Universidade Estadual de Campinas

Colégio Técnico De Campinas Departamento de Plásticos

Borracha Butílica

(IIR)

Campinas/2013

Gabriela Begalli RA:12207 Renata Da Silva De Souza RA: 12215

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Sumário:

1. Introdução...................................................................................... 4

2. Processamento.............................................................................. 7

3. Características ............................................................................... 8

4. Propriedades ................................................................................. 10

5. Aplicações..................................................................................... 11

6. Referência Bibliográfica ................................................................. 19

Lista de Tabelas:

Tabela 1: Características Da Borracha Butílica

Tabela 2: Propriedades Mecânicas Da Borracha Butílica

Tabela 3: Propriedades Químicas Da Borracha Butílica

Lista de Figuras:

Figura 1: Tanque no modelo M4 Sherman exposto em um museu na

Alemanha

Figura 2: Navio de guerra do Estados Unidos Da América

Figura 3: Borracha Natural (NR) e Borracha Butílica (IIR) após expostas

ao teste de ensaio segundo a norma ASTM

Figura 4: Luva de Borracha Butílica

Figura 5:

Figura 6: Avental de borracha butílica

Figura 7: Componentes do Pneu

Figura 8: Gomas De Mascar ou os conhecidos chicletes, feitos á base

de borracha butílica

Figura 9: Rolha de borracha butílica para frascos farmacêuticos

Figura 10: Bola de Rugby

Figura 11: Bexigas de Borracha Butílica para a fabricação de bolas

Figura 12: Fita de emenda de selagem de borracha butílica

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Figura 13: Selante de Borracha Butílica

Figura 14: Amortecedores em suspensões de automóveis

Figura 15: Correias Transportadoras para produtos aquecidos

Figura 16: Lençóis de borracha butílica

Palavras-Chaves:Borracha, Butílica, Isobutileno

Isopreno (IIR).

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1. Introdução

Em 1870 dois pesquisadores, Gorianov e Butlerov, formaram cadeias

poliméricas a partir do tratamento de alguns materiais graxos com trioflureto de boro,

conhecido como isobutileno.

Só foi retomada esta pesquisa em 1927 por um pesquisador da IG Farben

Company Germany, Sr. Otto, que em 1930 esta empresa produziu polímeros de

isobutileno onde apresentava alto peso molecular, que foram manufaturados

inicialmente no laboratório. As propriedades demonstradas por este material eram

borrachosas, portanto devido a sua estrutura hidrocarbônica totalmente saturada,

não se conseguia a reação de vulcanização por meio de enxofre, que era usado

para borracha natural naquela época.

Os pesquisadores William J. Spakers e Robert M. Thomas da companhia

Standard Oil Development Co. , em 1937, produziram os primeiros resultados de

polímeros de isobutileno vulcanizados, onde incorporou pequenas quantidades e

uma diolefina, o isopreno, à molécula de poliisobutileno, o que permitia então a

ligação entre cadeias moleculares distintas. Este copolímero vulcanizado

apresentava propriedades como: ótima resistência à permeabilidade de gases, uma

alta histerese, excelente resistência ao calor, ozônio e ao ataque de vários produtos

químicos.

Este novo elastômero despertou grande interesse no governo norte

americano durante a II Guerra Mundial, principalmente por causa da premente

necessidade de produção de borrachas sintéticas como estratégia alternativa a

borracha natural.

A Segunda Guerra Mundial proporcionouo cenário de pesquisa e

desenvolvimento de borrachas, quando na manhã do dia 7 de dezembro de 1941 os

Estados Unidos entraram na guerra. Três meses após o ataque a Pearl Harbor, os

japoneses, desesperados para controlar a produção de borracha natural, assim

como os aliados, tomaram a Malásia e as Índias Orientais holandesas (a produção

da borracha natural utilizada mundialmente provinha dessa região). Assumiram o

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controle de 95% do suprimento mundial do produto e mergulharam os EUA numa

crise.[2]

Esse fato se deve por características como:

Cada tanque Sherman continha 20 toneladas de aço e meia tonelada

de borracha;

O navio de guerra era constituído de 20 mil partes de borracha;

Além de a borracha ser usada para recapear cada centímetro de fio em

todas as fábricas, lares, escritórios e instalações militares na América. [2]

Dessa forma, inicia-se a corrida de pesquisa para obter-se uma borracha

sintética com características e propriedades semelhantes ás da borracha natural.

