Agentes de Protecção

Introdução

Os produtos de borracha vulcanizada degradam-se, em geral, pela acção do oxigénio, ozono, calor, frio, luz ultravioleta, intempérie, iões metálicos, fadiga por efeito de acções dinâmicas e do ataque de microrganismos. Essa degradação depende do tipo de borracha utilizado no fabrico dos vários tipos de produtos. As borrachas com maiores níveis de insaturação nas suas estruturas moleculares são mais sensíveis à acção dos vários agentes degradantes, que vamos passar a descrever.

1. Acção do oxigénio e do ozono
Os mecanismos pelos quais se processam as acções de degradação provocadas pelo oxigénio e pelo ozono são diferentes e isso está na base dos diferentes efeitos observados na borracha.
A acção do oxigénio manifesta-se num endurecimento ou num amolecimento do artefacto de borracha, o que depende do tipo de borracha base da composição utilizada.
A acção do ozono traduz-se na oxidação de superfície do artefacto, quando este não está sob tensão. Traduz-se no aparecimento de fissuras na superfície do artefacto de borracha, mais ou menos profundas, quando este se encontra acima de um valor mínimo de tensão, designado por valor crítico de tensão. Nas borrachas brancas ou coloridas o ozono provoca também, em geral, alterações de cor, mais ou menos profundas.

2. Acção do calor
A acção do calor acelera, regra geral, os processos de degradação provocados pelos vários agentes. Mas há que distinguir os efeitos da temperatura a curto prazo e a longo prazo.
Os efeitos obtidos a curto prazo são de natureza físicae são reversíveis, se o nível máximo da temperatura atingida não for muito elevado; todas as propriedades físicas da borracha vulcanizada variam, em maior ou menor extensão, com as alterações de temperatura.
Se o nível máximo de temperatura for relativamente elevado e esta for mantida por períodos relativamente longos, os efeitos observados são de natureza física e química e são irreversíveis.

3. Acção do frio
Os efeitos resultantes da exposição dos artefactos de borracha a baixas temperaturas são essencialmente de natureza física. A baixas temperaturas os artefactos de borracha perdem a sua flexibilidade, aumentam em maior ou menor grau a sua rigidez e tornam-se quebradiços. Também os valores da contracção que sofrem em variações amplas de temperatura podem por em risco a sua boa funcionalidade.

4. Efeito da luz ultravioleta
A luz ultravioleta provoca a oxidação superficial dos artefactos de borracha. A absorção de radiação ultravioleta pelas borrachas fornece a energia necessária para cindir as ligações químicas do tipo C=C, C–H e C=O, por um mecanismo de formação de radicais livres; estes radicais livres reagem com o oxigénio para formar radicais peróxido, que atacam as ligações químicas atrás referidas. Esta degradação é acelerada na presença de humidade e de calor. Os artefactos de cor branca ou colorida são mais sensíveis a este processo de degradação; os artefactos com carga de negro de carbono são mais resistentes a este processo de degradação, pelo facto do negro de carbono ser um bom absorvedor de radiação ultravioleta.

5. Efeito da intempérie
O efeito da intempérie nos vulcanizados de borracha tem a sua origem na acção combinada do oxigénio e do ozono existentes na atmosfera, com o calor solar, com as radiações ultravioletas e com a acção da chuva, na medida em que esta contribui para a extracção de agentes de protecção existentes no composto de borracha, aumentando a sua vulnerabilidade aos agentes degradantes referidos.

6. Efeito da presença de iões metálicos
Os iões de metais, como o cobre, ferro, manganês, cobalto e níquel são conhecidos como venenos da borracha; são também designados como pro-oxidantes. Com efeito, a sua presença nos compostos de borracha, mesmo em quantidades muito pequenas, promovem a decomposição de hidroperóxidos do tipo ROOH, que são a principal fonte de formação de radicais livres, que estão na base das reacções de oxidação das cadeias macromoleculares das borrachas. Estes iões metálicos surgem nos compostos de borracha como impurezas presentes nos diversos tipos de ingredientes, nomeadamente nas borrachas dos tipos SBR, IR, BR, EPDM, IIR, NBR e ACM – neste caso introduzidos pelos catalisadores de polimerização – reagem com o ácido esteárico, formando os respectivos sais metálicos, os quais se comportam como catalisadores altamente activos no processo de oxidação das borrachas.

7. Fadiga por efeito de acções dinâmicas
Alguns tipos de artefactos de borracha, quando em serviço, estão sujeitos a acções mecânicas do tipo dinâmico, cuja repetição se traduz num aumento da temperatura do artefacto, devido às perdas histeréticas e ao aparecimento e crescimento de fissuras. Estes efeitos, no limite, podem conduzir à completa destruição do artefacto. Nestes processos o oxigénio presente na atmosfera envolvente – por vezes mesmo uma certa concentração de ozono, associado ao calor desenvolvido, cria condições para o desenvolvimento de um processo acelerado da degradação do artefacto.

8. Ataque de microrganismos
Vimos na página Corrosão que na composição de muitos compostos de borracha são utilizados determinados ingredientes, tais como pó de celulose, enxofre, ácidos gordos e óleos de origem vegetal ou animal, susceptíveis de constituírem um alvo privilegiado para ataques microbiológicos, sobretudo em condições favoráveis de humidade e de temperatura. Tais acções conduzem, geralmente, a um enfraquecimento das diversas propriedades dos artefactos e, num caso extremo, à sua inutilização.

No Quadro 1 são indicados os principais efeitos de degradação para os tipos mais correntes de borrachas.

Para contrariar os efeitos degradantes dos vários tipos de agentes, as composições de borracha devem possuir, no Sistema Elastomérico, um Sub-sistema de Protecção, o qual pode consistir de:

• Agentes Antioxidantes;
• Agentes Antiozonantes;
• Desactivadores de Iões Metálicos;
• Agentes para Protecção Estática (Ceras de vários tipos, nomeadamente as ceras microcristalinas);
• Agentes para Protecção Dinâmica;
• Agentes Fungicidas e Bactericidas.