hevea brasiliensis ).
Contudo, não era no Brasil que a comercialização da borracha se realizava com
melhores resultados. Assim, o cultivo das árvores produtoras de borracha foi para o
Sudeste Asiático. Malásia, Ceilão, Sumatra, Java e Cochinchina tornaram-se imensos
campos de investimento, vinculando essas colônias mais estreitamente a suas
metrópoles imperiais. Logo abundante e barata, a borracha passou a ter milhares de
aplicações. Seu custo reduzido constituía em fator importante na emergência de um
mercado de massa para as indústrias e principalmente para os automóveis.
Apesar da invenção dos elastômeros sintéticos, a borracha natural, ainda indispensável
para certos fins industriais, continuou representando cerca de um terço do mercado
mundial. Outros países tropicais, sobretudo a Índia e a china, além do Brasil, ansiosos
por suprir suas indústrias em expansão com matérias-primas de produção doméstica e
ainda pobremente dotados do petróleo necessário à manufatura dos elastômeros
sintéticos, intensificaram o desenvolvimento de plantações de árvores produtoras de
borracha.
Por volta de 1840 um americano chamado Charles Goodyear, ampliara muitíssimo as
aplicações da borracha graças à descoberta da possibilidade de ela ser estabilizada
quimicamente com a mistura de enxofre em presença de calor (processo conhecido
como vulcanização). A borracha logo se tornou o material preferido para a confecção de
gaxetas para máquinas a vapor. Assim, essa matéria-prima obscuramente obtida
acompanhou o ferro e o aço onde quer que se instalassem máquinas industriais, bombas
de minas e ferrovias. A borracha também era essencial nas correias e tubos de máquinas,
assim como nos pára-choques entre os vagões das composições ferroviárias.
Exploração
A coleta de látex da seringueira é feita por meio da sangria, iniciada quando o tronco
atinge o perímetro de 45 cm, medindo a uma distância de 1,2 metros acima do solo. A
sangria consiste numa incisão feita com uma faca especial no tronco da árvore. Essa
incisão não deve ultrapassar o líber, onde se localiza os vasos lactíferos de modo a não
ferir o câmbio, responsável pelo crescimento radial do tronco. O látex que escoa do
corte feito no painel de sangria desce pelo canal vertical e, por meio a uma bica
metálica, é recolhido em uma tigela fixa ao tronco por um suporte de arame. O
procedimento de sangria mais utilizado é o de corte em meio espiral, em dias
alternados.
Depois de coletado, o látex é colocado em recipientes geralmente de plástico, em
tambores de 200 litros ou em caminhões-tanques, e são acrescentados, de acordo com a
destinação de material, como por exemplo: transporte, local de beneficiamento e etc.,
até a destinação do látex propriamente dita, ou seja, centrifugação ou transformação em borracha seca.
O látex in natura, ou de campo, tem uma composição variável, podendo-se admitir
como referência um teor médio de 35% de sólidos totais, nos quais estão incluídos: 33%
de borracha seca. Um subproduto da coleta de látex é a borracha espontaneamente
coagulada nas árvores e nas tigelas.
Ambas as formas de coleta são vendidas a usinas de beneficiamento.
Beneficiamento de borracha.
A borracha chega à usina de beneficiamento de duas formas distintas:
- Forma líquida: O beneficiamento do látex in natura, preservado na forma
líquida, após a homogeneização, se dá através de uma centrífuga, que separa a
parte cremosa do soro. A parte cremosa constitui o látex concentrado, enquanto
o soro, ou o látex desnatado é segregado e tratado para recuperação da borracha residual.
- Forma sólida (coágulo); A borracha chega a usina de beneficiamento em sua
maior parte na forma de coágulos de látex, que se formam nas tigelas. Esses
coágulos são utilizados para a produção de borracha sólida, uma parcela menor
é tratada para permanecer na forma líquida, dando aplicação ao látex
Os vulcanizados de borracha natural possuem propriedades com valores muito
interessantes do ponto de vista tecnológico, especialmente boa resistência à tração
combinada com uma boa elasticidade, boa resistência ao calor (80 – 90 °C), boa
flexibilidade a baixas temperaturas até cerca de -55 °C e excelentes propriedades
dinâmicas exibidas durante solicitações cíclicas. Apresenta alta permeabilidade ao gás,
resistência limitada ao envelhecimento. Não é resistente a agentes oxidantes como, por
exemplo, o ácido nítrico, a óleos minerais e a hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos.