A figura 1 e 2 representam o tanque e o navio de guerra respectivamente,

utilizados na segunda guerra mundial.

Figura 1: Tanque no modeloM4 Sherman exposto em um museu na Alemanha[3]

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Figura 2: Navio de guerra do Estados Unidos Da América[4]

A Exxon, sendo auxiliada pelo Office of Rubber Reservem pertencente ao

governo americano, construiu a primeira planta produtiva de borracha butílica que

inicialmente produzia o material para fins militares, apena em 1956 à Exxon

Chemical adquiriu do governo Americano a planta com objetivos de comercializar a

borracha butílica para os diversos fins industriais e automotivos. Sofreu a partir de

1986 uma forte concorrência da borracha de etileno-propileno-dieno (EPDM), devido

a algumas vantagens.

Atualmente estes homopolímeros estão disponíveis em várias opções de

peso molecular produzidos pela Badischer que fica na Alemanha, com o nome de

"Oppanol" e pela Exxon Chemical Co. , com o nome de "Vistanex".

Hoje as maiores empresas que produzem a borracha butílica são duas: a

Exxon (sucessora da Standard Oil) e a Polymer Corporation, uma corporação federal

canadense criada em 1942 para produzir borracha artificial para substituir o

fornecimento no exterior cortada pela II Guerra Mundial.

Encontramos vários nomes comerciais atualmente da Borracha butílica: Enjay

Butyl, Esso Butyl, Polysar Butyl.[1]

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2. Processamento

Os compostos em Borrachas Butílicas apresentam melhores características

de processamento de conformação por extrusão se a extrusora estiver equipada

com eficiente sistema de vácuo, e a rosca deverá apresentar profundidade de filete

variável, sendo mais profundo na zona de alimentação, diminuindo no sentido da

matriz, de maneira a permitir pequena pressão durante a extrusão. Com a extrusora

ajustada para a temperatura do canhão entre 90°C a 110ºC, rosca com

aproximadamente 100ºC e matriz 120ºC obtém se bons resultados.[1]

Para câmeras de ar, bladers, composto de alta qualidade, entre outros, é

recomendável que sejam filtrados antes da operação de extrusão de conformação,

pois esta pratica previne impurezas e melhora ainda mais a homogeneização do

composto. Para melhor uniformidade na alimentação é conveniente alimentar a

extrusora com composto pré-aquecido á uma temperatura de aproximadamente

70ºC.

Pode se produzir lençóis calandrados com compostos de Borracha Butílica

usando calandras convencionais, onde é recomendável alimenta a calandra com o

composto aquecido à temperatura de aproximadamente 85°C para melhor

processamento da laminação. Recomendam-se ainda os ajustes da velocidade

periférica dos rolos da calendra entre 20 a 22 m/min e a calibragem de temperaturas

dos rolos sendo: Rolo superior (85ºC a 110ºC), rolo intermediário (70ºC a 80°C) e

Rolo inferior (85ºC a 105º C). Se eventualmente alguma porosidade ocorrer, uma

ligeira diminuição da temperatura do rolo intermediário poderá solucionar.

Equipamentos e moldes convencionais normalmente são empregados para os

processamentos de moldagem por transferência ou por compressão. Para eliminar

os defeitos nos artefatos finais vulcanizados é interessante alimentar os moldes com

blanks pré-formados. Quando dois ou mais blanks devem ser usados para

enchimento do molde deve ser observado que resíduos de desmoldantes ou

sujidades diversas sejam perfeitamente eliminados para prevenir problemas nos

artefatos. Recomenda-se a prática de desaceleração ou degaseificação.

