aula de noções sobre borrachas
Post on 17-Jul-2015
131 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
NOES SOBRE BORRACHASJos Augusto Marcondes Agnelli
Junho de 2008
POLMEROS POLMEROSClasse de Materiais que na sua forma final de utilizao gera como produtos:
STICOS PL
Termoplsticos Termofixos ou Termorrgidos
FIBRAS POLIMRICAS BORRACHAS (ou ELASTMEROS) ESPUMAS TINTAS ADESIVOS
ESTATSTICA APROXIMADA SOBRE O CONSUMO ESTATSTICA MUNDIAL DOS POLMEROS, DIVIDIDOS EM CLASSES POLMEROS,61 % TERMOPLSTICOS (86%) 52,5 % Termoplsticos Convencionais 2,0 % Especiais 6,5 % Termoplsticos de Engenharia 10 % TERMOFIXOS (14%) FIBRAS POLIMRICAS: 13 % 7 % BORRACHA NATURAL (43,7) BORRACHAS: 16 % BORRACHAS 9 % BORRACHAS SINTTICAS (56,3%)
PLSTICOS: 71%
Borracha Natural no Brasil
Produo Brasileira de Borracha Natural
MG GO OUTROS
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
2% 1% 7%
SEPARAO POR ESTADO
SP
MT
BA ES MG GO
OUTROS
BORRACHAS OU ELASTMEROS Borrachas ou Elastmeros so materiais polimricos que exibem elasticidade em longas faixas de deformao, na temperatura ambiente. As Borrachas Tradicionais so Borrachas Vulcanizadas que possuem poucas ligaes cruzadas. responsveis As ligaes cruzadas so pelo comportamento elstico
caracterstico destes polmeros.
Tipo das cadeias polimricas das Borrachas VulcanizadasAs ligaes cruzadas so ligaes qumicas primrias, do tipo covalente, interligando diferentes cadeias polimricas, de forma a impedir o deslizamento de umas em relao s outras
cadeias com poucas ligaes cruzadas: Borrachas Vulcanizadas
VulcanizaoS S
S
S
Estabilidade dimensional ao moldado
BORRACHAS TERMOPLSTICAS - TRAs Borrachas Termoplsticas ou Elastmeros Termoplsticos (como por exemplo, Copolmeros em bloco SBS, SEBS e SIS, Elastmeros poliolefnicos e o Elastmero comercial denominado Santoprene) apresentam caractersticas elastomricas mesmo no sendo vulcanizadas, isto , mesmo sendo
estruturalmente termoplsticos.
Tipos de cadeias polimricas dos Elastmeros Termoplsticos Cadeias lineares(macromolculas polimricas lineares)
ou
Cadeias ramificadas(macromolculas polimricas ramificadas)
BORRACHAS OU ELASTMEROS
Existem muitos tipos de Borrachas. Antes de escolher a(s) borracha(s) adequada(s) deve-se conhecer os requisitos da aplicao final. Para auxiliar nesta escolha, pela ASTM, as borrachas so classificadas em trs classes principais
BORRACHAS OU ELASTMEROS1.Utilizao geral (R): para servios onde no necessria a resistncia especfica ao de hidrocarbonetos (derivados de petrleo). Exemplos: borracha natural (NR); poliisopreno (IR); copolmero butadieno-estireno (SBR); polibutadieno (BR); butlica (IIR); bromobutlica (BIIR); clorobutlica (CIIR); elastmero etileno-propileno (EPR); elastmero etileno-propileno-monmero dinico (EPDM); borrachas termoplsticas (TR), olefnicas e estirnicas.
Segmentao do Mercado em 2005
BORRACHA NATURAL - NRArtefatos Leves 25%
Pneus e Bandas 75%
Segmentao do Mercado em 2005
SBRArtefatos Tcnicos 7% Autopeas 4% Adesivos e selantes 1% Alimentos 1%
Calados 16%
Pneus e Bandas 71%
Segmentao do Mercado em 2005
BRArtefatos Tcnicos 2% Modificao de Plsticos 20% Pneus e Bandas 75% Autopeas 1%
Calados 2%
Segmentao do Mercado em 2005
EPDMPeas Tcnicas 1% leo Lubrificante 4% Pneus e Cmaras 8% Construo 2% Fios e Cabos 1%
Automotivo 84%
Segmentao do Mercado em 2005
TRCalados 51% Adesivos 35%
Modificao de Asfalto 9% Outros 1% Modificao de Polmeros 4%
BORRACHAS OU ELASTMEROS2. Resistentes a solventes (S): para serviosonde necessria a resistncia especfica ao dos derivados de petrleo. Exemplos:
policloropreno
(CR);
borrachas
nitrlicas (NBR), borrachas de polissulfetos (T); elastmeros de poliuretano (tipo polister EU e tipo polister AU).
