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Borrachas fluorcarbônicas

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Page 1: Borrachas fluorcarbônicas

Borrachas uorcarbônicasValdemir Jose Garbim

O conteúdo deste artigo é de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es)

Page 2: Borrachas fluorcarbônicas

Conteúdo Apresentação .................................................................................................................... 3

Fluorelastômeros .............................................................................................................. 4

Histórico / Generalidades ............................................................................................. 4

Artefatos em borracha fluorcarbônicas – Algumas aplicações ........................................ 5

Automotiva: .................................................................................................................. 6

Aeroespacial ................................................................................................................. 6

Industrial ....................................................................................................................... 7

Normas de Classificação .................................................................................................. 8

Principais características dos fluorelastômeros ................................................................ 8

Resistência ao calor ...................................................................................................... 8

Resistência ao frio ........................................................................................................ 9

Resistência química ...................................................................................................... 9

Força de vedação e resistência à deformação permanente à compressão ..................... 9

Resistência à flamabilidade .......................................................................................... 9

Resistência a intempéries............................................................................................ 10

Propriedades elétricas ................................................................................................. 10

Polimerização dos fluorelastômeros – Informações gerais ............................................ 10

Constituição estrutural dos fluorelastômeros ................................................................. 11

Fluorelastômeros dipolímeros (referência 66% de flúor) ........................................... 11

Fluorelastômeros terpolímeros (referência 68% e 69,5% de flúor) ............................ 12

Fluorelastômeros terpolímeros – Especialidades ....................................................... 13

Sistemas de cura “Vulcanização” dos fluorelastômeros ................................................. 16

Cura por diaminas ....................................................................................................... 17

Cura por bisfenol ........................................................................................................ 18

Cura por peróxidos ..................................................................................................... 18

Pós-Cura dos fluorelastômeros vulcanizados ................................................................. 19

Viscosidade mooney dos fluorelastômeros .................................................................... 20

Ingredientes de formulação – Características funcionais ............................................... 21

Estabilizantes, ativadores de cura e agentes de vulcanização .................................... 21

Auxiliares de processamento ...................................................................................... 22

Page 3: Borrachas fluorcarbônicas

Cargas, pigmentos corantes ........................................................................................ 22

Processamento de mistura de compostos com fluorelastômeros .................................... 23

Processamento de mistura em misturador aberto ....................................................... 24

Processamento de mistura em misturador interno – Banbury .................................... 25

Controle do processamento de mistura ....................................................................... 26

Conformação de artefatos em fluorelastômeros ............................................................. 26

Moldagem por compressão ......................................................................................... 26

Moldagem por transferência ....................................................................................... 27

Moldagem por injeção ................................................................................................ 27

Agentes desmoldantes ................................................................................................ 28

Contração dimensional ............................................................................................... 28

Conformação por calandragem ................................................................................... 29

Conformação por extrusão.......................................................................................... 30

Adesão de fluorelastômeros a substratos ........................................................................ 30

Fluorelastômeros dissolvidos em solventes .................................................................... 32

Tabelas orientativas ........................................................................................................ 32

Nota importante .............................................................................................................. 32

Referências bibliográficas .............................................................................................. 42

Page 4: Borrachas fluorcarbônicas

Borrachas fluorcarbônicas: características técnicas, propriedades

gerais, processamento e aplicações

Valdemir José Garbim

Apresentação

Se fizermos uma observação grosseira da mecânica dos automóveis, máquinas e

equipamentos industriais modernos e traçarmos um paralelo comparativo com os

automóveis, máquinas e equipamentos mais antigos, notaremos facilmente que os

conceitos básicos da mecânica não mudaram, pois aqueles conjuntos de alavancas,

polias, eixos, mancais, engrenagens e articulações, normalmente suportados por uma

carcaça, ainda estão presentes.

Porém, se observarmos atentamente estes modernos conjuntos de peças

montados e em funcionamento veremos que, embora o conceito da mecânica permaneça

igual, as pressões, temperaturas, velocidades, rotações, vibrações, etc., foram

intensificadas a magnitudes antes inconcebíveis pela engenharia, e ainda há redução de

peso nas partes e conjuntos, melhorando a qualidade e reduzindo custos. Então vem a

pergunta: como isso é possível? Uma das principais respostas é: desenvolvimento de

novos materiais e novas tecnologias.

Entre toda esta magnífica modernidade, um dos grandes desafios dos

engenheiros ainda é o de projetar sistemas de vedações ou junções elásticas práticas e de

baixo custo, que resistam com segurança às condições cada vez mais severas de

funcionamento dos conjuntos. Além da resistência mecânica e térmica, é necessário que

exista resistência química, já que comumente as peças e componentes viscoelásticos

montados aos conjuntos estão sujeitos a produtos químicos fortemente agressivos,

condição que poucos materiais podem resistir.

Nas páginas seguintes são apresentadas informações gerais básicas sobre

fluorelastômeros, também chamadas de borrachas fluorcarbônicas, que correspondem a

uma linha destes produtos de alta performance oferecidos ao mercado, onde são focados

não somente dados de aplicação do produto, mas também os métodos e meios de

manufatura dos artefatos. Sabemos que a tecnologia que envolve os produtos de alta

performance, tanto de aplicação quanto de manufatura, é difícil de ser descrita em

Page 5: Borrachas fluorcarbônicas

poucas páginas. Assim, os fabricantes deste tipo de elastômero colocam seus técnicos

sempre à disposição para esclarecimentos de possíveis dúvidas e ajuda que for

necessária.

Fluorelastômeros

Histórico / Generalidades

As primeiras informações sobre borrachas fluorcarbônicas processáveis pelos

métodos convencionais das indústrias transformadoras de artefatos finais vulcanizados,

e ainda, que apresentassem características e propriedades com performance diferenciada

relativas à resistência química, principalmente a derivados de petróleo, e a temperaturas

mais elevadas, remonta a década entre 1950 e 1960.

Os primeiros elastômeros fluorados foram produzidos a partir da fabricação do

dipolímero clorotrifluoroetiletno / fluoreto de vinilideno (CTFE / VF2), com nome de

Kel – F, produzido pela M.W.KELLOGG Co. A substituição do clorotrifluoroetileno

pelo hexafluoroproileno (HFP) proporcionou uma considerável melhora na estabilidade

do polímero e facilidade de processamento. Usando esta tecnologia, a DuPont Company

produziu e introduziu ao mercado o “VITON R

A”, em 1957. A 3 M adquiriu os

negócios da M.W.KELLOGG e em seguida lançou o FLUORELR no início dos anos de

1960.

Estudos conduzidos por especialistas da DuPont, buscando melhorar ainda mais

a estabilidade a altas temperaturas e resistência a solventes derivados de petróleo,

mostraram que inserindo ao polímero mais um monômero, o tetrafluoroetileno ( TFE ),

os resultados eram alcançados, e isso se concretizou em 1959. A companhia1

Montecatini – Edson, que também trabalhava em pesquisas sobre os fluorelastomeros

lançou ao mercado o 1- hidro-pentafluoropropileno nas versões dipolímeros e

terpolímeros, em 1960, esta alteração estrutural de um dos monômeros do copolímero se

dava devido a patentes que protegiam os projetos da DuPont e 3M relativos ao uso do

HFP. Logo que expirada a patente, a Montecatini – Edson também começou a utilizar o

HFP na produção dos seus elastômeros fluorados.

Em meados de 1970, a DuPont lançou uma inovadora linha de fluorelastômeros

contendo perfluor-metil-vinil-eter ( PMVE ). Este flúor-polímero, além das

1 Atualmente (2012) esta companhia pertence ao grupo SOLVAY

Page 6: Borrachas fluorcarbônicas

propriedades já conhecidas relativas à resistência química e estabilidade a elevadas

temperaturas, também proporciona melhores performances em aplicações onde as peças

devam suportar baixas temperaturas mantendo-se em condições elastoméricas. A esse

terpolímero ainda são agregados monômeros contendo sais de bromo, como sítio de

cura via peroxídica. Paralelamente, pesquisadores da DuPont também desenvolveram

uma família de fluorelastômeros com superior resistência a metanol, de base VF2 /

HFP / TFE e curado por peróxidos orgânicos (esta família de fluorelastômeros contém

níveis bastante baixos de VF2 ). Recentemente, no início do da primeira década dos anos

2000, a empresa Daikin Kogio Co. também introduziu ao mercado elastômeros

fluorcarbônicos de base VF2 curados por peróxidos.

Ainda, no início da década de 1970, a DuPont apresentou outra linha de

elastômeros fluorados oriundos da combinação entre TFE e PMVE: um

perfluorelastômero, cuja marca comercial registrada é KALREZ R2

. Este material

apresenta excelente estabilidade termo-oxidativa e superior resistência a mais de 10.000

produtos químicos, equiparando-se ao PTFE (politerafluoretileno).

Atualmente alguns dos maiores e mais conhecidos produtores de borracha

fluorcarbônicas são:

DuPont VITON e KALREZ

3M FLUOREL / DYNEON

Solvay (Solexis) TECNOFLON

Daikin DAÍ-EL

Asahi Chemical AFLAS

Atualmente, mais de 10.000 toneladas de borracha fluorada são produzidas por

ano e convertidas em artefatos técnicos vulcanizados, utilizados para diversas

finalidades.

Artefatos em borracha fluorcarbônicas – Algumas aplicações

Peças fabricadas em Fluorelastômeros encontram uma larga gama de aplicações

onde a condição de operação do artefato exige materiais com características

elastoméricas de alta performance técnica, principalmente quando em contato com

2 Vale informar que a DuPont reserva-se no direito de vender somente peças prontas, vulcanizadas,

produzidas com este material.

Page 7: Borrachas fluorcarbônicas

derivados de petróleo e sob elevadas temperaturas, como em diversas aplicações

automotivas, aeroespacial, naval, industrial, etc...

Abaixo listamos algumas aplicações e tipos comuns de peças:

Automotiva:

- Retentores, anéis, selos mecânicos;

- Anéis de vedação de comando de válvulas ;

- Anéis de vedação de pistões para motores diesel;

- Tubo interno de mangueira de combustível;

- Tubos e peças instaladas no interior de tanque de combustível;

- Anéis e vedações de sistemas de injeção de combustível;

- Diafragmas, vedações, bóias e outras peças usadas em carburador;

- Sistemas de diafragmas e vedações em injetores de combustível;

- Selos e sistemas de vedação de bombas de combustível;

- Retentores e vedações para caixas de transmissão e diferencial;

- Vedações do conjunto de controle de emissões de gases;

- Revestimento de juntas de cabeçote e do sistema de arrefecimento;

- Outras peças específicas de veículos especiais.