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A borracha butílica pode ser também produzida pelo processo de moldagem

por injeção. Este processo oferece maiores volumes e produção o que resulta em

custos mais competitivos. Problemas de aprisionamento de ar ou formação de

bolhas dão bastante minimizados por este processo.[1]

3. Características

As borrachas butílicas têm o grau de insaturações compreendidos entre 0,8%

e 2,2%. Quanto maior for o grau de insaturação, maior será a velocidade de

vulcanização e a resistência ao calor, mas diminui a resistência ao ozono. A

borracha butílica é considerada dos tipos A e B e da classe A da norma ASTM

D2000.

Na tabela 1 referente às características típicas da borracha butílica:

Tabela 1: Características Da Borracha Butílica

Vida média 5 a 10 anos

Densidade do polímero 0,92

Dureza Shore A 30-90

Tensão de rotura 7-17 Mpa

Alongamento da rotura 800%

Deformação residual 20-50 %

Temperatura mínima de serviço -45° C

Temperatura máxima de serviço 120° C

Temperatura máxima por períodos curtos 140° C

Temperatura de transição vítrea Baixa

Taxa de cura Rápida

Modulo elastômero Baixo

Polaridade Não polar

Grau de saturação Fracamente saturada

Impermeabilidade aos gases e a ao ar Elevada

Resistência ao calor seco e ao vapor Boa

Resistência à água Boa

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Uma das principais características da borracha butílica é a sua capacidade

impermeável onde à absorção de água desta é infinitamente pequena. Porem se o

artefato vulcanizado em borracha butílica operar em elevadas temperatura e com

vapor d'água por longos períodos, a absorção poderá ser muito maior (exemplo: em

mangueiras para condução de vapor). Para aplicações nestas condições, é melhor

que os artefatos sejam produzidos à base de borrachas butílicas halogenadas e

curados por meio de resinas reativas.

Possui uma ótima resistência quanto ao envelhecimento. Ao observa na

imagem abaixo os efeitos de envelhecimento por causa da exposição ao oxigênio e

ozônio da atmosfera causou oxidação na borracha natural (NR), que se deteriora e

eventualmente quebra. Já as borrachas butílicas por ter uma boa resistência ao

envelhecimento às peças de borracha butílica terão uma vida mais longa, sem a

necessidade de sistemas de antioxidantes adicionais.

Na Figura 3, tanto a IIR (borracha butílica) e a NR (borracha natural) foram

expostas durante 72 horas a 40° e 50 PPHM de ozônio.

Figura 3: Borracha Natural (NR) e Borracha Butílica (IIR) após expostas ao

teste de ensaio segundo a norma ASTM[1]

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4. Propriedades

Na condição de repouso a borracha butílica apresenta características

amorfas, borrachosas e flexíveis ao longo de todo ciclo de trabalhos mecânicos,

porem a existência de grupos -Ch3- distribuídos na cadeia polimérica retarda a

resposta elástica de maneira a reduzir a velocidade de retorno à situação inicial após

a deformação devido a esforços externos. Isto que torna esta borracha bastante

adequada ao emprego como amortecedora de choques e vibrações.

“Os compostos de borracha butílica possuem excelente resistência às

intempéries, ozônio e ar quente, além de alta resistência aos produtos químicos

ácidos e básicos, baixa permeabilidade a gases e líquidos e boas propriedades

reológicas”, destaca Marcelo Grossi, líder da unidade de negócios BTR no Brasil.

A tabela 2 demonstra as propriedades mecânicas da borracha butílica:

Tabela 2: Propriedades Mecânicas Da Borracha Butílica

Resistência à abrasão Excelente

Resistência ao impacto Excelente

Resistência ao rasgo: Boa

Amortecimento- vibração Elevado

Flexibilidade a baixas temperaturas Boa

Resistência a compressão Boa

Propriedades de vedação Boa

Rupturas Dificilmente, apenas quando expostas a cargas de alto estresse

Elasticidade à temperatura normal Limitada

Dureza e resistência à tração Ampla

Quanto as suas propriedades químicas, a tabela 3 faz referência a este item:

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Tabela 3: Propriedades Químicas Da Borracha Butílica