Segmentao do Mercado em 2005
NBRModificao de Plsticos 1% Pneus e Bandas 1% Adesivos 1% Artefatos Tcnicos 16% Calados 5%
Automotivo 76%
Efeito do teor de acrilonitrila no copolmero butadienoacrilonitrila (Borracha Nitrlica NBR)
BORRACHAS OU ELASTMEROS3. Resistentes ao calor (T): para servios onde necessria a resistncia especfica exposio prolongada em temperaturas altas e/ou solventes. Exemplos: polietileno clorossulfonado (CFM).
elastmeros clorado (CSM);
de
silicone
(MQ);
(CM); borrachas
polietileno fluoradas
TIPO TRMICO E CLASSE QUMICA DE VRIOS TIPOS DE BORRACHA
TIPO TRMICO E CLASSE QUMICA DE BORRACHAS DA DuPONT PERFORMANCE ELASTOMERS E DA DOW CHEMICAL COMPANY
DESEMPENHO TRMICO DA BORRACHA FLUORADA VITON (DuPONT)
ETAPAS PRINCIPAIS DAS OPERAES COM BORRACHAS
Recebimento de Matrias-Primas Ensaios reomtricos Ensaios viscosimtrcos Granulometria de materiais Densidade de materiais (slidos e lquidos) Ponto de fulgor de leos ndice de refrao Ponto de fuso de materiais Teor de cinzas
Produo de Massas
Produo de pneus e de artefatos com borracha(s)
PRODUTOS DE BORRACHASFormados por Borrachas puras (ou quase puras) ou Baseados em formulaes ou composies constitudas da(s) Borracha(s) e de Aditivos com diferentes funes
ADITIVOS
So A
materiais adicionados como componentes auxiliares das borrachas. incluso de aditivos nas formulaes ou especficas como, por exemplo,
composies de borrachas visa uma ou mais aplicaes abaixar o custo, modificar e/ou melhorar diversas propriedades, facilitar o processamento, colorir, etc.
ADITIVOSOs principais aditivos das Borrachas e dos Produtos de Borrachas so:
cargas inertes e cargas reforantes (ou reforadoras) fibras de reforo ou reforos fibrosos plastificantes lubrificantes colorantes, incluindo pigmentos e corantes estabilizantes trmicos, incluindo antioxidantes primrios, antioxidantes secundrios e outros estabilizantes trmicos
ADITIVOSExemplos (continuao): antiozonantes estabilizantes luz ultravioleta retardantes de chama agentes de expanso agentes antiestticos aromatizantes aditivos antifungos
Principais aditivos empregados nas formulaes elastomricasSistemas
de vulcanizao (enxofre, aceleradores, vulcaniza perxidos, etc)
Sistemas de ativao (xido de zinco e cido este rico) Sistemas
de proteo - antidegradantes (antioxidantes, antiozonantes, estabilizantes luz ultravioleta) de processamento (plastificantes, leos de extenso, auxiliares de processamento) de cargas (cargas de reforo, cargas de enchimento) Mistura Fsica
Sistemas
Sistemas
Aps a definio da formulao
Borrachas
ou Elastmeros: extensibilidade elstica e recuperao quase imediata, se convenientemente formulados.
Materiais altamente elsticos: baixo mdulo,baixa resistncia trao.
Artigos
elastomricos para aplicaes industriais: necessidade de incorporao de cargas, se possvel cargas reforantes.
COMPOSTOS COM BORRACHASComposto qualquer composio de uma ou mais Borrachas com aditivos modificadores *, estando estes em quantidade expressiva (conceito expresso de forma rigorosa).
* com grande destaque para as cargas
IMPORTNCIA DAS CARGAS EM FORMULAES ELASTOMRICAS Diminuem
o preo do artefato Permitem modificaes das caractersticas da formulao So responsveis pelo desenvolvimento de novos materiais Contribuem para o aumento das propriedades mecnicas
OS PRINCIPAIS FATORES QUE DETERMINAM AS PROPRIEDADES DAS BORRACHAS COM CARGA Caractersticas dos componentes Composio Estrutura Interaes polmero-carga e/ou carga-carga
CARGAS (Fillers)
principais caractersticas que definem o Asdesempenho composio de uma carga so: qumica; pureza; tamanho
mdio e distribuio de tamanho das partculas; forma das partculas (razo de aspecto) e porosidade; natureza qumica da superfcie; distribuio e disperso.
CARGAS (Fillers)
Atravs
do emprego de
uma carga
reforante ou reforadora obtido um compsito elastomrico onde esta carga a fase dispersa reforante de uma matriz polimrica elastomrica (fase contnua).
CARGAS (Fillers)
composies com Borrachas Vulcanizadas a Nasprincipal carga reforante o negro de fumo (carbon black), que pode ser usualmente empregada em concentraes variando entre 20 e 50% em massa. A qualidade da composio depender do tipo de negro de fumo, da sua concentrao, da sua distribuio e da sua disperso.
concentraes em torno de 2%, o negro de Parafumo o principal pigmento composies polimricas em geral. preto das
CARGAS (Fillers)
Atravs do emprego de cargas inertes soformados carregados. os compostos As elastomricos inertes cargas (enchimentos) tm um custo muito inferior ao custo da borracha que ser modificada.
