Cargas Não Negras Inorgânicas

 

Introdução

Durante a 1ª Guerra Mundial surgiram algumas dificuldades com o abastecimento de negros de carbono. Em consequência, emerge a necessidade de encontrar uma matéria-prima para o substituir.

Por outro lado, com o desenvolvimento da Indústria da Borracha, surge a necessidade de fabricar artigos de cor branca ou coloridos. As cargas a utilizar, além de proporcionarem a possibilidade de obtenção de artigos brancos ou coloridos deveriam, por outro lado, proporcionar um grau de reforço semelhante ao proporcionado pelos negros de carbono.

O problema que então passou a ser analisado foi o da descoberta de uma carga reforçante clara, que permitisse obter vulcanizados de cores claras, com propriedades semelhantes à dos vulcanizados carregados com negros de carbono. Os estudos efectuados foram, em certa medida, estimulados por alguns factos, dentre os quais se destacam:

  1. O aparecimento do microscópio electrónico, que tornou possível estudar melhor os negros de carbono e assentar um certo número de ideias sobre as características que devem reunir as diversas cargas, para, pelo menos do ponto de vista morfológico, lhes serem semelhantes e estabelecer um certo número de correlações entre essas características físicas e o comportamento das cargas nas borrachas;
  2. Um notável progresso nas técnicas de caracterização das partículas e também na instrumentação e aparelhagem utilizadas, com especial relevo para a medida da superfície específica por absorção de azoto;
  3. A já referida escassez, nos mercados, de negros de carbono.

Estados Unidos da América do Norte e Grã Bretanha foram os países que mais contribuíram para a resolução de tal problema, com a produção em grande escala de novas classes de cargas não negras, como por exemplo:

  • Carbonatos de cálcio;
  • Argilas e caulinos seleccionados;
  • Silicatos de cálcio e de alumínio;
  • Sílicas.

Antes da 2ª Guerra Mundial, o número de cargas não negras consideradas como reforçantes eram apenas o óxido de zinco e o carbonato de magnésio, os quais estavam disponíveis em vários graus de qualidade.

O óxido de zinco utilizava-se não só como reforçante, como também como pigmento corante e como activador/acelerador da vulcanização. Do ponto de vista de reforço proporcionava uma boa resiliência e uma boa resistência ao envelhecimento provocado pelos agentes atmosféricos. O grande inconveniente é o seu elevado peso específico, a que lhe corresponde um elevado custo por unidade de volume.

Do ponto de vista reforçante, o óxido de zinco pode ser comparado a uma carga de negro de carbono semi-reforçante, no que diz respeito às propriedades de resistência à tracção e ao rasgo. Porém, em proporções elevadas, a dureza e a resistência à tracção são relativamente baixas.

O carbonato de magnésio era utilizado sempre que a acção de pigmentação fosse de menor importância. A utilização de uma qualidade especial de carbonato de magnésio permite a obtenção de artigos transparentes e translúcidos. Em reduzidas proporções confere uma alta resistência à tracção, mas à medida que aumenta a sua proporção, as propriedades físicas baixam, em especial a resistência ao rasgo. O carbonato de magnésio é satisfatório quando utilizado em proporções baixas. Todavia, enrijecem os compostos de borracha não vulcanizados, sobretudo os baseados em borracha natural (NR) e em borracha de poliisopreno (IR). Nos artigos vulcanizados proporciona uma maior dureza do que o óxido de zinco.

Quando analisamos o conceito de reforço, vimos a dificuldade em estabelecer um critério. Vimos que, quando se considera uma carga como reforçante, isso não quer dizer que ela confira aos vulcanizados, simultaneamente, boa resistência à rotura, bons módulos, grande resiliência, grandes alongamentos, boa resistência ao rasgo, boa resistência à abrasão, à flexão, ao envelhecimento, etc. O termo reforçar é usado mais propriamente no sentido de melhorar uma determinada característica ou conjunto de características, mas não todas em simultâneo.

  • Assim, se reforçar apenas significasse aumentar a resistência à tracção, poderíamos dizer que os carbonatos, os silicatos de cálcio, a sílica, o carbonato de magnésio, o óxido de zinco e mesmo o óxido de titânio eram reforçantes;
  • Se por reforço entendêssemos apenas um aumento de dureza por adição de pequenas quantidades de carga, então as sílicas e os silicatos de cálcio eram cargas reforçantes, pois que desempenham um importante papel para este efeito;
  • Se, por outro lado, reforço é olhado no sentido de melhorar a resistência ao rasgo, então os carbonatos e os silicatos de cálcio, a sílica e os óxidos de titânio e de zinco deveriam ser considerados como bons reforçantes;
  • Finalmente, se reforçar é aumentar a resistência à abrasão, então podemos considerar como bons reforçantes a sílica e o silicato de cálcio.

Alguns dos produtos citados podem mesmo superar, nalgumas propriedades, as características conferidas pelos negros de carbono. Todavia, o negro de carbono foi considerado, durante muitos anos, a melhor substância reforçante.