Resistência a ácidos e bases diluídas Boa

Resistência a ácidos e bases

concentrados Boa

Resistência a solventes alifáticos Muito fraca

Resistência a solventes aromáticos Muito fraca

Resistência a óleos e gasolinas Muito fraca

Resistência ao ozono e a água Boa

Resistência àsgorduras vegetais, animaise a substancias fortemente

oxidantes

Boa

O relativo grau de instauração apresentado por esta borracha é o

responsável pela grande resistência da borracha butílica ao oxigênio, ozônio e calor,

porém não resiste a óleos minerais, a hidrocarbonetos alifáticos, aromáticos e clorados,

nem a combustíveis como a benzina e o gasóleo.[1]

5. Aplicações

A principal característica destas linhas de borrachas é a alta

impermeabilidade a gases e líquidos, que proporciona grande vantagem em termos

de revestimento e vedação. É adequada para artigos que necessitam de baixa

permeabilidade a gases e líquidos como, por exemplo, revestimento interno de

pneus, forros interiores de pneus, bladders, câmaras de ar, mangueiras, selos e

membranas.

Também é adequada para tampas farmacêuticas e artigos que demandam

boa resistência a produtos químicos, a ozônio, tais como revestimentos de tanques,

correias transportadoras e vestuário de proteção.

A borracha butílica é um dos elastômeros mais robusto, quando submetido a

agentes de guerra química e materiais de descontaminação. Trata-se de um material

mais duro e menos poroso do que outros elastômeros, tais como borracha natural ou

silicone, mas ainda tem elasticidade suficiente para formar uma vedação hermética.

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Por isto é usado para criar selos em máscaras de gás e roupas de proteção, como

também para avental onde proporciona excelente resistência a óleos gorduras, de

origem animal e vegetal, graxas e produtos químicos fortes oxidantes. No caso das

luvas têm a maior resistência à radiação UV, proporciona uma resistência superior

aos ácidos altamente corrosivos e é excelente para o tratamento de cetonas e

ésteres.

Abaixo constam umas das principais aplicações encontradas para esta

borracha:

Vestuário de proteção, máscara de gás e proteção a agentes químicos,

como esta demonstrada nas figuras 4, 5 e 6;

Figura 4: Luva de Borracha Butílica[5]

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Figura 5:[6]

Figura 6: Avental de borracha butílica[7]

Aplicadas para câmaras de ar para automóveis e caminhões onde fica

na parte inferior da carcaça, pois deve reter o ar sob pressão. Utilizadas para o

revestimento interno que mantêm o ar no pneu, como é demonstrado na figura

abaixo (figura 7);

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Figura 7: Componentes do Pneu[8]

Goma de mascar: usa-se borracha butílica de grau alimentício como a

base de goma central, que está representada na figura 8, que se segue;

Figura 8: Gomas De Mascar ou os conhecidos chicletes, feitos á base de borracha

butílica[9]

Componentes do Pneu

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Tampas e tampões para embalagens farmacêuticas, rolha de borracha

butílica para vedar o frasco, rolha de borracha para o frasco de infusão/ antibiótico

garrafa como esta representada na figura 9;

Figura 9: Rolha de borracha butílica para frascos farmacêuticos[10]

Equipamentos para esporte: é usado como câmaras de ar em bolas

esportivas, por exemplo, bolas de rugby, bolas de futebol (gaélico, regras

australianas, campo de futebol, futebol) basquete, para proporcionar um

comportamento interno impermeável e resistente, onde esta aplicação está

representada na figura 10 e 11;

Figura 10: Bola de Rugby[11]

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Figura 11: Bexigas de Borracha Butílica para a fabricação de bolas[12]

Fitas e adesivos de borracha butílica, auto-adesivo. São resistentes à

água, ar, calor, frio, som, etc. Servem para selar barreiras de vapor e conexões

eemendas, como demonstrado na figura 12;

Figura 12: Fita de emenda de selagem de borracha butílica[13]

Selante permanentemente, um componente plástico tradicional

baseado em polibuteno que proporciona uma vedação à prova de intempéries eficaz

em uma variedade de aplicações interiores e exteriores. O Butil Selante forma uma

camada em cada 24 horas, mas continua permanentemente debaixo de plástico,

acomoda movimento articular de + / - 5% e apresenta boa resistência química e UV,

como esta representada na figura 13;

17

Figura 13: Selante de Borracha Butílica[14]