Aeroespacial

- Gaxetas para blocos manifoldes de conjuntos hidráulicos;

- Vedações dos sistemas de combustível;

- O’Rings, gaxetas e retentores dos sistemas de lubrificação e conjuntos de

freios;

- Bladders para tanque de combustível;

Page 8: Borrachas fluorcarbônicas

- Vedações dos sistemas corta-fogo;

- Tubos, mangueiras, sifões dos conjuntos de sistemas de aquecimento de

lubrificantes;

- Proteção de hastes das válvulas dos pneus;

- Revestimento protetores de fios e tecidos de conjuntos flexíveis;

- Diversas peças usadas nas turbinas propulsoras;

- Outras.

Industrial

- Diafragmas de bombas para derivados de petróleo e outros produtos químicos;

- Tubo interno de mangueiras para combustíveis e outros produtos químicos;

- Conectores elétricos;

- Revestimentos de tecidos para conjuntos de vedação flexíveis;

- Revestimento interno de juntas de expansão;

- Gaxetas e sistemas de vedação para conjuntos hidráulicos de fornos;

- Auxiliar de processo para poliolefinas;

- Vedações para embalagens de óleo, combustíveis e produtos químicos;

- Revestimentos protetores;

- Sistemas de vedação e selagem de bombas;

- Revestimento de rolos para máquinas de impressão aquecidas;

- Diversas peças usadas em equipamentos de processamento de alimentos;

- Vedações de equipamentos que processam defensivos agrícolas;

- Cobertura de proteção de fios e cabos elétricos;

- Outras.

Page 9: Borrachas fluorcarbônicas

Normas de Classificação

Os elastômeros fluorcarbônicos são classificados pela norma ASTM – 1418,

com a sigla FKM, e pela norma ISO – R 1629, com a sigla FPM. Conforme a Norma

ASTM D 2000 e SAE J 200, Classificação de Elastômeros Vulcanizados, as borrachas

fluoradas são codificadas com a especificação “HK”, seja para temperatura de trabalho

contínuo até 250ºC (tipo = H), e resistência ao inchamento em óleo IRM 903 ( ASTM –

3 ) < 10 % ( classe K ).

Principais características dos fluorelastômeros

Artefatos vulcanizados em borrachas fluoradas proporcionam um excelente

balanço entre propriedades mecânicas, térmicas e químicas.

Alguns fatores relevantes referentes à resistência a temperaturas de trabalho:

Resistência ao calor

Peças vulcanizadas produzidas com flouroelastômeros são pouco afetadas,

mantendo praticamente estáveis suas características técnicas em operação a altas

temperaturas, simultaneamente em contato com óleos derivados de petróleo.

Ensaios típicos de envelhecimento em ar quente a 204ºC mostraram que os

corpos de prova não apresentaram nenhuma perda de qualidade por praticamente

períodos de tempo infinito. As mesmas condições foram observadas em ensaios a

temperatura de 260ºC em condições intermitentes.

Pode-se considerar como indicações limitantes de serviço das peças produzidas

em fluoroelastômeros as seguintes condições:

3000 horas à temperatura de 232ºC

1000 horas à temperatura de 260ºC

240 horas à temperatura de 288ºC

48 horas à temperatura de 316ºC

Page 10: Borrachas fluorcarbônicas

Resistência ao frio

Artigos vulcanizados em fluorelastômeros oferecem ótimas propriedades

técnicas de emprego em aplicações a baixas temperaturas entre - 18 ºC e - 23ºC, e ainda,

formulações criteriosamente elaboradas permitem fabricação de peças para trabalhar em

condições estáticas a temperatura até - 54ºC (informações coletadas de literaturas da

DuPont, compiladas e adaptadas para este texto)

Resistência química

Artefatos vulcanizados em fluorelastômeros podem ser indicados para operações

em regime constante de trabalho tendo contato com óleos aquecidos, diversos

lubrificantes minerais e sintéticos, como combustíveis como gasolina, óleo diesel,

combustíveis de aeronaves, em temperatura ambiente. Algumas famílias específicas de

borrachas fluoradas podem ser formuladas para superior resistência a bio-diesel,

metanol, álcalis e bases agressivas, ácidos orgânicos, ácidos minerais, vapor d’água

entre outros produtos químicos (ver tabela 8).

NOTA: Os fabricantes de fluorelastomeros oferecem a seus clientes tabelas de

resistência química para uma vasta gama de condições de aplicação de seus produtos.

Força de vedação e resistência à deformação permanente à compressão

Chamamos de força de vedação a propriedade que os artefatos vulcanizados

(destinados a desempenhar tal tipo de trabalho) apresentam de sustentar a energia

elástica suficiente para garantir a vedação durante toda sua vida útil, ou seja, não sofre

dilacerações que reduzam as propriedades elásticas, comprometendo o projeto a que se

destinam.

A resistência à deformação permanente à compressão, “DPC”, bem como a força

de vedação são algumas das principais propriedades requeridas em artefatos destinados

a trabalhos de vedação, principalmente os anéis O’rings. Estes tipos de peças,

produzidas com grades de fluorelastômeros criteriosamente escolhidos, bem como

formulações cuidadosamente elaboradas e observando as condições de cura e a pós-

cura, oferecem estas excelentes qualidades.

Resistência à flamabilidade

Compostos vulcanizados em fluorelastômeros proporcionam características auto

extingüíveis à flamabilidade, quando a fonte de chama é retirada. Alguns projetos de

Page 11: Borrachas fluorcarbônicas

peças aeroespaciais exigem condições críticas de resistência à queima onde os artefatos

são submetidos em testes a elevadas pressões e ambientes saturados de oxigênio.

Resistência a intempéries

Os fluorelastômeros são copolímeros que apresentam estrutura constitucional

totalmente saturada. Portanto, oferecem total resistência aos elementos químicos

atmosféricos como oxigênio, ozônio, irradiações de luz solar, etc. Testes específicos e

em condições extremamente críticas contendo elevada concentração de ozônio, em altas

temperaturas e durante largo espaço de tempo, elaborados em corpos de prova

produzidos em fluorelastômeros, não apresentaram nenhum indício de degradação.

Propriedades elétricas

Estando presentes na estrutura polimérica dos fluorelastômeros elevadas

concentrações de flúor, isto tende também a aumentar polaridade iônica do material, o

que compromete suas propriedades de isolamento à eletricidade. Assim, as borrachas

fluoradas somente poderão ser usadas em baixas tensões elétricas e baixas freqüências.

Polimerização dos fluorelastômeros – Informações gerais

Basicamente, a formação da estrutura dos fluorelastômeros compreende a

combinação dos monômeros de VF2 , HFP e TFE, como já comentamos acima.

Produtos com características técnicas interessantes e comercialmente viáveis compõem

em suas estruturas poliméricas teores entre 20 a 70% de VF2 ; 20 a 60% de HFP e 0 a

40% de TFE.

A polimerização dos fluorelastômeros comumente é preparada em emulsão

aquosa com iniciadores base radicais livres. Também existe a possibilidade de

polimerização em solução contendo radicais livres. Porém, a transferência de cadeias

por meio de solventes mantém baixo o peso molecular da estrutura. Emulsão-

polimerização normalmente ocorre à temperatura entre 100 a 120ºC e pressão entre 5 a

7 Mpa usando peróxidos inorgânicos do tipo persulfato de amônia, (peróxido orgânico,

sistema redox, também pode ser usado, principalmente quando a decomposição térmica

do persulfato de amônia é muito lenta, devido a baixas temperaturas de polimerização

que são requeridas, para alguns flúor-polímeros).

Quando necessário agentes emulsificantes, estes deverão ser inertes devido a alta

Page 12: Borrachas fluorcarbônicas

reatividade dos radicais fluorcarbônicos que provocariam grande crescimento das

cadeias e minimizaria a transferência das mesmas. Monitoramento constante do pH e

sistemas de estabilização dos emulsificantes são primordialmente requeridos.

Polimerização por método contínuo, a água, os monômeros, iniciadores e outros

componentes são alimentados no reator enquanto o látex polimérico vai sendo

removido, em correspondente razão de produção. Monômeros não combinados durante

a reação de polimerização são removidos e reciclados.

Constituição estrutural dos fluorelastômeros

As borrachas fluorcarbônicas basicamente são divididas em três famílias

primárias, distinguindo-se pelo teor de flúor final resultante. Como regra prática

distinguimos as famílias de fluorelastômeros basicamente sendo 66%, 68% e 69,5% de

flúor, muito embora sabemos que existe uma pequena variação para mais ou para menos

em cada valor do teor de flúor referenciado.

Fluorelastômeros dipolímeros (referência 66% de flúor)

Este é um copolímero, combinando o fluoreto de vinilideno “VF2” com o

hexafluopropileno “HFP” cujo teor de flúor final situa-se entre 65 a 66%, (conforme

esquema fig. 1).

Fig. 1

Page 13: Borrachas fluorcarbônicas

Artefatos vulcanizados produzidos com esta família de fluorelastômero

oferecem muito boa resistência a derivados de petróleo, sendo largamente indicada para

fabricação de sistemas de vedação (o’rings, retentores, gaxetas, anéis raspadores, etc)

empregados para contato com óleos lubrificantes, óleos hidráulico, óleos térmicos e

outras aplicações correlatas. Seu uso em contato com combustíveis (gasolina, óleo

diesel, querosene, etc) é bastante restrito, pois poderá sofrer um inchamento volumétrico

que venha a extrapolar as estabelecidas pelas normalizações mandatórias.

Também não é recomendada a indicação desta família de fluorelastômeros para

peças que irão operar em contato com metanol. Ensaios em corpos de prova imersos em

metanol durante sete dias a 23ºC mostraram inchamento volumétrico entre 75 a 105%.

Estes dipolímeros de fluorelastômeros oferecem ótimas propriedades de

resistência a baixas temperaturas apresentando muito boas características elásticas em

temperatura de até – 17ºC (ensaios de Temperatura de Retração a 10% = TR 10, norma

ASTM D 1329).