No entanto, devido à grande proliferação, melhoramento, inovação e especialização das
borrachas sintéticas , a borracha natural tem vindo a ser gradualmente substituída,
especialmente em peças técnicas com necessidades de resistência ao calor, ao
envelhecimento e ao aumento de volume em contato com líquidos. Não obstante, ainda
satisfaz cerca de um terço da necessidade mundial de borracha, graças à indústria de
pneus. A borracha natural é bastante usada para a fabricação de apoios de borracha , sendo
as principais razões para este êxito as seguintes:
- Excelente resistência à fadiga e à propagação de fendas;
- Elevada resiliência;
- Reduzida histerese;
- Aderência eficaz aos metais.
CONSTITUINTE PERCENTAGEM Umidade 0.3 - 1. Extrato de acetona 1.5 - 4. Proteínas 2.0 - 3. Cinzas 0.2 - 0. Borracha (hidrocarboneto) 91.0 - 96.
Borracha de Poliisopreno (IR)
SOBRE A BORRACHA DE ISOPRENO
A borracha de isopreno ou poliisopreno é uma borracha natural sintética, ou seja, é
um cis-1,4-poliisopreno obtido sinteticamente. A característica técnica do produto
sintético depende da percentagem de 1,4 cis , sendo tanto mais parecida com a borracha
natural quanto mais cis contém.
Como a estrutura química é quase similar à da borracha natural (os espectros infravermelhos são quase iguais), o campo de aplicação da IR é semelhante ao da borracha natural, embora a borracha sintética IR seja bastante mais pura. A maior parte da borracha de isopreno é formulada juntamente com borracha natural (NR) ou borracha de estireno butadieno (SBR), necessitando todavia de uma quantidade de aceleradores superior à da borracha natural. As primeiras tentativas na pesquisa de borrachas sintéticas , tinham por finalidade obter uma borracha sintética semelhante à borracha natural, usando o isopreno como material de partida [F. Hofman, 1909]. Em 1954 Goodrich foi bem sucedido na síntese de cis -1,4-poliisopreno (IR), a então chamada “borracha natural sintética” usando os agentes catalíticos de Ziegler-Natta (Carlos Ziegler e Júlio Natta), tetracloreto de titânio e trialquil-alumínio. Pouco depois Firestone descobriu a marcha para a síntese de IR usando lítio finamente disperso e alquil-lítio como agentes catalíticos, o que já tinha sido proposto por C.D. Harries em 1917. A produção em grande escala de borracha de isopreno (IR) utilizando lítio foi inicializada em 1960 pela Shell mas foi somente comercializada em 1962 pela Goodyear. SOBRE A BORRACHA DE BUTADIENO ESTIRENO A borracha de butadieno estireno, SBR , é sem dúvida a borracha sintética mais difundida no mundo. Foi elaborada primeiro na Alemanha na década de 1930 com o nome de Buna S e posteriormente estudada nos Estados Unidos durante a 2ª guerra mundial com a denominação de GRS (Government Rubber-Styrene), sendo esta denominação posteriormente substituída por SBR. O produto alemão era, na altura, de difícil processamento. O butadieno (CH2=CH-CH=CH2) e o estireno (C6H5-CH=CH2) são os monómeros de base para a produção de SBR, sendo o conteúdo de estireno de cerca de 23,5% , havendo todavia graus de SBR com teor de estireno de 40 a 85%. À medida que aumenta o teor de estireno, o produto da polimerização (SBR) assume mais a característica de produto termoplástico, pelo que este tipo se usa sempre combinado com SBR normal, obtendo-se, assim, maior facilidade de trabalho. A maior parte do SBR, cerca de 85 a 90%, é polimerizado por emulsão , sendo os restantes 10 a 15% polimerizados em solução. Em função da temperatura de polimerização, a borracha obtida é classificada de “ hot rubber ” se a temperatura de polimerização é de cerca de 55 °C e de “ cold rubber ” se a temperatura de polimerização se situa entre 5-10 °C, possuindo esta última melhores características de laboração. Considerando o tipo de estabilizadores usados na polimerização, o SBR é classificado de SBR manchante ( staining ) e SBR não manchante ( non-staining ). Existe também o SBR extendido com óleo ( oil extended SBR ), sendo o mais vulgar o que contém 25 a 50 partes em peso de plastificante sobre 100 partes de borracha, sendo este tipo de SBR o de mais fácil processamento. Os óleos usados podem ser aromático ou nafténico; o óleo parafínico não é utilizado porque não é suficientemente solúvel no SBR. Os tipos mais conhecidos de SBR extendido com óleo são o SBR 1712 (escuro) e o SBR 1778 (claro).
