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Borrachas NitrlicasElastmeros de Butadieno - Acrilonitrila
Valdemir Jos Garbim
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BORRACHAS NITRLICAS
ELASTMEROS DE BUTADIENOACRILONITRILA
HISTRICO:-
Ao que se sabe de mais remoto a polimerizao de Butadieno com Acrilonitrila, remonta a dcada de
1930 na Alemanha, onde pesquisadores buscavam produzir materiais elastomricos com
propriedades diferenciadas de resistncia a leos diversos e mais altas temperaturas,
comparativamente Borracha Natural a ao SBR.
A descoberta ocorreu durante um forte trabalho para desenvolver um material produzido atravs de
polimerizao por emulso do Butadieno que somasse algumas propriedades da Acrilonitrila, tendo
caractersticas elastomricas com timas propriedades, aps vulcanizado.
O objetivo estava em conseguir uma borracha com boa resistncia a gasolina, leos, abraso,
impermeabilidade a gases e muito boa estabilidade trmica, acreditava-se; o que depois se
confirmou, que estas caractersticas eram providas pela alta polaridade da Acrilonitrila.
As primeiras informaes registradas sobre as Borrachas Nitrlicas que se tem notcia encontra-se na
Frana, uma patente de 1931, que refere-se polimerizao do Butadieno e Acrilonitrila.
Os primeiros grades de Borracha Nitrilica, para comercializao, datam de 1935 e foram produzidos
pela I. G. Farbenindustrie, na Alemanha, com nome comercial de Perbunan.
Nos Estados Unidos, a primeira companhia a produzir e comercializar a Borracha Nitrilica foi a B. F.
Goodrich, em 1939.
Logo em seguida, outras companhias como: Goodyear Tire Rubber, Firestone Tire and Rubber
Company e a Standard Oil Company, tambm iniciaram a produo e comercializao de Borracha
Nitrilica, em diversos grades, com variao no teor de monneros e viscosidade.
Atualmente conta-se mais de uma dezena de produtores deste tipo de borracha, em todo mundo,
alguns deles so listados abaixo, bem como, o nome comercial de suas Borrachas Nitrilicas.
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Alguns Fabricantes de Borracha Nitrilica
Fabricante Nome Comercial
- Copolymer Rubber and Chemical Corporation -------------------- Nysen
- B.F. Goodrich Chemical Company ----------------------------------- Hycar
- Goodyear Tire and Rubber Company ------------------------------- Chemigum
- Uniroyal Chemical Division of Uniroyal Inc. ------------------------ Paracril
- B. P. Chemicals Ltd ------------------------------------------------------ Breon
- Huels Mexicanos S.A. --------------------------------------------------- Humex
- Japan Synthetic Rubber Co. ------------------------------------------- JSR
- Bayer ( Mobay )------------------------------------------------------------ Perbunan
- Nippon Zeon Company Japan ----------------------------------------- Nipol
- Bayer ( Polysar Ltd. Canada ) ----------------------------------------- Krynac
- Petrobrs S.A. (Argentina ) --------------------------------------------- Arnipol
- Nitrflex S. A. ---------------------------------------------------------------- Nitriflex N...
- Petroflex Ind. E Com. S.A. ---------------------------------------------- Petroflex NBR.
Estrutura Polimrica e Manufatura da Borracha Nitrlica
Borracha Nitrilica apresenta uma estrutura polimrica insaturada, base Acrilonitrila Butadieno
copolimerizados, que pode ser vulcanizado por meio de enxofre ou perxidos orgnicos.
Os artefatos em Borracha Nitrilica, aps vulcanizados so bastante resistentes a uma larga gama de
fluidos e gases, incluindo os hidrocarbonetos derivados de petrleo, leo vegetal, leo animal e
gua.
Peas com este material so frequentemente encontrados em automveis e mquinas industriais e,
atendem com tima performance, aplicaes numa faixa de temperatura entre -40 a + 135C.
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Estrutura:-
A reao para formao estrutural do copolmero AcrilonitrilaButadieno mostrada abaixo, Figura
1, e definida como um copolmero de Dieno com uma insaturada Acrilonitrila.
Figura 1
CH2= CHCH = CH2 + CH2= CH Butadieno
C NAcri lonitr i la
(- CH2CH = CHCH2CH2CH -)n
C NUnidade Molec ular de Cop olmero d e Butadien o Acri lonitr i la
( dependente d a prop oro entre m onneros B utadieno - Acri loni trila)
Manufatura:-
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A Tabela 1, abaixo, apresenta uma receita tpica para polimerizao de Borracha Nitrilica e, na
seqncia, so mostradas as interaes funcionais dos ingredientes da receita.
Tabela 1
Receita Tpica para Polimerizao Butadieno - Acrilonitrila
Ingredientes Qtde em Peso
- Butadieno ------------------------------------------------------ 67- Acrilonitrila ----------------------------------------------------- 33
- gua ------------------------------------------------------------ 200
- Agente Emulsificante --------------------------------------- 3,5
- Agente Modificador ----------------------------------------- 0,5
- Agentes Eletrolticos ---------------------------------------- 0,3
- Catalisador ---------------------------------------------------- 0,1
- Ativador -------------------------------------------------------- 0,05
______________________________________________
- Inibidor de Catlise ------------------------------------------ 0,1
- Estabilizador -------------------------------------------------- 1,25
Normalmente, o processo de manufatura do Polmero obedece a seguinte seqncia:
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a-) Os monmeros so emulsificados em gua sob agitao e temperatura constante;
b-) Um catalisador adicionado para criar radicais livres e iniciar a polimerizao;
c-) Quando os monmeros atingirem determinado grau copolimerizao, um Inibidor adicionado
encerrando a catlise;
d-) Os monmeros residuais so removidos da emulso por meio de degasagem e destilao a
vcuo;
e-) Um estabilizador ou antioxidante adicionado ao ltex para proteger o polmero durante a
secagem e posterior estocagem;
f-) A emulso desestabilizada por uma soluo aquosa contendo sais orgnicos em que ocorre a
coagulao, formando pequenos blocos aglomerados;
g-) A soluo aquosa e lquidos residuais so removidos, separando-se os blocos aglomerados e
estes em seguida so lavados com gua limpa;
h-) Os blocos polimricos so secados em ar quente e depois compactados formando fardos;
i-) Os fardos so empacotados, embalados e comercializados.
Carctersticas Funcionais dos Ingredientes da Receita ( Tabela 1 )
Agentes Emulsificantes e Coagulantes:
Os agentes emulsificantes usados na polimerizao de Borracha Nitrlica normalmente so sais de
cidos carboxlicos alkil aril sulfonados.
Os agentes coagulantes normalmente so sais orgnicos.
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Basicamente todos os resduos de emulsificantes sintticos, bem como, outros ingredientes que
participaram na polimerizao e no devem estar contidos no elastmero, so removidos durante as
etapas finais do processo de manufatura, assim o efeito destes ingredientes nos artefatos
vulcanizados praticamente no existem.
Agentes Catalisadores e Ativadores:
Nos sistemas de polimerizao a quente emprega-se como catalisadores ingredientes como um lcali
persulfato metlico ou um perxido orgnico, estes tem como funo gerar radicais livres atravs da
decomposio trmica.
Nos sistemas de polimerizao a frio usa-se, como catalisador, hidroperxidos orgnicos, porm
requer um ingrediente ativador para iniciar a decomposio e gerar radicais livres, normalmente
Redox ( Produto desenvolvido pela Research and Development Division of Polimer Corporation
Limited, em 1949 ) empregado como ativador.
Redox composto de sais ferrosos quelados e um redutor sulfoxilado. Ele usado conjuntamente
com hidroperxido de cumeno. Este mtodo de catalise e polimerizao proporciona as melhorespropriedade Borracha Nitrlica.
Agentes Modificadores :
A produo de Borracha Nitrlica com um certo teor de Acrilonitrila, e determinada Viscosidade
Mooney, ( Peso Molecular Mdio ), requer que a razo entre os monmeros bem como o grau de
converso seja perfeitamente controlada e estabilizada.