Ótimos resultados de baixa deformação permanente à compressão também são

obtidos com esta família de fluorelastômeros. Em ensaios conforme a norma ASTM D

395, método B à temperatura de 200ºC durante 70 horas, obtém-se resultados próximos

a 15%. O peso específico deste polímero está entre 1,81 a 1,82 g/cm3.

Fluorelastômeros terpolímeros (referência 68% e 69,5% de flúor)

Estes são obtidos à partir da copolimerização entre os monômeros de fluoreto de

vinilideno ”VF2” combinado com o hexafluorpropileno “HFP” e tetrafluoretileno

“TFE”, obtendo-se daí copolímeros contendo flúor estrutural na proporção entre 66 a

69,5 %, (esquema da estrutura química conforme Fig. 2).

Fig. 2

Page 14: Borrachas fluorcarbônicas

Peças produzidas à partir de terpolímeros fluorados e vulcanizados apresentam

superior resistência química, principalmente a derivados de petróleo, comparativamente

aos fluorelastômeros dipolímeros. Porém, a resistência a baixas temperaturas é

prejudicada. Como regra geral podemos dizer que o maior teor de flúor estrutural do

fluorelastômero melhora a resistência química, porém piora a resistência ao frio.

Fluorelasômeros terpolímeros contendo 68% de flúor estrutural são os mais

largamente indicados em artefatos vulcanizados para contato com combustíveis, como

gasolina, óleo diesel, querosene, etc. Ainda, polímeros contendo máximos teores de

flúor (69,5% de flúor) permitem produção de artefatos vulcanizados para contato direto

com metanol, apresentando inchamento volumétrico entre 5 a 10 %. Também são os

mais indicados para contato com solventes apolares fortes como tolueno, xilieno,

hexano, benzeno, nafta, etc.

A tabela 1 apresenta alguns indicadores sobre as propriedades técnicas principais

dos fluorelastômeros terpolímeros comparativamente aos dipolímeros.

Tabela 1 – Indicadores de propriedades técnicas dos fluorelastômeros

Teor de fluor

referência

%

Peso específico

g/cm3

Inchamento em

gasolina (Brasil)

%

Inchamento em metanol

7 dias a 23ºC %

Def. Perm. compres.

70 h à 200ºC %

Temperatura de

retração (TR 10)

ºC

66 1,81 a 1,82 30 75 a 105 15 a 20 - 17

68 1,85 a 1,86 12 35 a 45 20 a 30 - 13

69,5 1,90 a 1,91 7 5 a 10 30 a 45 - 7

Fluorelastômeros terpolímeros – Especialidades

Algumas modificações estruturais inseridas aos terpolímeros fluorados permitem

atribuir ao copolímero características diferenciadas adicionais às ótimas propriedades

que já são comportadas por esta família de materiais.

A inserção de elementos bromados do tipo bromotetrafluorbuteno BTFB como

monômero auxiliar de cura às combinações variadas de terpolímeros, possibilita a

obtenção de artefatos vulcanizados que apresentem resistência ao Metanol (metanol é

extremamente agressivo aos fluorelastômeros), mostrando inchamento tão baixo quanto

a 14% e, simultaneamente, resistência a baixas temperaturas próximas a – 30ºC em

Page 15: Borrachas fluorcarbônicas

ensaios de TR 10 (ensaio de Temperatura de Retração a 10%, Norma ASTM D 1329 ).

Estas famílias de fluorelastômeros permitem que a vulcanização seja por peróxidos

orgânicos e os artefatos vulcanizados ainda apresentam excelente resistência a água,

vapor d’água, ácidos minerais tipo H2So4 , HNO3 , HCL, etc. As figuras 3 e 4

apresentam esquemas de cadeias estruturais destes tipos de copolímeros.

Fig. 3

Fig. 4

Nota: ADT = Aditivo BTBF (bromotetrafluorbuteno) que é o monômero

inserido na estrutura do flourelastômero cujo qual permite que a vulcanização seja

promovida por peróxidos.

A copolimerização da combinação das unidades monoméricas PMVE

(perfluormetilvinileter) com TFE (tetrafluoretileno) mais E (etileno), contendo ainda o

BTFB como monômero auxiliar de cura via peróxido, permite a obtenção de um

Page 16: Borrachas fluorcarbônicas

fluorelastômero com aproximadamente 67 % de fluor. Este material oferece muito boas

características de resistência a hidrocarbonetos, álcool, cetonas, ácidos e aminas, bases,

petróleo bruto, etc. A figura 5 mostra o esquema estrutural deste fluorelestômero.

Fig. 5

Polímero fluorado combinando VF2 + TFE + P (fluoreto de vinilideno +

tetrafluoretileno + propileno) resulta entre 55 a 60 % de flúor e oferece artefatos

vulcanizados via bisfenol com ótimas propriedades de resistência a aditivos de óleos

automotivos, ácidos e bases. Esquema estrutural Figura 6.

Page 17: Borrachas fluorcarbônicas

Fig. 6

A tabela 2 apresenta resumidamente algumas características gerais dos tipos de

fluorelastômeros cujas estruturas vimos nas estruturas acima.

Tabela 2 – Resumo das Características Gerais dos Fluorelastômeros

Combinação de Monômeros Temperat. Serviço ºC Teor de Fluor % Teor de Hidrogênio %

VF2 / HFP - 18 a + 210 66 1,9

VF2 / HFP / TFE - 12 a + 230 66 a 69,5 1,1 a 1,9

VF2 / PMVE / TFE - 27 a + 230 64 a 66,5 1,1 a 1,7

VF2 / TFE / P + 5 a + 200 54 4,3

TFE / PMVE 0 a + 260 73 0

TFE / PMVE / E - 15 a + 230 66 1,1

VF2 = Fluoreto de Vinilideno

HFP = Hexafluorpropileno

PMVE = Perfluormetilvinileter

P = Propileno

E = Etileno

Sistemas de cura “Vulcanização” dos fluorelastômeros

Igualmente aos outros tipos de borracha, os flúorelastômeros, para oferecerem

suas melhores propriedades técnicas, requerem ser vulcanizados. Esta mudança de

estado estrutural para os fluorelastômeros pode ser provocada por meio de diaminas,

Page 18: Borrachas fluorcarbônicas

bisfenois ou peróxidos. Escolhendo-se qualquer destes sistemas de cura, sempre

obteremos os melhores resultados quando a vulcanização é promovida em duas etapas,

seja: cura e pós-cura. A cura, também chamada neste caso de pré-cura, segue

igualmente os critérios usados para conformação de borrachas convencionais, ou seja, o

composto é conformado sob pressão, temperatura e por certo período de tempo. Na

segunda etapa, a pós-cura, as peças em fluorelastômeros já conformadas são colocadas

em estufas aquecidas com circulação de ar, em pressão atmosférica e durante certo

tempo. No processo de pré-cura de conformação, para artefatos de pequenos tamanhos,

o tempo de vulcanização demanda entre 5 a 15 minutos a temperaturas entre 150 a

180°C (peças de grandes dimensões, deve-se considerar o tempo de aquecimento de

toda a massa polimérica até atingir temperatura de cura para depois somar a esse o

tempo de vulcanização). A pós-cura é promovida a temperaturas entre 230 a 260°C por

período de tempo entre 15 a 24 horas.

A pós-cura é imprescindível em artefatos produzidos com flúorelastômeros, pois

proporciona redução da deformação permanente à compressão, incremento da tensão de

ruptura e melhor resistência química, da peça.

Cura por diaminas

A cura por Diaminas para os fluorelastômeros foi introduzida no início dos anos

de 1950, onde a hexametilenodiamina e seus sais de carbamatos eram comumente

utilizados. As Diaminas, como o Diak – 1 (Marca Registrada da DuPont), normalmente

usada para vulcanização de dipolímeros fluorados, apresentam cura relativamente pobre

e não oferecem aos artefatos muito boa resistência à deformação permanente à

compressão. A única vantagem de se utilizar este sistema de cura é a excelente adesão a

metais que é obtida. Durante a reação de vulcanização, ocorre a geração de gases ácidos

devido à combinação de hidrogênio e flúor que são extremamente prejudiciais,

alterando principalmente as condições de cura do composto. Assim, ingredientes

capturadores de acidez, como óxido de magnésio, óxido de chumbo ou óxido de cálcio

deverão ser considerados na formulação, servindo de estabilizantes. Formulações

típicas usando diaminas como agente de cura comumente contemplam Fluorelastômero

(melhor os dipolímeros ), 100 phr, óxido metálico entre 4 a 20 phr, negro de fumo tipo

N-990, 10 a 30 phr e diamina, 1 a 3 phr. Artefatos curados por diaminas não são

Page 19: Borrachas fluorcarbônicas

indicados para trabalhar por longo período de tempo em temperaturas acima de 200°C.

Cura por bisfenol

Sistema de cura de fluorelastômeros usando bisfenoil tipo [2,2 – bis (4 –

hidrofenil) hexafluorpropano], hidroquinonas, hidroquinonas-substituidas e bisfenol A,

foram empregados em desenvolvimentos que culminaram em pleno sucesso, e no final

dos anos de 1960, devido às ótimas características de cura e propriedades técnicas

oferecidas aos artefatos, rapidamente tenderam a substituir as diaminas. Já no início dos

anos de 1970, os vários fabricantes de borrachas fluoradas apresentavam ao mercado

seus pré-compostos contendo sistemas de cura por bisfenol incorporado. Uma grande

vantagem tecnológica descoberta pelos pesquisadores foi a de observarem que o

bisfenol não reage com o fluorpolímero enquanto um acelerador do tipo fosfônico ou

sais de tetra – alkilamonio - combinado com óxidos metálicos não estiverem presentes

ao composto. Assim, verificou-se que o bisfenol reage como o óxido metálico formando

íons de bisfenolato, estes sendo sais básicos fortes que seqüestram fluoreto de

hidrogênio da cadeia polimérica resultando em partes estruturais diênicas as quais

promovem as ligações entre cadeias, ocorrendo a cura devida. Fluorelastômeros pré-

compostos com bisfenol proporcionam excelente segurança de processamento, rápida

velocidade de cura e artefatos vulcanizados com ótima resistência à deformação

permanente à compressão.

Em meados da década de 1980, melhorias conseguidas em pré-compostos

contendo bisfenol deram origem a diversos grades de fluorpolímeros que oferecem

velocidade de cura com variadas taxas desde lenta a bastante rápida, bem como maior

facilidade de desmoldsagem dos artefatos vulcanizados.

