Basicamente, os processos de vulcanização são divididos em dois grupos. O primeiro deles consiste do método de moldagem,

que envolve a operação de dar forma ao artefato, seguido de sua reticulação. O segundo grupo inclui uma série de técnicas

utilizadas para vulcanizar um artefato previamente formado. Durante a vulcanização é fornecido calor externo para a borracha

a uma taxa controlada de transmissão deste calor. Variações nesta taxa de transferência resultarão em artefatos com

diferentes propriedades físicas e de cura, em diversos pontos do artefato. Assim como ocorre com outras reações químicas, a

vulcanização torna-se mais rápida com o aumento da temperatura. A velocidade de reação quase dobra a cada 8-10ºC de

aumento na temperatura. Entre os vários métodos de vulcanização utilizados nestas operações podemos citar:

I. Vulcanização diretaNa fabricação de artefatos moldados de borracha, o composto cru

é introduzido na cavidade de um molde metálico aquecido, com a

forma do artefato que se deseja fabricar, e, sob uma pressão de

moldagem, o composto plástico flui e adquire, tomando a forma da

cavidade; o calor transmitido da prensa para o molde vulcaniza o

composto, que adquire permanentemente a configuração adotada

no molde. As principais técnicas de moldagem são:

compressão, transferência e injeção.

Na moldagem por compressão uma quantidade adequada de

composto é introduzida na cavidade do molde, que é mantida

aberta durante o processo de carregamento; em seguida, o

molde é fechado sob uma força de compressão e o composto

preenche a cavidade.

Na moldagem por transferência, o composto é carregado em

uma câmara de transferência, que é conectada através de canais

de alimentação com a cavidade do molde, que, neste caso estará

fechado desde o começo da operação. A força de compressão é

aplicada no pistão de transferência, que encaixa na câmara e

obriga o composto contido nela a fluir pelos canais e penetrar na

cavidade do molde. A câmara de transferência está conectada

com a cavidade do molde durante todo o ciclo de moldagem.

Como na moldagem por transferência, na moldagem por injeção o

composto é introduzido por uma cavidade sob pressão em um

molde fechado; porém, neste caso a unidade de injeção é indepen-

dente do molde; geralmente só está conectada a este durante o

tempo de carregamento da cavidade mais um tempo adicional;

outra diferença é que a unidade de injeção realiza uma plastificação

e aquecimento do composto antes de sua introdução no molde.

II. Vulcanização por outros métodos que nãosejam por moldagem

Por conveniência dividiremos este grupo em dois sub-grupos:

1) Métodos de cura em batelada (batch): um lote de material

ou componentes é vulcanizado ao mesmo tempo e,

2) Vulcanização contínua: vulcanizam-se grandes

extensões do artefato.

A) Processos de vulcanização por batelada AA1) Autoclave

A autoclave é utilizada para a vulcanização de extrudados,

mantas e componentes que não permitem a moldagem por

prensagem. Exemplos desses componentes são cilindros e

artefatos moldados manualmente. É também utilizado para a

vulcanização secundária de grandes moldados para otimizar

a utilização de prensas e moldes. A temperatura e a pressão

requerida para a vulcanização são obtidas pelo uso de vapor.

A autoclave é um vaso de pressão cilíndrico, normalmente

utilizado na posição horizontal.

Há dois tipos principais de autoclaves:

1) O tipo vedado (jaquetado), que consiste de dois grandes vasos,

um dentro do outro. Construídos de maneira a que seja possível

preencher o vaso interno com um gás inerte para prevenir a

oxidação da peças ou degradação do polímero e o vaso externo,

preenchido com vapor. O vapor aquece a atmosfera interna do

segundo vaso transferindo, desta maneira, o calor necessário

para a vulcanização das peças.

2) O tipo convencional, onde o vapor penetra no vaso e aquece

e pressuriza as peças, fazendo assim a sua vulcanização.

A vantagem da autoclave é permitir a vulcanização de um

grande número de peças ao mesmo tempo. Autoclaves são

vasos pressurizados e como tal, devem ser periodicamente

testados para verificar sua estanqüeidade e segurança.

A2) Estufas de Ar Quente

A maioria dos compostos de borracha, se aquecidos à

pressão atmosférica expandem, como resultado do ar dissolvido

e da umidade, ou degradam por oxidação. Contudo, no caso

de alguns polímeros resistentes ao calor, é possível expô-los

a altas temperaturas para efetuar a pós cura, como, por

exemplo: silicone e fluorpolímeros.

A cura por ar quente serve a dois propósitos:

1. Continuar o processo de reticulação para aumentar as

propriedades físicas desses produtos

40 - Borracha Atual

ABTB

Processos de Vulcanização

Borracha Atual - 41

2. Eliminar produtos voláteis de componentes que serão utiliza-

dos em altas temperaturas. Potencialmente, fumaças tóxicas

são eliminadas desta maneira; assim, é importante manter

esta áreas ventiladas e garantir que a fumaça não entre nas

áreas de trabalho. As estufas necessitam de regulagem de

temperatura precisa com tolerância de +5ºC a +1ºC.

