Agentes Lubrificantes Externos

Os Agentes Lubrificantes Externos podem ser divididos em duas grandes categorias:

Os Agentes Lubrificantes que migram são aqueles que, incorporados no composto de borracha, permanecem dispersos durante todo o processo de fabrico, mas que migram para a superfície do artefacto de borracha, após a sua vulcanização. A migração deve-se, como vimos, à sua menor compatibilidade com o tipo de borracha, o que tem a ver com a sua polaridade e com o seu parâmetro de solubilidade. Estes agentes lubrificantes constituem a família dos Agentes Lubrificantes Externos, pois que o seu efeito lubrificante ocorre na superfície exterior do artefacto vulcanizado. Este tipo de agentes pode também contribuir, nas fases de processamento do composto de borracha, para um efeito de Lubrificação Interna, reduzindo a viscosidade do composto, facilitando também algumas operações de transformação, como por exemplo a calandragem, extrusão e moldagem.

Após a vulcanização, a presença deste tipo de agentes geralmente proporciona outros tipos de efeitos, sendo de salientar uma maior facilidade na desmoldagem e uma melhor resistência à abrasão.

A compatibilidade dos Agentes de Lubrificação é determinante da acção ou acções que são desenvolvidas no composto de borracha.  Como se pode verificar na Figura 4, quando a compatibilidade aumenta, aumenta a acção lubrificante interna; por outro lado, a acção lubrificante externa aumenta, quando a compatibilidade diminui.

Figura 4 – Acções dos agentes lubrificantes em função da sua compatibilidade

Os Agentes Lubrificantes que não migram, constituem um grupo de substâncias que são aplicadas na superfície exterior dos artefactos de borracha, com a finalidade de reduzir o atrito com as superfícies em contacto. São utilizados, sobretudo, em operações de montagem, de modo a facilitar a operação e a reduzir o seu tempo de duração. Neste tipo de ingredientes é particularmente importante a sua compatibilidade química com o artefacto de borracha. Pela sua menor importância, em termos de Tecnologia de Borracha, não vamos analisar este tipo de substâncias.

Os Agentes Lubrificantes Externos são aditivos insolúveis ou parcialmente solúveis no composto de borracha onde são incorporados. Devido à sua menor solubilidade, têm tendência para migrar para a superfície dos artefactos vulcanizados, pelo que reduzem o atrito entre estes e as superfícies em contacto. Reduzem, portanto, o coeficiente de atrito (CoF – Coefficient of Friction) entre as superfícies em contacto. Mercê do seu grau de insolubilidade, migram progressivamente para a superfície do componente de borracha vulcanizada, com maior ou menor intensidade e com maior ou menor velocidade. A cinética de todo este processo reveste-se de alguma complexidade. Neste processo, desempenham particular importância:

Convém relembrar que a rugosidade da superfície do artefacto vulcanizado, que atrás referimos, desempenha um papel fundamental no efeito deslizante. Portanto, será um aspecto a considerar e que está  relacionado, no caso dos Artefactos Moldados, com o acabamento superficial dos moldes.

Na Figura 5 temos uma representação esquemática do processo de migração que decorre no artefacto, pós um processo de vulcanização efectuado a 180ºC.

Figura 5 – Representação esquemática de um processo de migração

Na parte inferior da figura é mostrada, na imagem A, de forma esquemática, uma razoável dispersão de partículas do agente de lubrificação externa (ou agente deslizante), à temperatura de vulcanização.

Quando se inicia a fase de arrefecimento pós vulcanização (curva na cor azul), a solubilidade do agente de lubrificação externa diminui e inicia-se o processo de migração para a superfície do artefacto (imagem B).

Este processo de migração é progressivo, aumentando sucessivamente a quantidade de agente lubrificante na superfície do artefacto, até ser atingida a temperatura ambiente (sequência de imagens C e D).

Vamos admitir que, sem a adição do agente lubrificante externo, o coeficiente de fricção entre a superfície do artefacto vulcanizado e uma outra superfície tem o valor de 0,82. À medida que aumenta a quantidade de agente lubrificante externo na superfície do artefacto, o coeficiente de atrito vai diminuindo (linha na cor verde), até atingir um valor mínimo (no caso da figura, um valor de 0,22).

Como já referimos, são muitas as variáveis ​​influenciam a velocidade de migração e o valor do coeficiente de atrito obtido. Os Agentes Lubrificantes Externos que possuem moléculas de menor dimensão e menor complexidade estrutural migram com maior facilidade e maior velocidade. Esta migração é também mais intensa se os níveis de dosagem forem mais elevados, como é compreensível. Esta migração é também mais eficaz em materiais amorfos, como acontece com a generalidade dos Elastómeros. Os Elastómeros que possuam alguma polaridade podem interagir com grupos funcionais do Agente de Lubrificação Externa e esta interacção pode dar origem a um retardamento da velocidade de migração. Um Agente Lubrificante Externo que migre mais rapidamente, pode não vir a proporcionar a obtenção do coeficiente de atrito mais baixo, quando em comparação com um agente de migração mais lenta. É o que se mostra na Figura 6.

Figura 6 – Comparação da migração e seu efeito no CoF de três agentes de lubrificação externa (esquemático)

Face a todos estes factos, pode concluir-se que a selecção do tipo de agente lubrificante externo e o estabelecimento do seu nível de dosagem reveste-se de alguma complexidade. Este aspecto particular de formulação exige, para além de uma grande experiência, um apreciável trabalho experimental, para avaliação dos resultados obtidos.