Um importante fator de controle devido ao ingrediente Modificador, ( normalmente um Alkil
Mercaptan ), este tem como funo regular o peso molecular mdio para um desejado nvel de
converso, desta forma consegue-se produzir um polmero com timas caractersticas de
processabilidade nos compostos para artefatos vulcanizados.
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Agentes Estabilizadores:
Os Agentes Estabilizadores so adicionados Borracha Nitrlica para preserva-la e protege-la,
enquanto matria prima polimrica, garantindo, desta forma suas propriedades durante os
processamentos de secagem e posterior estocagem.
Os Agentes Estabilizadores tambm previne da formao de partculas polimricas insolveis ( gel )
durante o ciclo de secagem ou em ensaios de envelhecimento trmico, ( normalmente 42 dias a 60C
).
Eficientes ingredientes Estabilizadores comumente usados so; bis p-cresol ou fenis alquilados,
estes so criteriosamente escolhidos de maneira a ser atxicos e no influenciar na colorao ( no
manchantes ) dos artefatos finais.
Alguns testes mostraram tambm que os Agentes Estabilizadores ainda oferecem uma pequena
proteo aos compostos preparados para produo de artefatos, porm, apresenta um ligeiro efeito
retardante de vulcanizao, no obstante, vale lembrar que ao composto, dosagem adicionais de
antixidantes e antiozonantes devem ser colacadas.
Caractersticas Estruturais e Propriedades:
Crescimento da Cadeia Polimrica:
A copolimerizao por emulso do Butadieno-Acrilonitrila inicia-se com uma mistura que agrupa-se no
emulsificante, este funciona como acumulador de monmeros sofrendo a reao de polimerizao
assim formando uma espcie de fina pelcula que se auto encapsula crescendo como partcula
polimrica, mantendo-se ento como uma disperso coloidal em fase aquosa.
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A formao da cadeia polimrica iniciada quando um radical livre, originado pela decomposio de
um catalisador, reage com uma molcula monomrica.
A cadeia polimrica pode crescer muito, podendo chegar alm de 50.000 unidades de monmeros,
antes de terminar seu crescimento por um Agente Terminador especfico ou, encontrar algum
modificador molecular.
Quando a interrupo ( terminao ) do crescimento de cadeia causada pela ao de um
modificador molecular, um novo radical livre gerado, podendo dar incio a uma outra reao em
cadeia.
Esta transferncia de reao na cadeia um mecanismo pelo qual o modificador limita o
comprimento da cadeia polimrica, consequentemente, o peso da molcula, ( peso molecular ).
Os radicais livres atacam o monmero causando uma substituio de sua energia qumica em que a
ligao carbonocarbono se modifica, como pode ser visto na Figura 1, e as demais duplas ligaes
( insaturao ) remanescentes, no copolmero, proporcionam condies de alta reatividade para
formao de reticulao por meio de agentes de vulcanizao.
Converso dos Monmeros para Copolimeros :
Os monmeros de Butadieno e Acrilonitrila no se combinam em propores iguais, durante a
polimerizao, ento, no final da copolimerizao no existem mesmas quantidades de Acrilonitrila
que aquelas existentes, como monmero no incio do processo de manufatura, a menos que, a
reao de polimerizao seja continuada at o total de 100% de converso para copolmero.
Na prtica, a reao de polimerizao interrompida bem antes da total converso, isso para evitar a
formao de cadeias polimricas ramificadas, que normalmente ocorre quando a polimerizao sofre
altas taxas de converso.
Nesta condio, o suprimento de radicais livres, devido aos catalisadores ou modificadores pode
causar formao de pontos de reticulao ( crosslink ), ainda, o comprimento da cadeia polimrica
aumenta a nveis pouco convenientes para o processamento de compostos elastomricos.
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A razo combinada, Acrilonitrila Butadieno varia segundo o nvel da converso no momento da
interrupo da reao de polimerizao, isto exige um controle altamente preciso.
Teores altos de Acrilonitrila combinada podem provocar os seguintes efeitos ao copolmero:
- Densidade do copolmero -------------------------------------------------------------- Aumenta;
- Processabilidade ------------------------------------------------------------------------- Dificulta;
- Segurana de processamento -------------------------------------------------------- Diminui;
- Resistncia a fluidos apolares -------------------------------------------------------- Melhora;
- Compatibilidade com outros polmeros polares ---------------------------------- Melhora;
- Resilincia --------------------------------------------------------------------------------- Diminui;- Flexibilidade em baixas temperaturas ---------------------------------------------- Diminui;
- Solubilidade em solventes aromticos --------------------------------------------- Diminui;
- Permeadilidade a gases ---------------------------------------------------------------- Diminui.
Peso Molecular do Copolmero:
O tamanho das cadeias estruturais, suas formas e peso molecular, so primeiramente controlados
pela adio de um modificador durante a reao de polimerizao, normalmente esse modificador
um Alquil Mercaptan.
O incremento de 0,4 para 0,6 partes deste modificador sobre 100 partes da mistura de monmeros
provoca um decrscimo de aproximadamente 80 pontos na viscosidade Mooney do copolmero.
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O modificador progressivamente consumido durante a reao de polimerizao, em altos nveis de
converso.
Se a reao de polimerizao continuar sem quantidade suficiente de modificador, presente, ocorre
um aumento no grau de ramificaes e possibilidade da formao de micro reticulaes nas cadeias
polimricas o que dificulta a solubilidade do copolmero em MEK, comprometendo ainda as
caractersticas de processamento.
Copolmeros AcrilonitrilaButadieno com Peso Molecular Mdio entre 180.000 a 200.000 oferecem
timas caractersticas de processabilidade, bem como, boas propriedades tcnicas nos artefatos
vulcanizados.
Propriedades Tpicas da Borracha Nitrlica
A mais importante propriedade pela qual deve ser escolhida a Borracha Nitrlica sua tima
resistncia a fluidos apolares, como leos derivados de petrleo.
Tambm algumas vezes indicada para leos vegetais, animais, e peas em contato com gua.
Copolmeros de Butadieno - Acrilonitrila esto disponveis em diversos grades, variando o teor de
Acrilonitrila combinado, e Viscosidade Mooney.
A Tabela 2 abaixo apresenta os grades de NBR mais comumente usados em industrias
transformadoras de artefatos de borracha.
Copolmeros com maior teor de Acrilonitrila apresentam melhor resistncia a derivados de petrleo,porm, menor sero suas propriedades de manter-se flexvel em baixas temperaturas.
As companhias produtoras de Borracha Nitrlica podem produzir copolmeros com teores de
Acrilonitrina combinado variando de 15% a 50%, porm, so mais comumente comercializados
grades contendo de 21% a 41% de ACN.
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TABELA 2:- Alguns grades de NBR mais comumente usados. ( Tabela compilada e adaptada de
literaturas tcnico-comercial da NITRIFLEX )
Temperat.
Polimeriz.
Teor de
ACN
Viscosid.
Mooney
Temperat.
de Tg C
Incham.
leo n-3
Algumas
Aplicaes
Frio 5C 18% 47 - 55 ~ 30% Artefatos para baixas temp.
Frio 5C 28% 30 - 28 ~ 25% Res. leos e baixas temp.
Frio 5C 28% 58 - 28 ~ 25% Res. leos e baixas temp.
Frio 5C 33% 30 - 26 ~ 17% Ideal res. leos e baixas temp.
Frio 5C 33% 35 - 26 ~ 17% Ideal res. leos e baixas temp.
Frio 5C 33% 47 - 26 ~ 17% Ideal res. leos e baixas temp.
Frio 5C 33% 85 - 26 ~ 17% Ideal res. leos e baixas temp.