Cura por peróxidos

Estudos desenvolvidos em meados da década de 1970 permitiram aos

pesquisadores observarem que a agregação periférica às cadeias fluorcabônicas

estruturais de determinados tipos de monômeros bromados (como bromotrifluoretileno,

1 – bromo – 2,2 – difluoretileno ou 4 – bromo – 3,3,4,4 – tetrafluorbut – 1 – eno)

possibilitava a obtenção de alguns sítios onde a reação peroxídica permitia a formação

de ligações entre tais cadeias, resultando taxas de vulcanização consideráveis, surgindo

Page 20: Borrachas fluorcarbônicas

então novas famílias de borrachas fluoradas podendo ser curadas por peróxidos. Ainda

melhores características de cura foram observadas com a elaboração de formulações

contendo co-agentes para peróxidos, como o trialil isocianurato, trialil cianurato, ou

trimetalil isocianurato.

Algumas características oferecidas por fluorelastômeros curados por peróxidos

são: 1. a taxa de cura, bem como, o estado de cura estão diretamente proporcional à

concentração de monômero gerador do sítio de cura agregado ao fluorpolímero; 2. A

concentração de peróxido adicionado ao composto tem pouca influência no estado de

cura final do artefato, assim podendo usar pequenas proporções.

Porém, apresenta forte efeito na taxa de cura, por isso torna-se bastante

importante o emprego de co-agentes para peróxidos no composto. Isto permite obter

peças vulcanizadas com excelentes taxas e estado de cura final. Sistemas de cura

peroxídicos oferecem excelente segurança de processamento, cura rápida e singulares

propriedades técnicas aos artefatos vulcanizados. Os terpolímeros fluorados ainda

apresentam superior resistência química a óleos lubrificantes automotivos aditivados,

vapor d’água e ácidos.

Pós-Cura dos fluorelastômeros vulcanizados

A constituição estrutural dos fluorelastômeros, ou seja, as ligações carbono –

flúor, apresentam intensa energia intramolecular, e conseqüentemente, também as

energias intermoleculares, comparativamente às borrachas convencionais que são

basicamente hidrocarbônicas. Estas fortes energias de ligação tendem a aproximar

muito mais os elementos constitucionais do polímero, bem como as cadeias poliméricas

vizinhas. Isto pode ser facilmente verificado até pela densidade do material. Essa

intrincada formação, fortemente unida, também é uma das responsáveis pelas altas

performances técnicas desta família de elastômeros. Por outro lado, as condições

normalmente usadas pelas indústrias transformadoras de artefatos de borracha acabam

por ser insuficientes para promover a cura completa do composto em fluorelastômeros,

para obter-se melhores propriedades técnicas finais das peças. Com este material torna-

se necessário promover a cura em duas etapas, que chamamos de pré-cura e pós-cura.

A cura promovida durante a conformação do artefato garante certas propriedades

técnicas suficientes basicamente para manter a forma geométrica da peça e facilitar o

Page 21: Borrachas fluorcarbônicas

manuseio. Porém, os resultados exigidos pela engenharia de aplicação somente serão

conseguidos após ocorrida a segunda etapa, ou seja, a pós-cura. É na pós-cura que todas

as ligações intermoleculares de encadeamento são concluídas e firmadas

adequadamente. Ainda, a operação de pós-cura promove a eliminação de materiais

voláteis e de subprodutos gerados pelas reações químicas atinentes aos processos que

poderiam comprometer a vida útil da peça em trabalho operacional.

Todos os artefatos produzidos com qualquer tipo de fluorelastômeros requerem

o tratamento de pós-cura. A pós-cura é promovida normalmente em estufas com

circulação de ar a uma razão de 10 a 15 trocas de ar por hora.

A temperatura recomendada será de 195 a 200°C para artefatos produzidos à

partir de compostos com fluorelastômeros curados por diaminas ou peças combinadas

borracha – metal, e 230 a 260°C para artefatos fabricados à base de pré-composto com

bisfenol ou curados por peróxidos. Temperaturas de pós-cura acima de 260°C não são

recomendadas.

O tempo de pós-cura deverá ser entre 16 a 24 horas interruptas, dependendo do

tamanho do artefato. Peças de espessuras grossas requerem cuidados especiais no

desenvolvimento da formulação, onde torna-se recomendável a adição de um dessecante

(como por exemplo o óxido de cálcio em teores entre 2,5 a 5 phr). O procedimento de

pós-cura deverá obedecer uma gradiente de acréscimo de temperatura, iniciando com

aproximadamente 95°C e incrementando à razão de 20°C por hora, até atingir a

temperatura de 205°C, e nesta temperatura deverá permanecer por mais 16 horas.

Viscosidade mooney dos fluorelastômeros

Outro parâmetro importante na escolha do grade mais adequado dos

fluorelastômeros é a viscosidade Mooney. Os fabricantes de fluorelastômeros oferecem

ao mercado diversos grades mais comuns, com viscosidade Mooney = 20; 30; 40, 60, 70

e 90 (ML 1+10 a 121ºC)

Peças com formas geométricas regulares de desenhos simples como anéis,

o’rings, arruelas, certos tipos de gaxetas, etc, de fácil desmoldagem, orientam a escolha

de fluorelastômeros que apresentem velocidades de cura mais rápida. Se tais artefatos

ainda forem de pequenas dimensões e altos volumes de produção, conseqüentemente

moldados por injeção, a indicação de elastômeros com menor viscosidade torna-se

Page 22: Borrachas fluorcarbônicas

praticamente obrigatória. Estas mesmas considerações podemos observar para processo

de moldagem por transferência.

Em artefatos com desenho geométrico complexo, melhor escolher elastômeros

fluorados de baixa viscosidade para facilidade na fluidez, com velocidade de cura média

à lenta e estado de cura mais baixo. Isso permite maior garantia de desmoldagem sem

risco de rasgar.

Em peças de maior tamanho, cuja produção é de pequenas quantidades, melhor

escolher sistemas de moldagem por compressão. A velocidade e estado de cura também

devem ser observados, conforme já comentado acima. Para moldagem por compressão é

aconselhável sempre utilizar polímeros de elevada viscosidade Mooney. Esta prática

diminui a probabilidade da formação de bolhas ou falhas por aprisionamento de ar no

interior do molde e peça.

Ingredientes de formulação – Características funcionais

Como sabemos, para fabricação de artefatos em borrachas fluorcarbônicas é

necessário escolher o polímero mais adequado às características técnicas exigidas pela

peça nas suas condições de trabalho. Não obstante, é de importância fundamental

considerar também quais os grades de fluorelastômeros que atendem às condições de

processamento, tanto de mistura quanto de conformação, e que ofereçam a

produtividade desejada. Adiante apresentaremos as tabelas 3, 4, 5, 6 e 7 que orientam,

(segundo os produtores de fluorelastômeros), na escolha mais acertada deste material.

O composto de borracha fluorada contempla ingredientes imprescindíveis, como

os descritos abaixo, a considerar na formulação.

Estabilizantes, ativadores de cura e agentes de vulcanização

Como já comentado, durante a reação de vulcanização dos fluorelastômeros,

combinações de elementos constitucionais ao polímero resultarão em formações ácidas

danosas ao composto. Para que não venham provocar efeitos indesejados, estas

necessitam ser estabilizadas. Normalmente o óxido de magnésio é o mais comumente

usado como receptor de acidez.

À compostos cujo agente de cura são diaminas, comumente adiciona-se entre 13

a 20 phr de óxido de magnésio de baixa atividade. Isto estabiliza o composto

Page 23: Borrachas fluorcarbônicas

adequadamente e auxilia na adesão a substratos metálicos, se a peça assim exigir.

Formulações à base de polímeros fluorados pré-compostos com bisfenol

requerem a adição de 3 a 6 phr de óxido de magnésio de alta atividade combinado com

2 a 6 phr de hidróxido de cálcio, sendo este último o ativador de cura.

Algumas vezes, o emprego de óxido de cálcio em conjunto com óxido de

magnésio é requerido ao composto de borracha fluorada para evitar o aparecimento de

trincas durante a pós-cura em peças de grandes secções transversais. O óxido de cálcio

tem função como dessecante.

Vale informar também que o óxido de magnésio e o hidróxido de cálcio

apresentam certa dificuldade de dispersão no composto com fluorelastômero, portanto,

um cuidado especial deverá ser levado em conta para garantir um composto

perfeitamente homogêneo. Estes elementos de composição são altamente higroscópicos,

exigindo atenção no manuseio e armazenamento de forma a proteger de umidade e

contaminações por CO2. Em artefatos vulcanizados que requeiram superior resistência à

água, umidade, vapor d’água ou combinações aquosas, o óxido de magnésio deverá ser

substituído pelo óxido de chumbo ou sais orgânicos de chumbo.

Auxiliares de processamento

A fluidez de compostos com fluorelastômeros é determinada principalmente pela

viscosidade Mooney do polímero, sistema de cura e temperatura de processamento.

Quando peças com forma geométrica complexa devem ser produzidas, a indicação de

grades de polímeros específicos é necessária. Aditivos auxiliares de processamento

também deverão ser utilizados. Isto melhora a fluidez e desmoldagem do artefato. O

mais indicado auxiliar de processamento para o composto é a cera de carnaúba em

teores entre 0,5 a 2 phr. Fluor polímeros em micro-pó, (base PTFE), bem como cera de

polietileno oxidada, permitem produzir perfis extrusados com excelente alisamento

superficial.

Cargas, pigmentos corantes

A carga reforçante preta indicada para compostos em fluorelastômeros é o negro

de fumo tipo N – 990; este poderá ser usado em teores entre 5 a 60 phr, dependendo da

dureza desejada no artefato final vulcanizado. Artigos de cores claras também podem

ser produzidos em borracha fluorada. Cargas semi-reforçantes como sílica diatomácea,

carbonato de cálcio precipitado, sulfato de bário precipitado e dióxido de titânio,

Page 24: Borrachas fluorcarbônicas

poderão ser utilizadas. Em peças que irão operar em contato com meios ácidos

recomenda-se não utilizar o carbonato de cálcio, substituindo-o por sulfato de bário. O

dióxido de titânio também tem a característica de capturador de raios UV e ainda

funciona como pigmento corante branco. Os teores de carga semi-reforçante brancas

poderão variar de 5 a 60 phr e misturas entre elas também poderão ser usadas.

