Cargas e a sua Classificação

 

De acordo com a norma NP ISO 1382, uma carga é um “ingrediente de composição sólida, normalmente adicionado, em quantidades relativas grandes, às composições de borracha ou de látex por razões técnicas ou económicas”.

Com efeito, as cargas adicionam-se à borracha por duas razões principais:

  1. Tornar o artigo mais barato, diluindo a borracha por unidade de peso ou de volume. Esta é uma razão económica.
  2. Conferir ao artigo determinadas características de processamento (muito importantes nos processos de calandragem e de extrusão) e melhorar as propriedades do vulcanizado (módulo, tensão de rotura, alongamento na rotura, resistência ao rasgo e resistência ao desgaste) melhorando o desempenho e aumentando a sua durabilidade. A presença de cargas influencia também a taxa de contracção dos vulcanizados. Estas são razões técnicas.

A carga ideal será aquela que possua um baixo preço, que possa ser utilizada em grandes quantidades (em relação ao peso de polímero) e que comunique aos vulcanizados boas propriedades de resistência e que conservem a sua elasticidade. Estamos longe de atingir tal situação, como indica o elevado número de cargas actualmente utilizadas.

Existem diversas formas para classificar as cargas para borracha, que veremos de seguida.

Com base na cor das cargas
Uma classificação muito simples baseia-se na cor das cargas e divide estas basicamente em:

  • Cargas negras (exemplos: negros de carbono e grafite);
  • Cargas claras (exemplos: por oposição a cargas negras, mas não são necessariamente cargas de cor “branca”) (sílicas, silicatos, carbonatos de cálcio e de magnésio, diatomites, caulinos (ou china clay), talcos, barita, etc.).

Com base no poder reforçante
Esta classificação baseia-se no seu comportamento, sob o ponto de vista de poder reforçante e divide as cargas em:

  • Cargas reforçantes: negros de carbono, sílicas, silicatos, carbonato de magnésio (“light grades”) e alguns tipos de caulinos duros (“hard clays”). Estas cargas proporcionam um elevado grau de reforço.
  • Cargas semi-reforçantes: caulino (china clay), alguns tipos de carbonato de cálcio precipitado e carbonato de magnésio (“heavy grades”). Estas cargas proporcionam um moderado grau de reforço.
  • Cargas inertes ou diluentes: barita, diatomite, cré (carbonato de cálcio natural, moído), talco, celulose em pó e grafite. Estas cargas não proporcionam nenhum reforço; em dosagens moderadas podem considerar-se inertes, mas para níveis de dosagem elevados provocam, regra geral, um substancial enfraquecimento das propriedades dos vulcanizados. A designação de “diluente” decorre do facto de contribuírem para redução do custo do composto final.

Com base no tamanho das partículas
Esta classificação é baseada no tamanho das partículas e no princípio de “quanto mais pequenas forem as partículas, melhor será a carga do ponto de vista de reforço”, o que nem sempre é verdade. Segundo esta classificação, teremos:

  • Cargas reforçantes: partículas de 10 a 100 nm (0,01 a 0,1µ);
  • Cargas semi-reforçantes: partículas de 10 a 1.000 nm (0,1 a 1µ);
  • Cargas diluentes: partículas de 1000 a 5.000 nm (1 a 5µ);
  • Cargas degradantes: partículas maiores que 5.000 nm (>5µ)

Se o tamanho das partículas excede a distância entre as cadeias moleculares do polímero (logo depende do tipo de polímero), as partículas vão criar zonas localizadas de tensão, que se tornam mais críticas quando o polímero é sujeito a esforços de tracção ou de flexão, podendo provocar situações de rotura.

Com base na sua funcionalidade
É uma classificação mais moderna, que se baseia no comportamento das cargas, sob o ponto de vista de poder reforçante. Divide as cargas em:

  • Cargas funcionais: são cargas que conferem um determinado grau de reforço (Figura 1). Este grupo de cargas engloba as cargas reforçantes e semi-reforçantes.
  • Cargas inertes ou diluentes: estas cargas não proporcionam nenhum reforço; em dosagens moderadas podem considerar-se inertes; níveis de dosagem mais elevados provocam, regra geral, um substancial enfraquecimento das propriedades dos vulcanizados.
Fig. 1 – Tipos de cargas quanto ao poder reforçante

Como se pode observar na figura, uma carga funcional – seja a carga do tipo A ou do tipo B, provoca sempre uma melhoria de uma determinada propriedade; apenas para níveis mais ou menos elevados de dosagem, a propriedade (ou propriedades) são enfraquecidas.