Frio 5C 39% 60 - 22 ~ 8% Alta res. leos e combustveis
Frio 5C 45% 60 - 15 ~ 3% Alta res. leos e combustveis
Quente 39% 86 - 21 ~ 8% Uso em adesivos, res. abraso
Quente 30% 94 - 29 ~ 20% Melhor para altas temp. uso
Quente 30% 80 - 29 ~ 20% tima p/ extruso de perfis
Notas;- Polimerizao a quente temperatura de 50C. Ensaio de inchamento em leo ASTM 3 ( 70h a 100C ).
Viscosidade Mooney medida ML 1 + 4 @ 100C. Possui antioxidante no manchante.
A Tabela 3, abaixo apresenta a influncia nas propriedades dos artefatos vulcanizados, com o
aumento do teor de Acrilonitrila no copolmero escolhido.
Tabela 3
Propriedades dos Artefatos Vulcanizados % de Acrilonitrilade 15% 50%
Melhora a Resistncia a Fluidos apolares
Melhora a Resistncia a Combustveis derivados de petrleo
Melhora a Resistncia Trao
Aumenta a Dureza
Melhora a Resistncia a Abraso
Melhora a Impermeabilidade a Gases
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Melhora a Resistncia ao Calor
Flexibilidade em Baixas Temperaturas
Resilincia
Compatibilidade com Plastificantes
Deformao Permanente a Compresso
Processabilidade do Composto
BORRACHA NITRLICA ADITIVADA COM PVC:-
Atualmente, a cincia dos materiais polimricos tem avanado muito em sistemas de modificaes
estruturais promovendo diversas combinaes entre polmeros termoplsticos com elastmeros, de
maneira a formar blendas, o que permite criar novos materiais que podem ser chamados de
termoplsticos elastomricos.
O grande avano na pesquisa e desenvolvimento de materiais termoplsticos elastomricos
fundamenta-se na necessidade crescente que o mercado industrial tem buscado de se conseguir
materiais que oferea propriedades tcnicas similares quelas obtidas com os termofixos, porm,
com processabilidade semelhantes as dos termoplsticos.
Os fabricantes de Borracha Nitrlica desenvolveram processos usando sistemas criognicos onde
conseguem produzir este material na forma fsica de p, o que permite utilizar a Borracha Nitrilica
como aditivo modificador de impacto em alguns tipos de polmeros termoplsticos.
Tambm, outros desenvolvimentos mostraram que a Borracha Nitrlica oferece muito boa
compatibilidade com o PVC ( Polivinil Clorado ), assim, os transformadores de artefatos de borracha
tem disposio Borracha Nitrlica contendo de 30 a 50% de PVC na estrutura.
A blenda NBR / PVC faz-se da seguinte forma:-
A Borracha Nitrlica, em sua forma fsica de p, adicionada ao PVC plastificado em um misturador
de alto cisalhamento, onde ocorre a incorporao, em seguida a blenda passa por uma extrusora (
melhor de dupla rosca ) para homogeinizao e posterior peletizao.
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Os pelets so assim comercializados ou so aquecidos e empacotados formando fardos.
Outra tecnologia de blenda NBR / PVC consiste de adicionar o monmeros de PVC, NBR ainda em
fase de emulso, sob agitao, provocando perfeita homogeinizao, seguindo depois os processos
de copolimerizao, como j descrito acima para a Borracha Nitrilica.
A blenda NBR / PVC oferece aos artefatos vulcanizados muito boa resistncia a abraso, baixa
deformao permanente compresso, tima tenso de ruptura, e resistncia ao rasgo, boa
resistncia a fadiga por flexo, tima resistncia a derivados de petrleo, excelente resistncia ao
oznio e oxignio e ainda de fcil processabilidade proporcionando a fabricao de artefatos
extrusados e calandrados mais lisos e brilhantes.
A Borracha Nitrlica NBR / PVC podem ser vulcanizadas por enxofre + aceleradores ou por perxidos
orgnicos e coagentes.
Algumas aplicaes:-
Revestimento de mangueiras diversas automotivas, cobertura de fios e cabos eltricos, fabricao de
tubos industriais diversos, solados e botas de segurana, revestimento de cilindros para mquinas
grficas, artigos esponjosos, peas diversas.
A Tabela 4, abaixo, apresenta os tipos mais comuns de NBR / PVC normalmente utilizado pelos
transformadores de artefatos de borracha.
TABELA 4:- Borracha NBR /PVC mais comumente usadas ( Tabela compilada e adaptada de
literaturas tcnico-comercial da NITRIFLEX )
Proporo
NBR/PVC
Teor de ACN
na NBR base
Viscos. Mooney
MS 3+4@100C
Observaes
70 / 30 33% 40 Existem grades onde o PVC estabilizado comaditivos livres de metais pesados
60 / 40 33% 40 Idem
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Compostos com Borracha Nitrlica
A Borracha Nitrilica pode ser composta para produzir artefatos vulcanizados com uma ampla gama de
propriedades tcnicas, atinentes a este tipo de elastmero.
O principal ponto a ser observado a escolha correta do grade de NBR, baseando-se no balano
entre a resistncia a leos, derivados de petrleo e, flexibilidade em baixas temperaturas.
Como j comentado, acima, NBR contendo altos teores de ACN, ( Acrilonitrila ) oferecem melhores
propriedades de resistncia a leos e combustveis, derivados de petrleo, mas sua flexibilidade em
baixas temperaturas pobre, por outro lado, copolmeros de NBR contendo menores teores de ACN
mostram-se timas para fabricao de peas que iro trabalhar em baixas temperaturas, porm, so
de inferior resistncia a derivados de petrleo.
Igualmente s outras famlias de elastmeros que apresentam cadeias polimricas insaturadas, os
copolmeros de NBR tambm podem ser vulcanizados por Enxofre ou Doadores de Enxofre, assim,
tambm torna-se imprescindvel a adio dos ativadores, ( xido de Zinco + cido Esterico ) e
aceleradores de vulcanizao.
Compostos de NBR tambm podem ser curados por perxidos mais coagentes, quando deseja-se
melhores resultados de baixa Deformao Permanente Compresso e alguma melhora na
resistncia a altas temperatura.
A TABELA 5, abaixo, apresenta algumas sugestes de sistemas de vulcanizao para compostos de
NBR.
TABELA 5:- Sugestes de Sistemas de Vulcanizao de compostos com NBR
e NBR / PVC
Alterna-
tivas
Sistemas de
Cura
Qtde em
PHR
Caractersticas Gerais
Alt. Enxofre 1,5 Sistema de uso geral, baixo custo e velocidade de
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01 MBTS 1,5 vulcanizao lento
Alt.
02
Enxofre
TMTD
0,3
3,0
Sistema de vulcanizao rpido, oferece artefatos
com baixa DPC, poder ocorrer ligeiro afloramento
Alt.
0,3
Enxofre
TETD
TMTD
CBS
0,5
1,0
1,0
1,0
Sistema de vulcanizao rpido, oferece artefatos
com baixa DPC e no ocorre afloramento
Alt.
04
DTDM
CBC
TMTD
1,5
1,5
1,0
Sistema Eficiente de Cura ( sem enxofre elementar ),
no ataca o cobre, oferece artefatos com melhor
resistncia ao envelhecimento trmico
Alt.05
EnxofreDTDM
TMTD
0,51,5
1,5
Sistema de cura Semi Eficiente ( Baixo Enxofreelem.), oferece artefatos com boa resistncia ao
envelhecimento trmico.
Alt.
06
Perxido de
Dicumila 40%
4,0 timos resultados de baixa DPC, no ataco o cobre,
boa resistncia ao envelhecimento trmico
Alt.
07
Perxido de
Dicumila 40%
HVA - 2
4,0
1,0
Sistema de cura peroxidico com estado de cura e
propriedades tcnicas mais estvel
Notas:-Aos compostos que utilizaro uma das alternativas, de Alt. 01 a Alt. 05, da TABELA 5, acima,
tambm devero ser acrescentado de 3,0 a 5,0 PHR de xido de Zinco combinado com, entre 1,0 a
2,0 PHR de cido Esterico, como Sistema Ativador de Vulcanizao.
timos resultados de propriedades tcnicas nos artefatos, bem como, rapidez de produo so
conseguidos com temperatura de vulcanizao entre 163 a 170C, dos compostos com NBR.