Peças coloridas são comumente confeccionadas com compostos em

fluorelastômeros. Para melhores resultados técnicos e operacionais, recomenda-se a

adição de corantes inorgânicos, tipo óxidos metálicos.

Processamento de mistura de compostos com fluorelastômeros

As máquinas e equipamentos convencionais de indústrias transformadoras de

borracha poderão ser usadas para preparar os compostos com fluorelastômeros, bem

como para conformação dos mesmos, produzindo os artefatos. Alguns princípios e

cuidados fundamentais deverão ser observados com referencia principalmente às

condições dos equipamentos de mistura dos compostos, ou seja:

- Os misturadores deverão estar perfeitamente limpos, secos e livre de qualquer

resíduo de compostos feitos com outros tipos de elastômeros (contaminações poderão

influenciar negativamente na cura, bem como na fluidez do compostos no molde,

provocar sujidade nas cavidades e ainda causar problemas nas propriedades técnicas da

peça vulcanizada).

- Vazamento de água do sistema de arrefecimento da máquina, ou condensação

de umidade nos rotores ou rolos dos misturadores, poderão ser absorvidas pelo

composto reduzindo a segurança de processamento, em especial nos polímeros pré-

compostos com bisfenol.

- Durante o processamento de mistura do composto com fluorelastômeros, pode-

se perceber que com o aumento da temperatura a viscosidade cai rapidamente e o

composto tende a grudar nos rolos da máquina; portanto, recomenda-se que o

processamento de mistura ocorra à temperaturas próximas a 30°C. Isto proporciona

melhor mastigação e incorporação dos diversos ingredientes de formulação.

- Após a perfeita mistura e incorporação do composto é importante colocá-lo

durante um período de aproximadamente 24 horas para descansar (alívio de tensões

internas absorvidas durante o trabalho de mistura). Depois, o composto deverá retornar

Page 25: Borrachas fluorcarbônicas

ao misturador aberto para um pré-aquecimento e pré-formação, preparando-o para os

processamentos de conformação subseqüentes.

Processamento de mistura em misturador aberto

Compostos de fluorelastômeros podem ser misturados perfeitamente em

Misturador Aberto de Borracha que apresentem uma relação de fricção entre rolos de

1:1,1 a 1:1,2. Vale novamente lembrar dos cuidados com a limpeza da máquina e sua

refrigeração. A seqüência de mistura poderá ser observada, como segue:

a) Verificar que a máquina esteja perfeitamente limpa, seca e com o sistema de

refrigeração ligado;

b) Ligar o Misturador e abrir a distância entre rolos para 3 a 4 mm;

c) Adicione o fluorelastômero em pedaços de maneira que inicie a mastigação e

seja formada a banda em torno do rolo do misturador. É importante sempre manter uma

pequena quantidade de polímero sobre o nip entre rolos; isto permite que ocorra um

cisalhamento adequado, preparando para receber os demais ingredientes de formulação;

d) Aumente a distância entre rolos do misturador para aproximadamente 7 mm.

Em seguida, adicione lentamente ao polímero plastificado (mastigado) a carga e

auxiliares de processo, garantindo a perfeita dispersão destes ingredientes no composto,

até que todos estes aditivos estejam incorporados;

e) Adicione lentamente o óxido de magnésio incorporando-o ao composto. Nesta

etapa poderá ocorrer que o composto comece a grudar nos rolos do misturador. Assim,

recomendamos que o resfriamento seja intenso, para reduzir este efeito de adesão (se o

composto for cura peroxídica, também o óxido de zinco poderá ser adicionado nesta

fase);

f) Concluída a etapa acima, adicionar os agentes de cura. Se o composto é a base

de polímero fluorado pré-composto com bisfenol, adicionar o hidróxido de cálcio. Se

for cura via peróxido, este aditivo é colocado neste momento, igualmente são

adicionadas as diaminas, caso a cura for por meio deste ingrediente. Observar que a

adição de qualquer destes ingredientes deverá acontecer lentamente até total absorção

pelo composto, em seguida homogeneizar adequadamente;

g) Laminar em mantas com espessura de aproximadamente 10 mm, e

Page 26: Borrachas fluorcarbônicas

acondicioná-las para o devido alivio de tensões internas, (descansar) pelo período

determinado;

h) Após descansado, o composto deverá retornar ao misturador aberto para pré-

aquecimento e preparação à pré-formação do processo subseqüente.

Uma mistura de boa qualidade, desenvolvida conforme acima orientado,

demanda aproximadamente 30 minutos. É recomendado utilizar o composto misturado

o mais rapidamente possível. Porém, se adequadamente armazenado (em temperatura

máxima de 10°C, livre de contaminantes e umidade), o tempo de armazenamento

poderá ser estendido em até 15 dias. É importante aquecer composto processando-o

conforme etapa “h)”, antes de enviá-lo para processos de conformação.

Processamento de mistura em misturador interno – Banbury

Compostos de fluorelastômeros também podem ser facilmente misturados em

misturadores internos “Banburys”. O Banbury deverá estar perfeitamente limpo, seco e

livre de qualquer contaminante, mesmo que sejam resíduos de compostos processados

anteriormente. Para mistura de compostos de borrachas fluoradas, o fator de enchimento

da câmara do Banbury deverá ser considerado entre 70 e 80 % em volume. O

processamento obedecerá as seguintes etapas:

a) Ligar a máquina verificando que a rotação dos rotores funcionem entre 30 a

40 rpm; observar que o sistema de refrigeração dos rotores e câmara estejam abertos;

b) Subir o pilão e alimentar o Banbury com o polímero, baixar o pilão e proceder

a plastificação (mastigação) por 90 segundos;

c) Subir o pilão e adicionar os óxidos metálicos mais as cargas e auxiliares de

processo; baixar o pilão e proceder a mistura / incorporação durante aproximadamente 5

minutos; observar que a temperatura interna da câmara do Banbury não ultrapasse a

100°C;

d) Descarregar o composto sobre um misturador aberto (também perfeitamente

limpo) para homogenização e laminação em mantas com espessura de aproximadamente

10 mm. Em seguida, resfriá-las e colocá-las para descansar durante um mínimo de 24

horas.

Page 27: Borrachas fluorcarbônicas

e) Retornar o composto descansado ao misturador aberto para o devido

aquecimento e amaciamento; em seguida adicionar os agente de cura, ou seja: hidróxido

de cálcio, peróxido (o diaminas), dependendo da família de polímero escolhido.

Misturar e homogenizar adequadamente estes aditivos ao composto; em seguida laminar

em mantas e enviar o composto pronto para os processos subseqüentes.

Compostos em borracha fluorada misturados em Banbury e concluído em

misturador aberto demandam aproximadamente 7 minutos no Banbury e mais 8 minutos

em misturador aberto.

Controle do processamento de mistura

O controle das características do composto misturado poderá ser através dos

equipamentos convencionais de processo das indústrias de borracha, ou seja,

basicamente viscosímetro Mooney, aparelhos de medição de dispersão de cargas e

reômetro.

Conformação de artefatos em fluorelastômeros

Os diversos métodos de processamento para conformação de artefatos usados

em borrachas convencionais podem ser empregados para fluorelastômeros. Moldagem

por compressão, injeção e transferência, são os mais comuns, porém, extrusão e

calandragem algumas vezes também são usados.

Obviamente, a escolha do grade de polímero adequado a cada processo, bem

como formulações cuidadosamente elaboradas e os compostos criteriosamente

misturados, oferecem os melhores resultados.

Moldagem por compressão

Este processo de conformação dos artefatos permite grande flexibilidade de

produção, principalmente de pequenas quantidades de peças. A construção dos moldes

geralmente é mais econômica, se comparado à fabricação de moldes para injeção ou

transferência.

É muito comum, neste processo de produção, que os moldes sejam alimentados

por compostos pré-formados por máquinas tipo Barwell. Isso reduz desperdícios e a

alimentação torna-se mais rápida. Os pré-formados são preparados considerando entre 5

a 10% de sobre-material para que ocorra prefeito enchimento da cavidade, e um grau de

Page 28: Borrachas fluorcarbônicas

compactação adequado da peça a ser vulcanizada. As quantidades de rebarba são

mínimas. Recomenda-se promover as devidas degasagens no ato da moldagem. A

temperatura na cavidade do molde é próxima a 175°C. Porém, dependendo do tamanho

do artefato, poderá ser regulada entre 150 a 205°C, e o tempo de vulcanização situa-se

ente 2 a 15 minutos. Peças grandes que utilizam elevados volumes de composto deverão

ser vulcanizadas em temperaturas mais baixas e o tempo mais longo, chegando a horas.

O emprego de desmoldantes, (preferencialmente semi-permanentes) é

imprescindível para facilitar a fluidez do composto durante a moldagem, e após a

vulcanização, para uma boa extração da peça moldada. Em peças grandes e de formas

complexas, algumas vezes torna-se necessário promover resfriamento no molde antes de

efetuar a extração da respectiva peça.

Moldagem por transferência

Este processo de conformação oferece melhor controle dimensional do artefato

vulcanizado, porém, as perdas com sobre-material são maiores, se comparado com o

sistema de moldagem por compressão. Também, para moldagem por transferência

normalmente não é necessário o emprego de pré-formados de compostos. Peças com

insertos metálicos ou outros tipo de substratos, que exijam pré-montagem antes de

moldar, comumente utilizam-se deste processo de moldagem, pois permite a pré-fixação

dos substratos em sua posições definidas antes de serem envolvidos pelo polímero.

Compostos com baixa a média viscosidade Mooney são os mais recomendados para

moldagem por transferência. Ainda, fluorelastômeros curados por bisfenol oferecem

superior segurança processamento.

Moldagem por injeção

Moldagem por injeção requer grandes investimentos, seja de máquinas e

equipamentos periféricos, seja na construção de moldes. Este processo de moldagem é

viável se altos volumes de peças de pequenos tamanhos são necessários. A elaboração

de formulações para moldagem por injeção é um pouco mais crítica, pois exige

considerável segurança de processamento e ótima fluidez dos compostos.