das borrachas EPT (terpolímero de etileno e propileno), a borracha de policloropreno continuou a ser bastante usada devido à boa combinação de propriedades e processibilidade apresentada. A DuPont foi durante várias décadas o primeiro e único produtor da borracha de policloropreno. Introduziu no mercado uma grande variedade de diferentes tipos para satisfazer as diferentes necessidades da indústria.
FAMÍLIAS DE NEOPRENE A primeira divisão das borrachas de Neoprene foi feita considerando o grupo destinado ao fabrico de adesivos e o grupo para aplicação geral na indústria, subdividido este último em três famílias, a família G, a família W e a família T. Dentro da família G , os graus mais típicos são o Neoprene GN com pouca estabilidade enquanto matéria-prima pelo que não aguenta muito tempo de stock nessa situação, o Neoprene GNA e o Neoprene GT, estes com melhor resistência à cristalização, embora pequena. Os Neoprenes da família W possuem melhor estabilidade de armazenagem e maior resistência à cristalização, fruto da modificação com mercaptano sofrida durante a sua produção, ou seja, durante a polimerização. Têm também uma distribuição mais uniforme do peso molecular e necessitam normalmente de aceleradores orgânicos para que a vulcanização seja razoavelmente rápida. Os graus mais típicos na família W, são o Neoprene W, o Neoprene WHV e o Neoprene WK. O Neoprene WRT é o mais resistente à cristalização. Na família T , podemos citar o Neoprene TW e o Neoprene TRT, ambos semelhantes ao Neoprene tipo W e contendo uma fracção de polímero gel para melhorar o seu comportamento. São resistentes à cristalização e necessitam de aceleradores orgânicos. Apresentam muito pouco nervo e uma baixa contracção. Para mais fácil comparação, podemos resumir as características da borracha (matéria- prima) e dos vulcanizados obtidos de cada uma das família anteriormente referidas, tipo G, tipo W e tipo T, na tabela seguinte.
Tabela I - Características das famílias de Neoprene TIPOS G TIPOS W Matéria-prima
TIPOS T
Estabilidade de armazenamento limitada
Excelente estabilidade de armazenagem
Excelente estabilidade de armazenagem Peptizável em vários graus Não peptizável Muito pouco nervo Vulcanização rápida mas processamento seguro
A melhor performance de extrusão e calandragem Não necessita de aceleradores Vulcanizados Melhor resistência ao rasgamento
Melhor Compression Set Propriedades semelhantes ao tipo W Melhor resistência à flexão Melhor resistência ao envelhecimento por aquecimento Melhor resiliência
CRISTALIZAÇÃO DO POLICLOROPRENO A borracha de policloropreno tem uma tendência acentuada para a cristalização. Este processo baseia-se na tendência à formação de cristais na macromolécula e manifesta-se por um endurecimento mais ou menos forte durante a conservação da borracha, da mistura crua ou do vulcanizado à temperatura ambiente e sobretudo a baixa temperatura. A tendência à cristalização é maior na borracha ainda não trabalhada, podendo ser diminuída com a introdução de plastificantes ou resinas adequadas. O endurecimento provocado pela cristalização só é uma vantagem para a fabricação de colas de contacto, preferindo-se, neste caso, os graus com forte tendência à cristalização. A cristalização é uma propriedade inerente às borrachas de policloropreno, embora uns tipos cristalizem mais rapidamente do que outros. À medida que a cristalização se desenvolve, ocorre uma pequena diminuição de volume, e o provete sob tensão tende a relaxar e a alongar na direcção da tensão. A cristalização não tem lugar a altas temperaturas porque as forças de orientação são dominadas pelo movimento molecular vigoroso. A cristalização é um fenómeno completamente reversível, bastando aquecer um provete cristalizado a uma temperatura superior àquela á qual ocorreu a cristalização para que esta desapareça e o provete readquira a sua macieza e flexibilidade.