Além dessas aplicações, a borracha butílica é utilizada também em:

Amortecedores de suspensão de automóveis como esta demonstrada

na figura 14;

Figura 14: Amortecedores em suspensões de automóveis[15]

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Impermeabilização de lajes em construção civil;

Mangueiras para vapor;

Mangueiras para fluidos ácidos ou alcalinos;

Amortecedores de vibração para maquinas;

Revestimentos anti-corrosivos;

Correias transportadoras para produtos aquecidos como demonstrada

na figura 15;

Figura 15: Correias Transportadoras para produtos aquecidos[16]

Lençóis de borracha que são laminados com características técnicas

específicas para atender as mais variadas necessidades industriais. Usados como

componentes de produtos podem ser transformados em peças técnicas ou para

manutenção industrial, que esta representada na figura 16;[17]

Figura 16: Lençóis de borracha butílica[18]

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6. Referência Bibliográfica

[1] BORRACHA butílica Disponível em:

<http://www.slideshare.net/Borrachas/borracha-butilica>. Acesso em: 04 out. 13.

[2] GOBBO, Luiz Guilherme. Fabricação de Borracha. Disponível em:

<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAApnYAI/fabricacao-borracha?part=2>.

Acesso em: 04 out. 2013.

[3] TANQUE no modelo M4 Sherman exposto em um museu na Alemanha

Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/M4_Sherman>. Acesso em: 04 out. 2013.

[4] NAVIO de guerra do Estados Unidos Da América Disponível em:

<http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:USS_Hornet_%28CV-8%29.jpg>. Acesso em:

04 out. 2013.

[5] BUTYL RUBBER GLOVES Disponível em:

<http://www.uvprocess.com/product.asp?code=GLOVES+++J>. Acesso em: 04 out.

13.

[6]

[7] AVENTAL de borracha butílica Disponível em:

<http://www.puresafety.co.uk/heavy-duty-butyl-rubber-apron-ppe668.html>. Acesso

em: 04 out. 13.

[8] BORRACHA butílica Disponível em:

<http://www.slideshare.net/Borrachas/borracha-butilica>. Acesso em: 04 out. 13.

[9] MITOS e verdades Disponível em:

<http://clinstateraodontologia.wordpress.com/2011/07/19/chicletes-mitos-e-

verdades/>. Acesso em: 04 out. 2013.

[10] LIOFILIZAÇÃO rolha de borracha Disponível em:

<http://portuguese.alibaba.com/product-gs/lyophilization-rubber-stopper-

269067070.html>. Acesso em: 04 out. 2013.

20

[11] CAMISA Futebol Americano Disponível em:

<http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-506904627-camiseta-camisa-futebol-

americano-bola-de-rugby-so-tem-aqui-_JM>. Acesso em: 04 out. 13.

[12]

[13] ITA de emenda da selagem da borracha butílica (VL- 102) Disponível em:

<http://pt.made-in-china.com/co_breezeyu/product_Butyl-Rubber-Sealing-Splicing-

Tape-VL-102-_hryieuneg.html>. Acesso em: 04 out. 2013.

[14] 145 Butyl Rubber Sealant Disponível em:

<http://www.everbuild.co.uk/index.php?route=product/product&product_id=708>.

Acesso em: 04 out. 2013.

[15] RIDE Solutions Disponível em:

<http://www.rubbersuspension.com/index.php?f=data_home&a=1>. Acesso em: 04

out. 2013.

[16] RESISTENTE ao calor alto ângulo ondulado flanco correia transportadora de

borracha Disponível em: <http://portuguese.alibaba.com/product-gs/heat-resistant-

high-angle-corrugated-sidewall-rubber-conveyor-belt-663446164.html>. Acesso em:

04 out. 13.

[17] LENÇOL DE BORRACHA Disponível em:

<http://www.dutraborrachas.com.br/produtos/lencol-de-borracha/lencol-de-borracha-

detalhes.html>. Acesso em: 04 out. 13.

[18] LENÇOL DE BORRACHA: Butílica. Disponível em:

<http://www.borrachadobrasil.com.br/2010/?pagina=lencol-borracha&id=12>. Acesso

em: 04 out. 13.