CARGAS (Fillers)
Como
cargas que
inorgnicas so
(cargas
minerais)
freqentemente
incorporadas s Borrachas podem ser citadas: slica, talco, carbonato de clcio, caulim, mica, wolastonita (ou wollastonita), alumina trihidratada, hidrxido de magnsio.
EXEMPLO DE UMA FORMULAO COM BORRACHA EPDM Rolete para impressora phr (parts hundred rubber) Elastmero EPDM KELTAN 5508 100,0 xido de zinco 5,0 cido esterico 1,0 Auxiliar de Processamento 3,0 Slica 40,0 Carbonato de clcio 20,0 Negro de fumo HAF N-326 7,5 lo de extenso parafnico 40,0 Enxofre 1,0 Dissulfeto de benzotiazila (MBTS) 1,0 Dissulfeto de tetrametiltiur (TMTD) 0,6 Dibutilditiocarbamato de zinco (ZBDC) 2,0 Antioxidante primrio 1,5
AnlisesDureza Shore Area de atuao : Elastmeros
Normas TcnicasASTM D 2240 ASTM D 412, tipo C ASTM D 624, tipo C DIN 53516 ASTM D 297 ASTM D 1646
Resistncia Trao
Resistncia ao Rasgamento Resistncia Abraso Densidade Hidrosttica Compostos No-Vulcanizados Viscosidade Mooney Compostos No-Vulcanizados Curva Reomtrica ODR Compostos No-Vulcanizados Curva Reomtrica MDR
ASTM D 2084
ASTM D 5289
Curva de vulcanizao padro, obtida em Remetro de Torque, cone e placa, Monsanto temperatura:180oC
Representao esquemtica da distribuio e da disperso de cargas particuladas e de outros aditivos em composi es com borrachas
Possibilidade de Mistura dos constituintes em duas fases
Polmeros Cargas Plastificantes Ativadores
Borracha natural -NR, SBR, PB, ... Slica, Negro de fumo CaCO3, caulim, ... leos de extenso ZnO, cido esterico MBT, MBTS, TMTD, ... Enxofre, Doadores de Enxofre, Perxidos
Banbury Temperatura:~140oC
Aceleradores Agentes de vulcanizao
Misturador aberto Temperatura:~ 50 oC
Misturador interno de rotores - BANBURY (capacidade em litros)
Processamento de Borrachas Vulcanizadas Moldagem por compresso Processos mais importantes(Conformao - dar o formato desejado aos produtos)
Injeo Extruso Calandragem
PNEUPrincipal produto fabricado com
Borrachas Vulcanizadas(corresponde a aproximadamente 65% do consumo de todos os produtos fabricados com Borrachas)
Formulao Clssica para PneusPolmeros 60%
Aceleradores 0,5% Ativadores 3% Enxofre 1,5% Antioxidantes 1,5% Auxiliares de processo 3,5%
P preto 30%
e Outros Processos
Moldagem por compresso com caractersticas dependentes do processo de fabricao do pneu
Indstria Brasileira de PneumticosExportao 2005: 18,2 milhes 2006: 17,2 milhes Faturamento 2005: R$ 14,5 bilhes Empregados 2005: 12 mil diretos 125 mil indiretos
Produo em unidades: 2005: 53,4 milhes 2004: 52,0 milhesMontadoras 2005: 14,5 milhes 2006: 13,8 milhes
Reposio 2005: 23,9 milhes 2004: 24,5 milhes Investimentos (2004 2007) US$ 1,2 bilho
2004
2005
Caminhes e nibus 3,9 milhes 3,8 milhes Camionetas 2,4 milhes 2,38 milhes Automveis 13,9 milhes 13,2 milhes
Novas fbricas (Bahia e Rio de Janeiro) Ampliaes (Bahia e Rio Grande do Sul) Melhoras Tecnolgicas e de Qualidade Aumento da Capacidade
*estimativa
RESOLUO 258 de 26/08/1999 DO CONAMACONAMA (CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE) rgo do MINISTRIO DO MEIO AMBIENTE
DESTINAO FINAL PARA PNEUS OU PNEUMTICOS INSERVVEIS, AFETANDO FABRICANTES DE PNEUS NOVOS, IMPORTADORAS DE PNEUS E REFORMADORES EM GERAL
Destinao de pneus inservveis no Brasil,1999-2005Granulado para exportao 7,8% Granulado para asfalto 0,4%
Laminao 24,5% Compactao de solo 2,1%
Combustvel alternativo 37,7%
Artefatos 27,5%
ALGUNS SITES BRASILEIROSwww.borrachaatual.com.br www.borracha.com.br www.vulcanizar.com.br www.petroflex.com.br www.nitriflex.com.br www.borrachanatural.agr.br
top related