As insaturaes nas cadeias polimricas dos copolmeros de NBR, que so responsveis pela
formao das pontes de enxofre promovendo a vulcanizao dos compostos, por outro lado, torna-se
caracterstica de vulnerabilidade ao ataque de oznio e oxignio, existente no ambiente de trabalho
da pea, logo, ingredientes de proteo, ( antiozonantes e antioxidantes ) devero fazer parte
integrante dos compostos.
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A escolha dos agentes de proteo depende dos requisitos especificados pelo artefato vulcanizado,
como; resistncia ao calor, resistncia extrao por leo ou solventes, e possibilidade ou no de
manchamento.
importante frisar que todos os antiozonantes de ao qumica so manchantes, bem como algumas
famlias de antioxidantes.
Antiozonantes da famlia dos Parafinilenodiaminas, principalmente o N-( 1,3 dimetilbutil ) N fenil
p fenilenodiamina, ( 6PPD ), oferece excelente proteo ao ataque de oznio, e propriedades de
resistncia fadiga por flexo, podendo ser usado em propores entre 1,0 a 2,0 PHR no composto.
Algumas vezes, em artefatos que tero atividades funcionais em condies estticas, antiozonantes
de ao fsica tambm podem ser usados.
Estes normalmente so ceras microcristalinas adicionadas aos compostos de NBR em teores entre
1,0 a 3,0 PHR, em que, aps o artefato estar vulcanizado, tendem a migrar para a superfcie
formando uma fina pelcula protetora ao ataque de oznio.
Esta pelcula pode ser raspada e retirada, porm, neste caso, o artefato perde a proteo
antiozonante.
A proteo antiozonante tambm pode ser conseguida atravs da blenda polimrica da NBR com
outros polmeros que possuam cadeias saturadas, como o caso da NBR / PVC, NBR / CSM, NBR /
CPE ou ainda NBR / Epicloridrina, desde que o polmero a ser adicionado NBR apresente tendncia
polar.
Antixidantes da famlia das Difenilaminas Octiladas bem como alguns Fenis Estirenados oferecem
bons resultados de proteo ao ataque de oxignio.
Antioxidantes podem ser adicionados aos compostos em propores entre 1,0 a 3,0 PHR.
de boa prtica, em caso de dvida, sempre consultar os fabricantes destes tipos de ingredientes,
todos oferecem produtos da mais alta qualidade e, as informaes tcnicas de uso so
indispensveis.
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Copolmeros de NBR apresentam estrutura predominantemente amorfa, ( permanecendo desta
forma, mesmo sob estiramento ).
Esta condio morfolgica proporciona propriedades mecnicas pobres a esse material, assim, aos
compostos devem ser adicionadas cargas de reforo, como os Negros de Fumo ou Slicas.
Cargas inertes como; Carbonatos, Caulins, e outras, desta categoria, tambm podem ser adicionados
aos compostos de NBR, estas melhoram a processabilidade, diminuem o inchamento em leo e
reduzem o custo final do artefato.
Comumente, em compostos com NBR, com objetivo de ajustar as caractersticas de processabilidade
e mesmo algumas propriedades mecnicas dos artefatos, como; Dureza, Alongamento, Deformao
Permanente Compresso, Resistncia ao Calor ou ao Frio, etc..., so adicionados ingredientes
Plastificantes, normalmente, leos.
Os leos derivados de petrleo como os Aromticos, Naftnicos e Parafnicos, so largamente
empregados em compostos de borrachas como a Natural, SBR, EPDM e outras, porm, estas
famlias de plastificantes devero ser evitados em compostos de NBR.
A Acrilonitrila contida na NBR proporciona elevao na polaridade inica deste copolmero, fatorprincipal que torna esta famlia de elastmeros resistente aos derivados de petrleo, estes por sua
vez, predominantemente apolares, portanto, totalmente incompatveis com a NBR.
Os leos plastificantes altamente polares, como os base steres e Polisteres so os indicados para
compostos de NBR.
Plastificantes tipo Ftalatos como o D. O. P. ( Dioctil Ftalato ) so largamente usados em NBR, ainda
outros como D. O. A. ( Dioctil Adipato ), para melhorar a resistncia ao frio, ou D. O. S. ( Dioctil
Sebacato ) para altas temperaturas.
Alguns tipos especiais TOTM, DIDP, tambm so usados, ou aqueles com peso molecular mais
elevados como os polisteres, estes tem reduzida extrao em testes de inchamento.
A TABELA 6, abaixo, apresenta alguns exemplos de Formulaes de Referncia com NBR e NBR /
PVC, para artefatos tcnicos gerais, com boas propriedades de resistncia a baixas e altas
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temperaturas, bem como resistncia a derivados de petrleo, conforme requisitos da norma ASTM D
2000, para esta famlia de elastmeros.
TABELA 6 Algumas Formulaes de Referncia para compostos NBR e NBR / PVC
MATERIAS
PRIMAS
A
PHR
B
PHR
C
PHR
D
PHR
E
PHR
F
PHR
G
PHR
H
PHR
I
PHR
NBR 33% ACN/50 Visc. 100,0 0 100,0 100,0 0 80,0 0 0 0
NBR 33% ACN/35 Visc. 0 100,0 0 0 0 0 0 0 0
NBR 33% ACN/85 Visc. 0 0 0 0 100,0 0 100,0 0 0
NBR+ 30%PVC/55 Visc. 0 0 0 0 0 0 0 100,0 100,0
SBR 1502 0 0 0 0 0 20,0 0 0 0
Enxofre 0,2 0,2 0 0 0 0,22 0 1,5 1,5
Aminox ( a ) 1,0 2,0 0 0 2,0 0 2,0 1,0 0
Permanax ODPA ( f ) 0 0 0 0 0 1,5 0 0 1,0
Naugard 445 ( b ) 0 0 2,0 2,0 0 0 0 0 0
Vanox ZMTI ( c ) 2,0 2,0 2,0 2,0 0 0 0 0 0
Antiozonante 6PPD 0 0 0 0 0 1,5 0 0 0
NBC 0 0 0 0 0 2,0 0 0 0
x. Magnsio Ativo 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0
Struktol WB 222 ( d ) 0 1,5 2,0 0 0 0 0 0 0
x. Zinco 5,0 5,0 0 0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0
Estearina 1,0 1,0 0 0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Negro de Fumo N - 762 100,0 70,0 0 0 25,0 20,0 60,0 0 0
Negro de Fumo N - 990 0 0 58,0 30,0 0 0 0 0 0Negro de Fumo N - 660 0 0 50,0 50,0 0 0 0 0 0
Caulim Calcinado 0 0 0 0 0 50,0 0 50,0 0
Negro de Fumo N - 550 0 50,0 0 0 25,0 0 0 0 50,0
Plastificante D O P 0 0 0 0 7,5 12,0 0 12,5 15,0
leo de Soja Epoxidado 10,0 0 0 0 0 0 0 0 15,0
Viernol XH 14 ( e ) 0 7,0 10,0 10,0 0 0 0 0 0
Plastificante TOTM 0 8,0 0 0 7,5 10,0 7,5 0 0
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Plastificante D O S 0 0 0 0 0 5,0 0 0 0
Plastificante D O A 0 0 0 0 0 7,0 7,5 10,0 0
Parafina em p 3,0
MBTS 0 0 0 0 2,0 3,0 2,0 1,0 1,0
TMTD 1,5 3,0 0 0 2,5 2,0 2,5 0 0
TMTM 0 0 0 0 0 0 0 0,25 0,25
DTDM 1,5 1,5 0 0 1,0 0 1,0 0 0
CBS 0 3,0 0 0 0 0 0 0 0
DPG 0 0 0 0 0 0 0 0,25 0,25
Perxido Dicumila 40% 0 0 4,0 4,0 0 0 0 0 0
VULCANIZAO
min. @ C
6 @
165
6 @
165
6 @
175
8@
175
20@
154
17@
165
5@
177
10@
163
20@
154
PROPRIEDADES
TCNICAS
A B C D E F G H I
Dureza ( Shore A ) 75 83 78 74 60 42 61 50 70
Tenso Ruptura (Mpa ) 16,5 18,0 18,5 18,0 18,6 7,0 15,0 9,0 15
Alongam. Ruptura( % ) 310 180 190 230 600 900 500 600 450
Mdulo a 100% ( Mpa ) 6,0 12,9 9,4 6,5 ------- ------ ------- 1,2 ------
DPC ( % ) 70h @ 120C 38 25 16 14 ------- ------ ------- ------- -------
DPC ( % ) 22h @ 100C ------- ------- ------- ------- ------- 30 17 ------- -------
Inch.leo1; 70h@ 150C - 6% - 7% - 5% - 4 ------- ------ ------- ------- -------
Inch.leo1; 70h@ 100C ------- ------- ------- ------- ------- - 10 - 11 ------- -------
Inch.leo3; 70h@ 150C + 7% + 2% + 7% + 10 + 10 ------ ------- ------- -------
Inch.leo3; 70h@ 100C ------- ------- ------- ------- ------- + 25 + 6,5 ------- -------
Notas:- ( a )Aminox - Marca Registrada da Uniroyal Chemical;
( b ) Naugard 445Marca Registrada da Uniroyal Chemical;
( c )Vanox ZMTIMarca Registrada R. T. Vanderbilt Company inc.;
( d )Struktol WB 222Marca Registrada Schill & Seilacher ( GmbH & Co. );
( e )Viernol XH 14Marca Registrada Scandiflex do Brasil S.A.;
( f )Permanax ODPAMarca Registrada da Flexsys Ltda.