O desenvolvimento de novos grades de fluorelastômeros, principalmente os

curados por bisfenol melhorado, atribui propriedades especiais à reatividade do sistema

de cura que permite reter-se inativo até temperatura próximo a 190°C. Isso proporciona

Page 29: Borrachas fluorcarbônicas

alimentação rápida das cavidades do molde oferecendo grandes avanços na elaboração

de compostos para injeção, sobretudo para produção de altas quantidades de peças como

o’rings, retentores e gaxetas e outros artefatos que exijam extrema precisão

dimensional. A vulcanização destas famílias de fluorpolímeros somente ocorre a

temperaturas próximas a 200°C.

Vale lembrar que no processo de moldagem por injeção, quase todo sistema se

realiza automaticamente. Isso reivindica compostos com excelentes regularidades de

características de processamento propriedades técnicas do produto final, e ainda,

baixíssima sujidade de molde e extrema facilidade na desmoldagem.

Agentes desmoldantes

Diversos tipos de desmoldantes semi-permanentes estão à disposição no

mercado para emprego em processamento de conformação por moldagem de borrachas

fluoradas, curadas por bilfenol ou peróxidos. Novos e melhorados fluorelastomeros

desenvolvidos atualmente já apresentam excelentes propriedades de auto-desmoldagem

e resultam em mínima sujidade de molde.

Compostos com fluorelastômeros curados por diaminas é imprescindível a

aplicação de desmoldantes nos processamentos de conformação por moldagem.

Normalmente o uso de desmoldantes à base de dispersões de ceras de polietileno

aplicadas à temperatura acima de 180°C oferecem bons resultados.

Contração dimensional

Artefatos fabricados com borrachas fluoradas apresentam valores de contração

dimensional maiores que as vistas em peças vulcanizadas a partir de borrachas

hidrocarbônicas convencionais.

Valores reais e finais da contração dimensional em artefatos produzidos de

compostos em fluorelastômeros são medidos depois da pós-cura das peças.

De maneira geral, o valor da contração dimensional linear dos artefatos em

borrachas fluoradas vulcanizadas e pós-curadas pode variar de 2,5 a 3,5%, dependendo

do sistema de cura, quantidade e tipo de cargas usadas e da dureza final da artefato.

Também, a contração dimensional linear e volumétrica aumenta com o aumento da

temperatura de pós-cura do artefato (por exemplo, uma peça moldada nas condições

Page 30: Borrachas fluorcarbônicas

normais como já citadas acima e sem pós-cura, poderá apresentar uma contração de

2,5%, porém, depois de pós-curada a 232°C durante 24 horas a contração poderá chegar

a 3,5% ). Deste exemplo podemos entender que existe uma razão de proporcionalidade

entre a contração dimensional linear e a temperatura de pós-cura dos artefatos até

aproximadamente 265°C.

Concluindo, devido a grande contração dimensional dos artefatos em

fluorelastômeros, comparativamente à dos artefatos fabricados em borrachas

hidrocarbônicas convencionais, é importante observar cuidadosamente o estudo e

projetos de moldes, bem como um conhecimento preciso das tolerâncias dimensionais

das peças que serão produzidas. Vale ainda lembrar que os moldes confeccionados para

produzir peças em fluorelastômeros dificilmente servirão para fabricação de artefatos

em outros tipos de borracha.

Conformação por calandragem

Compostos em fluorelastômeros também podem ser conformados pelo processo

de calandragem. É necessário escolher grades de polímeros de média viscosidade

Mooney, projetar formulações com maiores teores de cargas inertes, bem como ceras

auxiliares de processo em até 2 phr deve ser adicionadas.

É recomendável aquecer o composto repassando-o por diversas vezes no

misturador aberto até que a temperatura venha atingir aproximadamente 60°C antes de

alimentar a calandra.

Melhores resultados no processamento de calandragem e qualidade dos lençóis

são conseguidos calibrando a temperatura dos rolos da calandra como segue:

Rolo Superior 50 a 70°C

Rolo Intermediário 45 a 65°C

Rolo Inferior 23 a 30°C

Uma alimentação contínua com o composto pré-aquecido garante melhor

uniformidade, alisamento e qualidade do lençol calandrado.

Page 31: Borrachas fluorcarbônicas

Conformação por extrusão

Compostos em fluorelastômeros podem ser conformados pelo processo de

extrusão e vulcanizados em túnel contínuo a ar quente (exceto os curados por

peróxidos), tubos de vapor, cura por micro ondas e banho de sais. Perfis com formas

geométricas simples como cordões compactos, mangueiras, etc, são assim produzidos.

Também é comum preparar por extrusão cordões pré-formados para fabricação de

o’rings, gaxetas e guarnições.

Formulações para melhor processamento de extrusão (com esta família de

elastômeros) deverá levar em consideração o mínimo efeito de adesão por fricção a

quente do composto com a matriz da extrusora, para evitar o aparecimento de

microfissuras e conseqüentemente comprometer na qualidade dos perfis.

Fatores que influenciam na extrusão dos fluorelastômeros são a escolha do

polímero adequado, resistência a quente do composto para alimentação regular da

máquina, uso de auxiliares de processo convenientes, cargas inertes e reforçantes,

desenho e características da matriz, relação L / D maior que 10:1 (ideal L / D = 16:1) da

extrusora, rolete alimentador, temperaturas de calibragem do canhão, cabeçote, matriz e

rosca refrigerada.

Um perfil de temperatura indicado com ponto de partida para regulagem da

máquina pode ser boca de alimentação = 40 a 65°C, canhão e cabeçote = 75 a 85°C e

matriz = 90 a 110°C. É sempre conveniente alimentar a extrusora com o composto pré-

aquecido em aproximadamente 50°C.

Adesão de fluorelastômeros a substratos

Os fluorelastômeros, como apresentam baixos níveis de hidrogênio em suas

estruturas constitucionais e elevadas concentrações de flúor, oferecem as características

típicas de resistências químicas e também tornam a adesão deste material a substratos

mais dificultosa. A observação de técnicas e cuidados específicos, desde a escolha do

material do substrato, preparação da superfície deste a qual será aderido o composto

fluorelastomérico, escolha de primers e adesivos adequados e compostos

criteriosamente elaborados, fornecem ótimos resultados de adesão e produção destes

Page 32: Borrachas fluorcarbônicas

conjuntos. Substratos metálicos em aço, alumínio latão e cobre são os mais comumente

usados na produção destas peças conjugadas assim. É imprescindível promover a

limpeza mecânica e química destes substratos antes da aplicação dos primers e adesivos

necessários (os fabricantes de adesivos borracha / metal poderão suprir com todas as

informações necessárias para a preparação adequada do substrato e primer / adesivo a

ser usado).

A escolha de fluorelastômeros com menor teor de flúor (dipolímeros ) oferecem

melhores propriedades de adesão, muito embora os copolímeros devidamente

formulados também apresentem conjuntos aderidos com boas características técnicas.

Compostos com reduzidos teores de auxiliares de processamentos e nenhum tipo de

aditivo como desmoldante interno resultam em melhores qualidades de adesão. Os

dipolímeros curados por diaminas e contendo elevados teores (entre 12 a 20 phr) de

óxido de magnésio de baixa reatividade apresentam superior qualidade de adesão. Em

compostos com fluorelastômeros terpolímeros curados por bisfenol, recomenda-se

promover velocidade de vulcanização mais lenta, sendo indicado assim o óxido de

magnésio de alta reatividade em teores entre 6 a 10 phr e reduzindo a quantidade de

hidróxido de cálcio para 1,5 a 3 phr.

Os fabricantes de flúorelastômeros oferecem ao mercado alguns grades

específicos contendo promotor de adesão (normalmente TBABL = Bis-Terta-Butil-

Amônio), incorporado para incrementar o efeito de adesão ao substrato. Cargas

reforçantes como negro de fumo N – 990, no caso de peças pretas e silicatos e no caso

de artefatos claros e coloridos, são preferenciais devido a atividades superficiais mais

elevadas. A adição de óxido de cálcio em 3 a 5 phr ao composto tende a intensificar a

interação adesiva, principalmente em substratos ferrosos. Porém, a velocidade de cura

ocorre mais lentamente e o artefato final, depois de pós-curado, terá maior deformação

permanente à compressão.

Artefatos em fluorelastômeros contendo insertos metálicos aderidos por

vulcanização deverão ser pós-curados em temperaturas inferiores a 200ºC. Ainda, as

condições de pós-cura exigem que a temperatura no interior da estufa obedeça uma

rampa ascendente na razão de 25ºC a cada duas horas até atingir a temperatura máxima

recomendada, permanecendo desta maneira durante o período especificado. Este

Page 33: Borrachas fluorcarbônicas

artifício evita possibilidade de choque térmico o qual provocaria contrações que

comprometeria o conjunto aderido.

Fluorelastômeros dissolvidos em solventes

Certos tipos de artefatos técnicos como diafragmas, tecidos espalmados,

moldagem de peças especiais que deverão operar em condições de trabalho agressivas,

principalmente em contato com derivados de petróleo, poderão ser produzidas à partir

de tecidos tratados superficialmente com soluções de base fluorelastoméricas. Os

dipolímeros de fluorelastômeros são os mais indicados para produção destas soluções.

Recomenda-se produzir um composto normal contendo o dipolímero, óxido de

magnésio de baixa reatividade, cargas e diaminas como agente de cura. Após perfeita

mistura e homogenização do composto, dissolve-lo em cetona ou MEK(metil-etil-

cetona) à proporção de 75 a 85 % de solvente para 25 a 15 % do composto. Em seguida,

espalmar a solução sobre o tecido limpo e seco. Deixar evaporar o solvente e colocar

para vulcanização em molde ou outro processo convencional das industrias

transformadoras de borracha. Não é necessária a pós-cura.

Tabelas orientativas

Abaixo são apresentadas diversas tabelas com informações típicas dos

flúorelastômeros de alguns dos mais conhecidos fabricantes destes matérias.

Nota importante

Embora as tabelas a seguir apresentem diversos grades de fluorelastômeros

como indicação de uso, é aconselhável sempre consultar o departamento técnico do

fabricante do material escolhido, pois existe uma vasta gama de outros grades que

poderão atender com mais especificidade à aplicação e processamento que exige a

escolha das borrachas fluoradas.

Page 34: Borrachas fluorcarbônicas
Page 35: Borrachas fluorcarbônicas

Tabela 4 - Para Orientação na Escolha do Grade de Viton (DuPont)

INDICAÇÕES

DO

GRADE

GRADE DE FLUORELASTÔMERO

“VITON” ( DuPont )

Viscosid.