A3) Cura em água

As técnicas de cura com água geralmente utilizam uma autoclave

como vaso de pressão, aquecido por vapor direto ou em tubu-

lações. A autoclave é carregada com água fria e os componentes a

serem vulcanizados, e, por um período pré-determinado, passa-se

vapor para aquecer a água. Este procedimento é bastante utiliza-

do na vulcanização de peças grandes feitas manualmente, como

revestimento de tanques, tubulações e bombas.

A4) Cura a frio

Artefatos finos podem ser vulcanizados pela imersão em uma

solução de disulfeto de carbono ou cloreto de enxofre ou pela

exposição a seus vapores.

B) Vulcanização Contínua

B1) Tubos de vapor de alta pressão

A vulcanização em tubos de vapor (normalmente chamada cura

CV): é uma técnica utilizada para artefatos extrudados que tenham

um reforço não-borracha, para evitar a formação de tensões super-

ficiais que poderiam causar a ruptura do artefato. Esta técnica

é aplicada principalmente em cabos elétricos e mangueiras.

Os cabos passam por uma extrusora que os recobre com borracha,

depois passam por um tubo de ação com vapor, onde a alta tempe-

ratura e alta pressão vulcanizam a borracha (15 kg/cm2 ou mais).

A vulcanização ocorre neste tubo. O tubo é selado na extrusora em

uma extremidade; a outra extremidade é selada com um selo de

borracha que retém o vapor durante o processo de vulcanização.

O comprimento do tubo e o comprimento da linha são calculados

com base na velocidade da linha de extrusão, a pressão de vapor e

a temperatura. Em média o comprimento dessas linhas é de 50m.

B2) Túnel de ar quente

É possível utilizar ar aquecido em um túnel para efetuar a vulcani-

zação de artefatos extrudados expandidos e base para carpetes,

que não precisam atender especificações rígidas de tolerância

dimensional. O método é muito barato, mas o custo das insta-

lações é muito alto.

B3) Leito fluidizado

O princípio deste processo é baseado na flotação de um meio

inerte, areia ou micro esferas de vidro (ballotini) para a

transmissão de calor. Dois tipos de leito fluidizado estão

disponíveis: o que opera com pressão atmosférica e o que opera

com pressão de 0,7MPa. O primeiro tipo é utilizado para extru-

dados homogêneos ou reforçados; o segundo foi desenvolvido

especificamente para cabos e mangueiras. Leito fluidizado é

um processo de vulcanização desenhado para receber o pro-

duto diretamente da extrusora. O processo é iniciado com a

utilização de vapor, passando posteriormente à utilização de ar,

dando consistência de líquido ao sistema. Aquecido eletrica-

mente, este sistema transfere calor por contato do meio com

o artefato, gerando pequenas distorções na superfície, mas

perfeitamente aceitáveis para o uso. É utilizada temperatura

de operação de até 240ºC. A formação de porosidade é evita-

da com a utilização de dessecantes na formulação da borracha.

B4) Banho de sal fundido (LCM)

Este processo é utilizado principalmente para extrudados sólidos e

celulares. O banho de sal fundido é formado por uma mistura

eutética de sais inorgânicos, usualmente nitrato de potássio e

nitrato de sódio, a uma temperatura de 150-250ºC. Banhos de sal

são semelhantes ao sistema de leito fluidizado, porém, os sais são

mais densos do que os compostos de borracha e requerem o uso

de rolos para forçar o material a ficar submerso. A formação de

porosidade é evitada com a utilização de dessecantes na formu-

lação da borracha.

B5) Cura por microondas

A cura por microondas tem a vantagem de fornecer um aqueci-

mento rápido e uniforme através do produto. A maioria das

unidades de microondas é desenhada para aceitar extrudados,

mas também podem ser utilizadas para pré-aquecer correias

transportadoras antes da prensagem. As unidades de cura por

microondas consistem de uma seção de microondas seguida de

uma seção de ar quente, cuja função é a de manter a temperatura

constante até o final da vulcanização. É um sistema mais

limpo que o LCM e o de leito fluidizado, mas oferece problemas

na vulcanização de borrachas não polares como NR, SBR e

EPDM, que necessitam ser polarizadas com o uso de cargas

especiais ou mescladas com outras borrachas.

B6) Vulcanização em tambores

Este processo é utilizado para a vulcanização de lençóis, pisos e

correias. É um processo lento. Existem duas máquinas utilizadas

neste processo: Berst e Roto Cure. A manta de material é alimentada

entre dois tambores aquecidos e uma correia de aço a mantém con-

tra o tambor aquecido, o que permite sua vulcanização. Garantem

um bom acabamento superficial e a velocidade dos tambores é

ajustável para diferentes tipos de compostos e temperaturas.