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BORRACHA NITRLICA COM SUPERIOR RESISTNCIA AO CALOR
Igualmente a outros polmeros de cadeias insaturadas, tambm os artefatos fabricados com Borracha
Nitrlica esto sujeitos degradao sob altas temperaturas, muito embora existam muitos
ingredientes antidegradantes que possam ser adicionados aos compostos o que ajudam a proteger
do efeito de oxidao provocado pela alta temperatura, ao artefato.
Peas produzidas com compostos em Borracha Nitlica, muitas vezes, alm de estar sujeitas a altas
temperaturas de trabalho, ainda, comumente esto em contato com leos ou solventes que tendem a
extrair os aditivos antidegradantes do composto, o que torna ainda mais crtica a performance
operacional da pea.
O ideal seria se existisse um polmero Butadieno Acrilonitrila que tivesse um sistema anti-
degradante estvel e ancorado diretamente nos pontos vulnerveis das insaturaes, de forma que
atuasse como protetor permanente.
Borracha Nitrlica tendo este tipo de modificao estrutural esta disponvel com a marca comercial de
CHEMIGUM HR, embora muito raramente usado devido a preo.
Um outro desenvolvimento que proporciona uma significante melhora na resistncia trmica da
Borracha Nitrlica a eliminao de maior quantidade possvel de insaturaes residuais presentes
no polmero convencional de NBR.
Este feito tem sido conseguido por meio da hidrogenao das cadeias, promovendo nveis de
saturao entre 93 a 99,5% em toda estrutura, originando ento a HNBR ( Borracha Nitrlica
Hidrogenada ), um produto comercialmente vivel, desenvolvido por cientistas da Bayer e patenteado
em 1975.
A Borracha Nitrlica Hidrogenada HNBR apresenta uma formao estrutural como a mostrada na
Figura 2, abaixo
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Figura 2
-CH2CHCH2CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CH2-
CH2CH3 CN
A Borracha Nitrlica Hidrogenada oferece resistncia qumica a derivados de petrleo similar
Borracha Nitrlica convencional, pois, esta propriedade est relacionada com o teor de Acrilonitrila
existente no copolmero, porm, sua resistncia trmica atingem valores prximo a 150C em
trabalho contnuo em ar quente e at 170C se imersa em leo isento de ar, de qualquer maneira seu
uso e recomendado para aplicaes temperatura entre 120 a 135C com total segurana.
Com referencia aplicabilidade, podemos dizer que a HNBR atende com boas vantagens tcnicas e
comercial uma lacuna existente entre a NBR convencional e o FPM ( Borracha Fluorcarbnica ).
De maneira geral pode-se dizer que artefatos vulcanizados, fabricados com HNBR apresenta as
seguintes propriedades:
- Alta tenso de ruptura podendo chegar prximo a 30 Mpa;
- As propriedades mecnicas no so afetadas pela temperatura de trabalho ( at 150C );
- Baixa deformao permanente compresso, ( especialmente em elevadas temperaturas );
- Boa resistncia flexo em baixas temperaturas;
- Excelente resistncia ao oznio e ao intempersmo;
- Boa resistncia a alta energia de irradiao;
- Boa resistncia a leos lubrificantes agressivos ( contendo aditivos comuns em leo automot.)
- Boa resistncia a petrleo cru contendo sulfitos, aminas etc...
- Aceita altos nveis de cargas, Negro de Fumo e Minerais;
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- Fcil processabilidade em equipamentos convencionais de borracha;
- HNBR com maior nvel de insaturao residual, ( 2 a 6% ) pode ser vulcanizada por enxofre ou
doadores de enxofre;
- HNBR com baixa insaturao residual, ( < 2% ) a vulcanizao ser por perxido mais coagente.
Insaturao Residual na HNBR:-
Os grades Borracha Nitrilica de cadeias estruturais totalmente saturadas ou hidrogenadas, somente
podem ser curados por perxidos; oferecem tima resistncia ao oznio, ar quente e leos de mdia
agressividade contendo aminas.
Isto pode ser facilmente verificado em ensaios de propriedades mecnicas de corpos de prova aps
submetido ao envelhecimento trmico em estufa com circulao de ar onde observa-se que o
alongamento se mantm quase que nas condies originais.
Grades de HNBR parcialmente insaturadas, contendo entre 5 a 6% de duplas ligaes, permite
timos resultados de vulcanizao por enxofre e, os artefatos vulcanizados apresentam propriedades
excelentes de resistncia ao calor e ataque de oznio, bem como, melhor resistncia ao rasgo e
maior alongamento, se comparado com os compostos curados por perxidos.
Teor de Acrilonitrila na HNBR:-
Igualmente como para a Borracha Nitrlica convencional, a quantidade de Acrilonitrila no copolmero
de HNBR apresenta significativa influncia na resistncia ao inchamento em leos, solventes e
combustveis, derivados de petrleo.
Copolmeros de HNBR esto a disposio no mercado basicamente em quatro tipos, contendo 34,
36, 38, e 43% de Acrilonitrila.
O incremento do teor de Acrilonitrila melhora e resistncia a derivados de petrleo, porm, a
resilincia e a resistncia flexibilidade em baixas temperatura so prejudicadas.
Viscosidade Mooney:-
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HNBR pode ser encontrada em uma ampla gama de viscosidade Mooney, desde 58 a 100 ( ML 1+ 4
@ 100C ).
Polmeros com viscosidade menor oferecem processabilidade melhorada e so normalmente
indicados para moldagem por injeo ou transferncia, e materiais com mdia a alta viscosidade
apresentam vantagem em moldagem por compresso.
As TABELAS 7, 8 e 9 abaixo apresenta diversos Grades de HNBR variando o teor de ACN e
Viscosidade Mooney.