Mooney

(ML 1+10

@ 121°C)

Peso

Especif.

(g/cm3)

Teor de

Fluor

(%)

D.P.C

(70 hs. @

200° )

(%)

TR 10

(°C)

Incham.

( * )

( % )

Abaixo, grades de Viton cura por bisfenol. Oferecem ecxelente resistência à elevadas temperaturas e baixa DPC.

A A – 331 C 30

1,81

66

20

- 17

30

B A – 361 C 30 17

C A – 401 C 40 15

D A – 601 C 60 11

Abaixo, grades de Viton gums polimers contendo ~2,5 phr de curativo VC 50 cura por Diamina Diak 3

E A - 100 10

1,82

66

21

- 17

30

F A - 200 20 16

G A - 500 50 14

H A - 700 70 11

Abaixo, grades de Viton com teor de flúor = 68 %, pré-compostos com bisfenol. Melhor resistência a derivados de petróleo

I B – 651 C 60 1,85 68,5 30 - 14 15

Abaixo, grades de Viton gums polimers contendo ~2,5 phr de curativo VC 50, cura por Diamina Diak 3

J B - 202 25 1,86 68,5 34 - 14 15

K B - 600 60 1,86 68,5 22 - 14 15

Abaixo, grades de Viton com teor de fluor = 68 % curados por peróxidos

L GBL – 200 S 25 1,84 67,7 25 - 16 23

M GBL – 600 S 65 1,84 67,7 25 - 16 23

Abaixo, grades de Viton com teor de flúor = 70 %, pré-compostos com bisfenol. Superior resistência a derivados de petróleo

N F – 605 C 60 1,90 70,0 28 - 6 8

Abaixo, grades de Viton gums polimers curados por peróxidos

O GF – 200 S 25 1,90 70,2 25 - 5 7

P GF – 600 S 65 1,90 70,2 25 - 5 7

Abaixo, grades de Viton Especialidades curados por peróxidos, Excelentes para uso em baixas temperaturas

Q GLT – 200 S 25 1,78 64 25 - 31 33

R GLT – 600 S 65 1,78 64 25 - 31 33

S GBLT – 600 S 65 1,80 66 25 - 27 19

T GFLT – 200 S 25 1,86 67 25 - 24 14

U GFLT – 600 S 65 1,86 67 25 - 24 14

Obs.:Tabela compilada e adaptada do literatura “ Selection Guide for Viton, Fluorelastômeros” July 2006 DuPont.

( * ) Inchamento devido à imersão em 15% de metanol + 42,5% de isooctano + 42,5 % tolueno

Page 36: Borrachas fluorcarbônicas

Tabela 5 - Para Orientação na Escolha do Grade de Dyneon ( 3 M Company )

INDICAÇÕES

DO

GRADE

GRADE DE FLUORELASTÔMERO

“DYNEON” ( 3 M Company)

Viscosid.

Mooney

(ML 1+10

@ 121°C)

Peso

Especif.

(g/cm3)

Teor de

Fluor

( % )

D.P.C

(70 hs. @

200°C)

( % )

TR 10

( °C )

Incham.

( * )

( % )

A FC 2120 23 1,80 65,9 16 - 18 -

A FC 2152 51 1,80 65,9 22 - 18 -

B FC 2177 33 1,80 65,9 21 - 18 -

C FC 2174 40 1,80 65,9 12 - 18 -

D FE 5660 Q 60 1,80 65,9 9 - 18 -

E FC 2211 20 1,80 65,9 17 - 18 -

H FC 2179 80 1,80 65,9 10 - 18 -

I FT 2350 56 1,86 68,6 36 - 14 -

K FT 2481 75 1,86 68,6 24 - 14 -

L FC 2260 60 1,80 65,9 25 - 18 -

Tabela 6 - Para Orientação na Escolha do Grade de Tecnoflon (Solvay)

INDICAÇÕES

DO

GRADE

GRADE DE FLUORELASTÔMERO

“TECNOFLON” (Solvay )

Viscosid.

Mooney

(ML 1+10

@ 121°C)

Peso

Especif.

(g/cm3)

Teor de

Fluor

( % )

D.P.C

(70 hs. @

200°C )

( %)

TR 10

( °C )

Incham.

( * )

( % )

A FOR 531 46 1,81 66 15 - 17 -

A FOR 532 45 1,81 66 13 - 17 -

B FOR 60 K 30 1,81 66 18 - 17 -

C FOR 65 BI 37 1,81 66 15 - 17 -

J TN 50 A 23 1,86 68 29 - 14 -

K TN 67 1,86 68 29 - 14 -

L P 757 44 1,83 67 22 - 15 -

N FOR 4391 48 1,90 70 31 - 7 -

Page 37: Borrachas fluorcarbônicas

Tabela 7 - Para Orientação na Escolha do Grade de DAÍ-EL (Daikin)

INDICAÇÕES

DO

GRADE

GRADE DE FLUORELASTÔMERO

“DAÍ-EL” ( Daikin )

Viscosid.

Mooney

(ML 1+10

@ 121°C)

Peso

Especif.

(g/cm3)

Teor de

Fluor

( % )

D.P.C

(70 hs. @

200°C)

( % )

TR 10

(°C)

Incham.

( * )

( % )

A G 702 41 - 66 17 - 18 -

A G 755 29 - 66 22 - 18 -

N G 621 50 - 71 29 - 8 -

Tabela 8 - Guia de Escolha em Função da Resistência Química do Fluorelastômero

Tipo de FLUIDO que terá Contato com

o FLUORELASTÔMERO

Concentração

da Mistura

%

Temperatura

do Fluido

ºC

Duração do

Ensaio

Horas

Teor de Fluor

do Polimero

Indicado %

Inchamento

Pós – Ensaio

%

Ácido Acético Glacial - 20 720 66 104

Acetona - 20 48 66 Dissolveu

Acetona / Tolueno 50 / 50 20 48 68 187

Mistura de Ácidos

H2SO4 + HNO + HNOSO4 + H2 O

51 + 28 + 4 + 17

38

408

68

8

Acrilonitrila - 20 192 68 88

Óleo de Turbina Aeroshell 760 - 70 336 66 2

Hidróxido de Amônia - 23 168 68 6

Hidróxido de Amônia Saturado - 20 672 66 8

Sulfato de Amônia - 23 168 68 1

Sulfito de Amônia - 23 168 68 4

Anilina - 70 672 66 26

Óleo de Teste ASTM nº 1 - 150 500 66 0

Óleo de Teste ASTM nº 3

-

100 336 66 1

100 336 68 1

150 72 68 3

150 168 66 4

150 3000 66 11

150 3000 68 12

Fuel A ( Referência ASTM ) - 20 168 68 - 0,4

20 168 66 0

Fuel B ( Referência ASTM ) - 70 72 68 12

70 72 66 12

Fuel C ( Referencia ASTM )

-

20 720 66 10

20 720 68 20

70 70 66 6

70 70 68 4

Page 38: Borrachas fluorcarbônicas

70 720 66 20

70 720 68 18

70 5000 66 17

Fuel C + Etanol ( Refer. ASTM )

85 + 15

20 168 68 7

20 168 69,5 4

100 168 68 24

100 168 69,5 18

Fuel C + Metanol ( Refer. ASTM )