PROPRIEDADES Os vulcanizados obtidos com base em borracha de policloropreno apresentam boa resistência à intempérie, ao ozono, ao envelhecimento e aos agentes químicos. Apresentam, ainda, boas características mecânicas e uma boa elasticidade a temperaturas baixas da ordem dos -40 °C, para além de serem muito pouco inflamáveis e apresentarem uma boa resistência a temperaturas da ordem dos 100 °C ou, por breves períodos, de 120 °C. A permeabilidade ao gás é muito inferior à da NR, IR e SBR aproximando-se da permeabilidade das borrachas de acrilonitrilo butadieno (NBR). No tocante à resistência química, os vulcanizados de policloropreno apresentam uma boa resistência química aos óleos parafínicos, uma média resistência química aos óleos nafténicos e hidrocarbonetos alifáticos e uma fraca resistência aos hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos clorados e solventes polares.
SOBRE A BORRACHA DE POLIBUTADIENO A borracha de polibutadieno também chamada simplesmente de borracha de butadieno , é predominantemente baseada no cis-1,4 polibutadieno. A estrutura do polibutadieno [-CH2-CH=CH-CH (^) 2-] (^) n obtido a partir do 1,3 butadieno (CH2=CH- CH=CH2) indica que, preferencialmente, se dá a adição-1,4 sendo de realçar que a cadeia carbonada possui, ainda, uma ligação dupla.
O polibutadieno é um homopolímero de butadieno, C4H (^) 6, e é obtido por polimerização por solução, a mais vulgar. Pode também ser polimerizado por emulsão. O polibutadieno polimeriza por adição, quer a forma vinilo 1,2 quer a forma trans-1,4 ou cis-1,4. A fig.1 mostra as cinco formas segundo as quais a unidade de butadieno se pode juntar à cadeia do polímero.
Os graus puros de cis-1,4 BR conferem aos vulcanizados uma melhor resistência à abrasão mas pobre tracção quando molhados (wet traction). À medida que o conteúdo em vinilo-1,2 aumenta, a resistência do polibutadieno à abrasão piora e a tracção quando molhado melhora, pelo que, para aplicações concretas é necessário encontrar um compromisso. Com a excepção da borracha natural epoxidada (ENR), a resistência à abrasão é ganha, em regra geral, à custa da tracção quando molhado (wet traction). Pela dificuldade de processamento, nomeadamente nos moinhos de rolos, e para que algumas propriedades dos vulcanizados baseados em BR possam atingir níveis elevados, a borracha de polibutadieno é sobretudo usada em misturas com NR ou SBR, conforme já referido. Estas misturas permitem incorporar maiores quantidades de negro de carbono (negro de fumo) e de óleo, e proporcionam a obtenção de maior velocidade de extrusão, maior tensão de rotura e melhor flexibilidade a baixa temperatura.
MISTURAS de BR com NR, SBR, IR, CR, ou NBR As vantagens do uso de misturas de borracha de polibutadieno ( BR ) com borracha natural ( NR ), com borracha de butadieno estireno ( SBR ), com borracha de isopreno ( IR ) e, se necessário também com borracha de policloropreno ( CR ) ou de acrilonitrilo butadieno ( NBR ), dividem-se em vantagens no processo de fabrico e melhoria nas propriedades dos vulcanizados. Vantagens no processo de fabrico :
- maior velocidade de extrusão;
- maior estabilidade dimensional;
- maior fluxo durante a moldação;
- maior resistência à reversão;
- maior possibilidade de aumentar a quantidade de negro de carbono e óleo;
- redução da adesão aos rolos dos misturadores abertos nos compostos de CR. Melhoria nas propriedades dos vulcanizados :
- maior resistência à abrasão;
- melhores propriedades elásticas;
- maior resistência à fadiga por flexão;
- maior flexibilidade a baixas temperaturas;
- maior resistência ao envelhecimento. Aplicação Piso de pneus, solas, correias transportadoras e de transmissão, revestimento de rolos e outras aplicações que necessitem de um composto com resistência à reversão.