TABELA 7 :- HNBR com cadeias totalmente saturadas ( cura por perxidos )
( Tabela comp ilada e adaptada de literatu ras tcni co -com ercial da L ANXESS Bayer )
&&&&&&&&&&&&&&& Therban
A3407
Therban
A3406
Therban
A3907
Therban
XN532A
Therban
A4555
Teor de ACN % 34 34 39 43 43
Visc. Mooney MU 70 63 70 63 100
Insaturao Residual % Mx0,9
Mx.0,9
Mx.0,9
Mx.0,9
Mx.0,9
Densidade g / cm3 0,95 0,95 0,97 0,98 0,98
Vida de Estocagem > 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
TABELA 8:- HNBR com cadeias parcialmente insaturadas ( pode ser vulcanizada por enxofre
)
&&&&&&&&&&&&&&&& Therban
C3446
Therban
C3467
Therban
XO534B
Therban
B3850
Therban
XN532C
Therban
C4550
Teor de ACN % 34 34 36 36 43 43
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Visc. Mooney MU 58 68 66 87 60 95
Insaturao Residual % 4 5,5 2 2 5,5 5,5
Densidade g / cm3 0,95 0,95 0,96 0,96 0,98 0,98
Vida em Estoque > 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
> 2
anos
( Tabela com pilada e adap tada de literatu ra tcni co -com ercial da L ANXESS Bay er )
TABELA 9:- Grades de Especialidades de HNBR Para Artefatos Sujeitos a
Baixas Temperaturas
Grades Especiais para
Baixas Temperaturas
Therban XN 535 C Therban VP KA 8798
Teor de ACN % 21 21
Visc. Mooney MU 70 72
Insaturao Residual % 5,5 0,9 max.
Densidade g / cm3 0,96 0,95
Vida em Estoque > 2 anos > 2 anos
( Tabela com pilada e adap tada de literatu ra tcni co -com ercial da L ANXESS Bay er )
Nota:- Ainda existem outros grades de especialidades de HNBR com caractersticas especficas
melhor resistncia a derivados de petrleo e com incrementos na resistncia a mais altas
temperaturas. Verificar com fabricante Bayer.
Ingrediente de Composio para HNBR:-
xidos metlicos como xido de Magnsio ou xido de Zinco normalmente so adicionados s
composies com HNBR principalmente para retardar o efeito de envelhecimento ou para ativar a
vulcanizao.
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Compostos vulcanizados por Enxofre adiciona-se entre 05 a 5 phr de xido de Zinco e em compostos
curados por Perxidos emprega-se de 1,5 a 2,5 phr de xido de Zinco ou at 10 phr de xido de
Magnsio.
Embora as cadeias quase totalmente saturadas da HNBR oferea muito boa resistncia ao ataque de
oznio e oxignio, aditivos antidegradantes devem ser adicionados aos compostos, pois, respondem
com bi-funcionalidade, seja, para intensificar a proteo e ainda atuar como estabilizador trmico
durante o processamento de mistura no trabalho do artefato vulcanizado.
A combinao de Difenilaminas com derivados de Mercaptobenzimidazois, apresenta resposta
adequada, como critrio de escolha. A adio de 0,5 a 1,5 phr de Permanax ODPA ,( Marca
registrada da Flexsys ) com 0,3 a 1,2 phr de Vlukanox ZMB 2 ( Marca registrada Bayer ) oferecem
timos resultados.
Cargas reforantes normalmente so adicionadas aos compostos de HNBR para melhorar as
propriedades mecnicas e qumicas dos artefatos vulcanizados. Negro de Fumo tipo N 550; N- 660
e N 990, so os mais recomendados, oferecem facilidades de incorporao e boa caracterstica de
reforamento; quantidades entre 20 a 100 phr, podem ser empregadas ao composto.
Artefatos coloridos tambm podem ser fabricados com HNBR, assim, Slicas so adicionadas aoscompostos como carga reforante. Melhores resultados nas propriedades mecnicas dos artefatos
so conseguidas se juntamente com a Slica for adicionados Silanos como agente de acoplamento
Carga / Polmero.
Compostos contendo Slica e vulcanizado por Perxidos, melhores resultados so conseguidos
adicionando-se entre 1 a 6 partes de Vinil Silano ( tipo Silquest a 172 ) para cada 100 partes de
Slica. ( Silquest A 172; Marca registrada da Crompton ).
Compostos contendo Slica e vulcanizados por Enxofre, melhores resultados so conseguidos
adicionando-se entre 1 a 6 partes de Organo Silano ( tipo Silquest A 189 ) para cada 100 partes de
Slica. ( Silquest A 189; Marca registrada da Crompton ).
Cargas inertes em compostos de HNBR apresentam resultados similares aos que j comentados
acima, quando tratamos do assunto para NBR convencional.
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Plastificantes, como j abordado para a NBR convencional, tambm so usados em compostos com
HNBR. Os steres, como DOP, DOA e Polisters Vienol XH 14 ( Scandiflex ), Struktol WB 300, so
normalmente adicionados em compostos de HNBR em teores de at 30phr. Plastificantes como DOS,
TOTM oferecem aos compostos boas propriedades de resistncia flexibilidade em baixas
temperaturas e devem ser usados em teores mximos de 20 phr.
O plastificante Ultramoll PP ( Bayer ) de alto peso molecular e apresenta muito baixa volatilidade
sendo recomendado para artefatos que iro trabalhar em altas temperaturas e o plastificante
Disflamoll DPK recomendado para peas que devam apresentar boa resistncia a queima.
cido Esterico ou Estearato de Zinco oferecem timos resultados como auxiliares de processamento
para melhorar a disperso das cargas durante a mistura e tambm funcionam como desmoldante
interno, o que facilita a desmoldagem dos artefatos.
Perxidos Como Agente de Cura de HNBR de Baixa Insaturao:-
Borracha Nitrlica Hidrogenada HNBR de baixa insaturao, ou mesmo de insaturao normal,
podem ser vulcanizadas por Perxidos Orgnicos.
Perxidos com moderada taxa de cura, como os 1,4bis ( tert. Butylperoxyisopropyl ) benzene ( tipo
Perkadox 1440 da AKZO ), oferecem muito bons resultados em temperatura de vulcanizao entre
170 a 180C.
Perxido de Dicumila, tambm pode ser usado, apresenta um custo atraente, porm, oferece pobre
resultado de Deformao Permanente Compresso, alto ndice de rasgamento a quente e deixa
cheiro nos artefatos vulcanizados. A temperatura de vulcanizao, neste caso ser entre 160 a 170C
O Perxido 2,5bis ( tert butylperoxy )dimethylhexane, ( tipo Trigonox 101 50 D, da AKZO ),
tambm pode ser empregado; a temperatura de vulcanizao ser entre 175 a 185C e os resultados
de resistncia ao rasgamento a quente so muito bons.
Em compostos de HNBR vulcanizados por Perxidos, para melhores resultados na densidade de
cura, bem como das propriedades mecnicas dos artefatos finais, torna-se imprescindvel a adio de
coagentes para Perxidos. Aditivos como TAIC, ( Trialil Isocianorato ); TAC ( Trial il Cianurato ); N.N
mfenilenodimaleimida ( HVA2 marca registrada DuPont ), so recomendados.
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Vulcanizao de HNBR por Enxofre:-
Os grades de HNBR de maior nvel de insaturao podem ser vulcanizados por Enxofre e
Aceleradores convencionais.
Este sistema de vulcanizao contm normalmente, em maior teor, um Tiuram e ou, algum outro
Doador de Enxofre e mais uma pequena quantidade de Enxofre.
Ingredientes base Sulfenamidas funcionam como retardador na partida da reao de vulcanizao.
Dependendo das propriedades tcnicas exigidas dos artefatos finais, a adio de Perxido de Zinco,
em combinao o Enxofre e aceleradores, melhora muito a resistncia a trinca por fadiga dinmica da
pea, permite menor gerao de calor interno e reduz a DPC.
A TABELA 10, abaixo, apresenta algumas alternativas de sistemas de cura para compostos de HNBR
TABELA 10 Alternativas de Sistemas de Vulcanizao de HNBR
Alternativas Ingredientes
PHR
Aplicao
7 PHR Perxido de Zinco Artefatos com timas propr. Dinmicas
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Alt. 01 2 PHR TMTD
0,5 PHR CBS
0,5 PHR Enxofre
Neste sistema de cura os ingredientes
xido de Zinco e ou xido de Magnsio
podem ser omitidos.