85 + 15

20 168 68 20

20 168 69,5 9

23 168 69,5 7

70 + 30 23 168 68 18

23 168 69,5 8

50 + 50 23 168 69,5 8

Mistura para Combustível Automotivo

- Hidrocarbonetos Aromáticos 32 %

- Hidrocarbonetos Parafínicos 48 %

- Alcool Etilico -------------------- 20

-

20

1200

66

17

Mistura para Combustível Automotivo

- Hidrocarbonetos Aromáticos 40 %

- Hidrocarbonetos Parafínicos 60 %

-

20

1200

66

9

Mistura para Combustível Automotivo

- Hidrocarbonetos Aromáticos 60 %

- Hidrocarbonetos Parafínicos 40 %

-

20

1200

66

15

Mistura para Combustível Automotivo

- Hidrocarbonetos Aromáticos 48 %

- Hidrocarbonetos Parafínicos 32 %

- Alcool Etílico ------------------ 20 %

-

20

1200

66

30

Combustível para Aviação Shell - 70 336 66 3

Benzeno - 20 168 68 12

Óleo para Fungicida - 20 168 69,5 1

Tipo de FLUIDO que terá Contato com

o FLUORELASTÔMERO

Concentração

da Mistura

%

Temperatura

do Fluido

ºC

Duração do

Ensaio

Horas

Teor de Fluor

do Polimero

Indicado %

Inchamento

Pós – Ensaio

%

Fluido Aero-hidráulico nº 1 - 150 960 66 3

Monômero de Butadieno - 20 168 68 15

Butanodiol 1,4 - 150 672 66 6

Butil Acetato - 125 72 69,5 70

Butil Alcool - 121 96 66 10

Dissulfeto de Carbono - 20 672 66 2

Tetracloreto de Carbono - 20 168 66 1

Gas de Cloro ( seco ) - 100 120 68 -

Clorobenzeno - 20 720 66 10

Page 39: Borrachas fluorcarbônicas

Clorobutadieno - - 20 48 66 5

Cloroforme - 20 168 66 11

Ácido Clorosulfônico - 20 168 68 52

Óleo de Semente de Algodão - 150 672 66 2

Ácido Cresilico - 150 672 66 25

Óleo Cru - 150 672 66 3

Ciclohexano - 20 168 66 4

Cilcohexano - 20 240 68 0,6

Ciclohexanona - 20 120 68 71

Ciclohexanona - 20 240 68 271

Óleo de Silicone DC 200 - 175 672 66 - 2

Dibutil Ftalato ( DBP ) - 121 120 68 20

Dibutil Sebacato - 121 96 68 20

Diesel Combustível - 23 70 66 3

Diesel Combustível - 23 70 69,5 3

Di - Isobutileno - 20 168 66 0,8

Di – Isobutil Cetona - 20 240 68 175

Dimetil Ftalato - 20 240 68 8

Dioctil Ftalato - 150 336 66 9

Lubrificante Automot. Esso 20W50 - 150 672 69,5 0,8

Lubrificante p/ Aviação nº 100 - 70 168 66 0

Óleo de Transmissão Fluido tipo A - 150 960 66 4

Etanol - 20 672 66 6

Eter Etílico - 20 72 66 97

Etileno Glicol + Água Destilada 50 + 50 150 672 66 8

2 – Etil - Hexanol - 121 120 68 8

Formaldeido 37 20 168 66 0,7

Ácido Fórmico - 70 168 68 83

Furfural - 70 672 66 86

Furfural - 121 672 66 120

Gasolina Shell Seper - 20 672 66 4

Lubrificantes para geradores - 175 168 66 4

Fluido de Freio - 70 336 66 56

Glicerina - 121 120 68 1

Graxa Lubrificante nº 120 - 100 504 66 2

n - Hexano - 20 504 66 1

Ácido Hidrocloridrico 37 20 168 69,5 1

Ácido Hidrocloridrico Concentrado 20 720 66 3

Peróxido de Hidrogênio 90 20 168 66 0

Isoamil Alcool - 150 2880 68 25

Isobutil Alcool - 20 504 66 1

Isoocano - 20 504 68 2

Metanol - 23 1680 69,5 2

Metanol + Isooctano 50 + 50 60 24 68 42

Metil AcetatoS - 20 168 68 180

Metileno Clorado - 20 168 69,5 16

Metil Etil Cetona ( MEK ) - 20 168 68 Dissolveu

Page 40: Borrachas fluorcarbônicas

Tipo de FLUIDO que terá Contato com

o FLUORELASTÔMERO

Concentração

da Mistura

%

Temperatura

do Fluido

ºC

Duração do

Ensaio

Horas

Teor de Fluor

do Polimero

Indicado %

Inchamento

Pós – Ensaio

%

MEK + Tolueno 50 + 50 23 72 69,5 87

Óleo Mineral - 100 168 66 2

Nafta - 70 672 66 7

Ácido Nítrico 70 70 168 69,5 8

Nitrobenzeno - 20 240 68 15

Octanol - 20 840 66 0,7

Oleo de Oliva - 20 168 66 4

Percloretileno - 70 333 66 8

Fenol - 100 72 69,5 1

Hidróxido de Potácio Saturado 100 168 66 3

Permaganato de Potácio 30 70 120 66 28

Propanol - 70 96 68 6

Piriddina - 20 168 66 120

Óleo Shell Rotella T 15 W 40 - 150 168 66 0,3

Óleo Diesel - 150 168 68 0,6

Shell Spirax EP 90 - 150 168 69,5 1

Shell Super Oil Aditivado STP - 150 336 68 1

Shell Tellus 33 - 70 672 66 0,6

Shell Turbina nº 307 - 200 72 68 16

Óleo Sintético de Motor SAE10W40 - 175 168 68 4

Hidróxido de Sódio 50 70 336 68 - 7

Hipoclorito de Sódio 5 70 672 66 24

Tiosulfato de Sódio - 50 168 68 0,5

Óleo de Soja Natural - 121 168 68 0,4

Vapor D’água

Saturado

162

168 66 6

69,5 1

1000

66 - 2

68 4

205 336 69,5 2

Monomero de Estireno - 20 168 68 6

Ácido Sulfúrico

20 100 72 69,5 - 2

60 70 672 66 0,5

95 20 336 66 0,5

Saturado 150 240 68 43

Tetracloroetano - 20 500 66 3

Tetracloroetileno - 20 336 68 2

Tolueno - 70 168 68 13

Tolueno - 70 168 69,5 4

Tributil Fosfato - 100 168 66 380

Tricloroetano - 20 168 66 3

Tricloroetileno - 20 336 68 6

Vinil Acetileno - - 20 168 66 7

Água - 70 4300 66 3

Page 41: Borrachas fluorcarbônicas

Água - 100 720 66 2

Água - 170 192 66 4

Água + 1% de Óleo Solúvel - 90 100 66 5

Xileno - 70 672 66 18

A tabela 8 (acima) apresenta alguns resultados de resistência química mostrados

através do índice de inchamento ocorrido em corpos de prova fabricados à partir de

compostos em fluorelastômeros e submetidos às condições de temperatura e tempo

específicos (ensaios em laboratório). Estes resultados servem apenas de orientação

como ponto de partida para escolha da família de borracha fluorada, baseando no teor

de flúor (66%; 68% e 69,5% de flúor). Assim torna-se imprescindível um estreito

contato com o corpo técnico do fornecedor do elastômero fluorado para informações

suplementares, e ainda desenvolver testes simulando as condições de trabalho em que a

peça desempenhará suas funções operacionais.

Como observação, vale lembrar que fluidos altamente polares como cetonas e

ésteres oferecem intenso ataque químicos aos elastômeros fluorados; estes fluidos são

considerados como solventes para esta categoria de elastômeros. As aminas também

causam degradação em fluorelastômeros, porém, em condições diferentes das cetonas e

ésteres. Normalmente as aminas reagem com a cadeia polimérica dos elastômeros

fluorados resultando em um enrijecimento, principalmente no artefato vulcanizado, o

que reduz o alongamento e eleva a dureza.

A Tabela 9 a seguir apresenta algumas referencias como orientações de

formulações onde são baseadas na categoria de Dipolímero e Terpolímero,

considerando teor de flúor em 66%, 68%, 69,5% e os tipos contendo aditivos que

permitem a vulcanização por peróxidos, sendo que estes últimos oferecem melhor

resistência a baixas temperaturas. Algumas propriedades técnicas respectivas, também

são vistas pela Tabela 9.

Tabela 9 – Formulações Orientativas como Referência Ilustrativa

Matérias Primas PHR PHR PHR PHR PHR

Fluorelastomero Dipolímero 66% flúor, Viscosidade Mooney = 42, Cura por Bisfenol 100 - - - -

Fluorelastômero Terpolímero 68% flúor, Viscosidade Mooney = 74 Cura por Diamina - 100 - - -

Fluorelastômero Terpolímero 69,5% flúor Viscosidade Mooney = 60 Cura por Bisfenol - - 100 - -

Fluorelastômero Terpolímero 67 % flúor Viscosidade Mooney = 90 Cura por Peróxido - - - 100 -

Page 42: Borrachas fluorcarbônicas

Fluorelastômero Terpolimero 66,5 % flúor Viscosidade Mooney = 70 Cura por Peróxido - - - - 100

Óxido e Magnésio de Baixa Atividade - 15 - - -

Óxido de Magnésio de Alta Atividade 3 - 3 - -

Óxido de Zinco 99,5% Ativo - - 3 3

Negro de Fumo N - 990 30 20 30 30 30

Cera de Carnauba 1 1 1 1 1

Hidróxido de Cálcio 6 - 6 - -

Diamina Diak nº- 3 ( Diak = marca registrada DuPont ) - 3 - - -

Peróxido = ( 2,5 – Dimetil – 2,5 – bis – ( t – butil – peróxido ) Hexano, 45% ativo - - - 4 3

TAIC = Trialil Isocianurato - - - 2 1

Viscosidade Mooney do Composto ML 1 + 10 a 121°C 80 - - 86 83

Corpo de Prova Vulcanizado 10 minutos a 175°C, Pós – Curado 24 horas a 230°C OK - OK OK OK

Corpo de Prova Vulcanizado 15 minutos a 175°C, Pós – Curado 24 horas a 200°C - OK - - -

Propriedades Originais

Dureza ( Shore A ) 75 75 77 75 76

Módulo a 100% ( Mpa ) 6,5 4 6 6 7,5

Alongamento à Ruptura ( % ) 200 350 250 220 185

Tensão de Ruptura ( Mpa ) 13 15 15 20 18,5

Deformação Permanente à Compressão

Método B – O-Rings 70 horas a 23ºC ( % ) 6 - - 17 14

Método B – O-Rings 70 horas a 230°C ( % ) 37 - - - -

Método B 70 horas a 120ºC ( % ) - 27 - - -

Método B 22 horas a 230ºC ( % ) - 93 - - -

Método B – O-Rings 70 horas a 150°C ( % ) - - 15 - 24

Método B – O-Rings 70 horas a 200°C ( % ) - - 30 50 50

Propriedades após Envelhecimento 70 horas a 230°C

Dureza ( Shore A ) 80 - 76 76 -

Módulo a 100% ( Mpa ) 7 - 6 8,5 -

Alongamento à Ruptura ( % ) 170 - 205 180 -

Tensão de Ruptura ( Mpa ) 14 - 14,5 21 -

Propriedades após Envelhecimento 20 dias a 260°C

Dureza ( Shore A ) - 83 - - -

Módulo a 100 % ( Mpa ) - 2,5 - - -

Alongamentos à Ruptura ( % ) - 400 - - -

Tensão de Ruptura ( Mpa ) - 4 - - -

Propriedades após Envelhecimento 70 horas a 200°C

Dureza ( Shore A ) 78 - - 76 78

Módulo a 100% ( Mpa ) 7 - - 5,5 8,7

Alongamento à Ruptura ( % ) 198 - - 225 153

Tensão de Ruptura ( Mpa ) 14 - - 20 16,5

Propriedades após Envelhecimento 168 horas a 200°C

Dureza ( Shore A ) 76 - - 77 77

Módulo a 100% ( Mpa ) 7 - - 6,2 8,5

Alongamento à Ruptura ( % ) 185 - - 205 170

Page 43: Borrachas fluorcarbônicas

Tensão de Ruptura ( Mpa ) 13,5 - - 19,5 19

Inchamento após Imersão em Fluidos de Referência

Fuel “B” Durante 7 dias a 24°C ( Fuel “B” = 70% Isooctano + 30% Tolueno ) - 1 - - -

Benzeno Durante 21 dias a 150°C - 15 - - -

MEK Durante 7 dias a 24° C - 315 - - -

Fuel “C” Durante 168 horas a 23°C ( Fuel “C” = 50% Isooctano + 50% Tolueno ) - - - 5 6

Fuel “C” 85% + Metanol 15% Durante 168 horas a 23°C - - 9 - 17

Fuel “C” 15% + Metanol 85% Durante 168 horas a 23°C ( % ) - - - - 15

Propriedades em Baixas Temperaturas

Temperatura de Quebra Vítrea ( ºC ) - - 49 - - 46 -53

Temperatura de Retração a 10% = TR 10 ( ºC ) - - 17 - - - 22

Temperatura de Transição Vítrea DSC ( ºC ) - - - 8 - 15 - 20

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