Alt. 02 4 a 10 PHR Perkadox 14 / 40
1 a 3 PHR TAIC
Cura por Perxido para artefatos de uso
geral
Alt. 03 4 a 10 PHR Perkadox 14 / 40
1 a 2 PHR TAIC ou HVA - 2
Artefatos com ecxelente resistncia
Deform. Permanente Compresso
Alt. 04
0,3 a 1 PHR Enxofre
1 a 2 PHR TMTD
1 a 2 PHR TETD
1 a 2,5 PHR CBS5 a 7 PHR x. de Zinco
Artefatos de uso geral com tima
resistncia ao calor
Alt. 05
3 a 5 PHR TMTD
2 a 4 PHR Rhenocure S / G
5 a 7 PHR Perx. De Zinco
Sistema de vulcanizao que oferece alta
segurana de processabilidade
Alt. 06
2 a 3 PHR x. Mag. Ativo
2 a 3 PHR x. Zinco
1 a 2 PHR TAIC
6 a 8 PHR P. Dicumila 40%
Boa resistncia trmica
Alt. 07 4 a 6 PHR x. de Zinco
0,3 a 0,6 PHR Enxofre
0,8 a 1,2 PHR DTDM
0,4 a 0,6 CBS
1,3 a 1,7 TMTD
Para peas com solicitao dinmica como
Correias Sincronizadoras
( Tabela Compilada e adaptada de Literatuaras Tcnicas Bayer )
A TABELA 11 abaixo apresenta algumas alternativas da formulaes de referncia com HNBR, bem
como suas principais propriedades tcnicas, para algumas aplicaes comuns deste tipo de
elastmero.
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TABELA 11 Formulaes de Referncia em HNBR.
MATRIAS PRIMAS Alt. 1
PHR
Alt. 2
PHR
Alt. 3
PHR
Alt. 4
PHR
Alt. 5
PHR
Alt. 6
PHR
Alt. 7
PHR
Therban A 3907 100 0 0 0 100 0 0
Therban C 3446 0 100 0 100 0 0 0
Therban A 3407 0 0 100 0 0 0 0
Therban C 3467 0 0 0 0 0 100 100
xido de Magnsio Ativo 0 0 0 2 0 0 0
xido de Zinco 0 5 5 2 5 0 5
Perxido de Zinco 55% 0 0 0 0 0 5 0
Estearina 0 1 1 0 0,5 1 1,5
Naugard 445 ( Crompton ) 1 0 1,1 1 0 1 0
Vulkanox ZMB 2 ( Bayer ) 0,4 1 0,4 0,4 1 0,5 0
Antiox. TMQ 0 1 0 0 1 0 0
Antiozonante 6PPD 0 0 0 0 0 0 1
Zeosil 175 Plus ( Rhodia ) 0 0 0 40 0 0 0
Negro de Fumo N - 990 50 15 50 0 25 0 0Negro de Fumo N - 550 0 35 0 1 0 0 0
Negro de Fumo N - 762 0 0 0 0 25 60 80
Talco Industrial 0 0 0 0 10 0 0
Silquest A 172 ( Crompton ) 0 0 0 1,5 0 0 0
Parafina P 0 2 0 0 0 0 0
Plastificante TOTM 30 0 0 0 0 10 10
Plastif.Viernol XH 14 ( Scandiflex ) 0 5 0 0 0 0 0
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Struktol WB 300 ( Stuktol ) 0 0 10 0 0 0 0
TAIC 3 0 3 1,5 0 0 0
HVA2 ( DuPont ) 0 0 0 0 1,5 0 0
Varox DBPH50 ( Vanderbilt ) 8 0 8 0 7,8 0 0
Perxido de Dicumila 40 % 0 0 0 7 0 0 0
Enxofre 0 0,4 0 0 0 0,5 0,4
CBS 0 2 0 0 0 0,5 1
TMTD 0 1,5 0 0 0 1,5 1,5
TETD 0 1,5 0 0 0 0 0
DTDM 0 0 0 0 0 1 1
Vulkalent E / C ( Bayer ) 0 0 0 0 0 0 0,5
VULCANIZAO
min. @ C
10 @
180
8 @
180
9 @
180
7 @
177
10 @
180
12 @
170
8 @
170
PROPRIEDADES
TCNICAS
Alt. 1 Alt. 2 Alt. 3 Alt. 4 Alt. 5 Alt. 6 Alt. 7
Dureza Shore A 45 61 59 74 62 67 72
Tenso de Ruptura Mpa 14,8 23,7 14 26,7 18,8 22,8 19,6
Alongamento Ruptura % 425 514 250 485 475 435 450
DPC 70Hs 125 C % 15 63 8 --- 29 --- ---
DPC 168 hs. 150C % 18 --- 15 --- --- --- ---
Mdulo 100% Mpa --- 2,8 2,9 2,7 --- 3,4 4,3
Mdulo 300% Mpa --- 11,6 --- 12,1 12,6 15,5 16,6
Envelh. Em Ar Quente
168hs. 150C
Variao Dureza Shore A + 10 --- + 10 --- --- + 8 + 12
Variao T. Ruptura % - 15 --- + 20 --- --- - 9 + 5
Variao Along. Rupt. % - 35 --- - 10 --- --- - 48 - 74
( Tabela e dados coletados e adaptados de literaturas tcnicas da BayerLanxsess )
BORRACHA NITLICA COM SUPERIOR PROPRIEDADES MECNICAS
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Em muitas aplicaes industriais e algumas vezes tambm para fins automotivos, as solicitaes
mecnicas exigem dos artefatos em Borracha Nitrlica propriedades tcnicas diferenciadas de
performance superior principalmente referente Tenso de Trao, Mdulos e Resistncia
Abraso.
Grades de NBR Carboxiladas tem sido indicadas para tais aplicaes, o que atende as caractersticas
solicitadas, somado as propriedades qumicas de resistncia a derivados de petrleo, o que j tpico
dos Elastmeros de NBR.
A incluso de cidos Carboxlicos na cadeias polimrica da NBR, durante os processos de
manufatura, deste elastmero, conduz para que ocorra uma alta densidade de ligao entre as
cadeias polimricas, ( Cross-Link ), durante a reao de vulcanizao de forma a promover as
propriedades desejadas dos artefatos.
Os grupos contendo cidos Carboxlicos, existente na XNBH, ligam-se atravs de reaes inicas
divalentes promovidas por xidos metlicos, como o xido de Zinco combinando com outras ligaes
desenvolvidas pelo Enxofre ou Perxidos no processo de vulcanizao do composto, oferecendo as
altas densidades de cross-link.
O artifcio da carboxilao da NBR poder restringir o emprego de alguns ingredientes qumicos deformulao que normalmente so usados em compostos convencionais, pois, podero reagir com os
grupos carboxilados causando resultados de cura e propriedades finais inadequadas, assim, para
corrigir os efeitos indesejados comum projetarse compostos contendo blenda entre XNBR + NBR
A TABELA 12, abaixo oferece algumas formulaes de referncia em XNBR + NBR com diversos
nveis de combinaes na blenda, e alguns resultados de propriedades tcnicas.
TABELA 12 Fromulaes de Referncia em XNBR
MATRIAS
PRIMAS
Alt. 1
PHR
Alt. 2
PHR
Alt. 3
PHR
Alt. 4
PHR
Alt. 5
PHR
NBR 33% ACN; Vicos. 50 100 75 50 25 0
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XNBR Krynac X 1.46 ( Bayer ) 0 25 50 75 100
Estearina 2 2 2 2 2
Permanax ODPA ( Flexsys ) 1 1 1 1 1
N.Fumo N - 660 40 40 40 40 40
Plastif. DOP 5 5 5 5 5
Enxofre 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
CBS 1 1 1 1 1
TMTD 2 2 2 2 2
xido de Zinco 5 5 5 5 5
PROPRIEDADESTCNICAS Vulc. 165C
Dureza Shore A 67 74 80 82 83
Mdulo a 100 % Mpa 1,7 3,1 4,5 5,5 5,2
Mdulo a 200 % Mpa 4,8 7,3 10,0 11,4 11,0
Tenso de Ruptura Mpa 18,2 19,7 21,0 23,8 25,5
Alongam. A Rupt. % 500 460 415 420 430
Resist. ao Rasgam. a 23C kN/m 48,5 50,4 50,9 52,2 53,4
Resist. ao Rasgam. a 100C kN/m 11,9 11,0 18,8 23,7 26,9
DPC Mtodo B 70 hs a 125C % 15 22 27 31 34
Processamento de Mistura e conformao da Borracha Nitrilica
Compostos em Borracha Nitrlica pode ser processados tanto em Banbury como em Misturador
Aberto, tambm podem ser conformados pelos diversos mtodos convencionais de produo de
artefatos de borracha das empresas transformadoras.
Mistura em Banbury;
O processamento de mistura de compostos em NBR em Banbury reserva os mesmos cuidados
observados para outros tipos de borrachas, seja, a perfeita limpeza da mquina imprescindvel,
para prevenir riscos de contaminao.
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Tambm a refrigerao dever estar totalmente aberta, pois, os controles da temperatura interna da
cmara de mistura durante o processamento de fundamental importncia, no devendo ultrapassar
a 140C e nem situa-se inferior a 95C
Procedimentos normais de mistura de compostos de NBR em Banbury seguem os seguntes passos:
a -) Alimentar o Banbury com o Polmero de NBR juntamente com o Enxofre, baixar o pilo e mastigar
/ misturar por 2 a 3 minutos;
b -) Recuar o pilo,adicionar as Cargas, xido de Zinco e outros ingredientes secos, baixar o pilo e
incorporar, misturando por mais 4 a 5 minutos. Observar aqui as seguintes condies:
- Primeiro:- Se o volume de Cargas e ingredientes secos for muito elevados, a adio para o interior
da cmara dever ser dividida em duas etapas, e a cada etapa, juntamente com as cargas dever ser
colocado tambm os ingredientes Plastificantes e Auxiliares de Processo.
- Segundo:- Se o composto em processamento for em XNBR, ( Borracha Nitrlica Carboxilada ), a
adio do xido de Zinco dever ser adicionado no final, juntamente com os Aceleradores e, em
Misturador Aberto.
c -) Descarregar o composto do Banbury, homogeneizar em Misturador Aberto, laminar em mantas de
aproximadamente 15 mm de espessura, resfria-la e acondiciona-las para um perodo de normalizao
de tenses internas, ( Descansar a Massada ) durante mnimo de 24 horas.
d -) Retornar o composto ao Misturador Aberto, aquece-lo e adicionar os ingredientes de cura e
aceleradores, misturando e homogeneizando perfeitamente, em seguida, laminar em mantas e enviar
para os processamentos de conformao subseqentes.
Mistura em Misturador Aberto:
Da mesma forma como descrito acima, a perfeita limpeza da mquina de fundamental importncia.
Tambm, o sistema de refrigerao dos rolos do Misturador dever permanecer sempre ativado, pois,
um sobre aquecimento poder provocar a adeso do composto nos rolos.
A mistura de compostos de NBR em Misturador Aberto segue normalmente os seguintes passos:-
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a -) Fechar a distncia entre rolos para aproximadamente 6 mm, em seguida alimentar com o
Polmero e proceder a mastigao at formar uma banda em torno de um dos rolos do misturador;
b -) Em seguida adicionar o Enxofre, xido de Zinco, Estearina e Antidegradantes, misturar e
incorporar perfeitamente;
c -) Adicionar as Cargas e Plastificantes aos poucos de maneira a obter perfeita incorporao e
homogeinizao, at ao composto, laminar em mantas, resfria-las e acondiciona-las para descansar
por mnimo 24 horas.
d -) Retornar a massada ao Misturador Aberto, aquece-la e adicionar os agentes de cura e
aceleradores, incorporar e homogeneizar perfeitamente, laminar em mantas e enderear aos
processos de conformao subseqentes.
Normalmente uma boa qualidade de produo de composto em Misturador Aberto demanda
aproximadamente 50 minutos.
Conformao por Calandragem e Extruso:
Geralmente, compostos que tem boas caractersticas de extruso, tambm calandram bem, pois, as
mesmas propriedades de alisamento e baixo nervo requerido para os processamentos de extruso,
so requeridas para os artefatos calandrados.
Compostos com NBR oferecem excelentes resultados de processamento em extrusoras e calandras.
Artefatos que exigem compostos ricos em borracha, melhor escolher polmeros de baixa viscosidade,
enquanto que para compostos mais carregados conveniente escolher polmeros de viscosidade
Mooney mais elevada, sendo comum blendas de dois polmeros de viscosidade diferentes.
Compostos contendo Carbonato de Magnsio oferecem artefatos reduzida quantidade de micro-
porosidade.
tima qualidade de extruso conseguida utilizando extrusora com L / D maior que 8 :1 e calibrada
com a seqncia de temperatura:- Alimentao 40 a 60C; Rosca e Canho 80 a 110C e na Matriz
115 a 125 C.
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Para calandragem a calibrao de temperatura ser: Rolo Superior e Rolo Inferior 75 a 90C e, Rolo
Intermedirio 60 a 70C.
Conformao por Moldagem:
Conformao por moldagem basicamente entende-se trs mtodos que so; Moldagem por
Compresso, por Transferncia e por Injeo.
Cada mtodo requer compostos com caractersticas especficas.
Moldagem por Compresso exige compostos com viscosidade mais elevada e boa fluidez, de forma a
preencher toda cavidade do molde eliminando todo ar interno; e mdia velocidade de vulcanizao,
que normalmente acontece temperatura entre 150 a 170C.
Moldagem por Transferncia requer compostos de baixa viscosidade, alta fluidez e tima segurana
pr-vulcanizao. Este mtodo comumente empregado para fabricao de artefatos de levam
insertos metlicos ou outros tipos de substratos, a vulcanizao ocorre em temperatura entre 170 a
190C e o artefato ao ser extrado do molde esta praticamente pronto.
Moldagem por Injeo requer compostos de baixa viscosidade, altssima fluidez, excelente seguranade pr-vulcanizao e tempo de cura muito rpido. Moldagem por Injeo normalmente empregado
para fabricao de peas de pequeno porte e alta volume de produo, a temperatura de
vulcanizao situa-se entre 190 a 210C.
ALGUMAS APLICAES DE BORRACHA NITRLICA :
Borracha Nitrlica e suas variaes, como estudamos no texto acima, mostra-se muito verstil,
podendo ser aplicada para produo dos mais diversos tipos de artefatos que exijam principalmente
resistncia derivados de petrleo e temperatura condizentes com o tipo de NBR escolhida.
A TABELA 13 abaixo indica alguns tipos de aplicao da NBR e a seguir, temos o Grfico ASTM D
2000 refernte a CLASSIFICAO DOS ELASTMEROS VULCANIZADOS, quanto a resistncia a
Temperatura e resistncia qumica em leo ASTM n 3 ( Tipo /Classe )
TABELA 13 Algumas Aplicaes de Compostos com NBR
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- Tubo intermo de mangueiras de combustvel e leo hidrulicas,
- Cobertura de Mangueiras diversas,
- Mangueira de ar condicionado,
- Correias transportadoras e de transmisso,
- Correias sincronizadoras automotivas,
- O Rings, Gaxetas, Retentores, e Vedaes diversas,
- Revestimento de cilindros para impresso grfica,
- Diafragmas e peas automotivas diversas,
- Mantas calandradas e mangotes diversos,
- Jaquetas de cabos eltricos,
- Adesivos para juntas de motor,
- Cola cemento,
- Outras
Grfico ASTM D2000 Classificao de Elastmeros Vulcanizados:
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- Several information of the papers technical / commercial of Petrobras Energia Argentina.
por:
V J Garbim
Hgh Performances Elastomers
Specialist
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