Materiais Utilizados na Produção de Folhas de Borracha

Vamos descrever as principais propriedades de todos os materiais utilizados na produção de folhas de borracha. Nesse grupo de materiais incluo as telas para impressão da superfície ou superfícies de alguns tipos de Folhas de Borracha. Assim, vamos descrever sucessivamente as propriedades de:

 

1. Borrachas

A grande diversidade de aplicações de Folhas de Borracha, com uma muito diversa gama de requisitos, obriga à utilização de uma vasta variedade de tipos de borracha. Daí que seja de grande utilidade uma tabela que reúna as diversas propriedades da generalidade dos tipos de borrachas. Assim, apresentamos nas Tabelas 2.1, 2.2 e 2.3 as principais características dos diversos tipos de borrachas (natural e sintéticas), que poderão ser muito úteis no processo de selecção do tipo ou tipos de borrachas a utilizar na produção de um determinado tipo de Folhas de Borracha.

No entanto, consideramos que as características indicadas devem ser consideradas como orientativas, pois que as caraterísticas do composto formulado a que derem origem podem divergir um tanto do esperado. E o que afirmamos tem a sua explicação nos materiais que são seleccionados, particularmente o tipo ou tipos de borrachas, os quais podem diferir do tipo ou tipos mais adequados. É o caso, por exemplo, do teor em Acrilonitrilo (AcN) do tipo de borracha NBR seleccionado, ou o teor em Dieno e/ou o tipo do terceiro monómero, nas borrachas de EPDM, ou ainda o tipo de borracha FKM seleccionado, já que existem cinco diferentes tipos sob a mesma sigla, os quais possuem propriedades muito diversas.

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Em muitos casos, o composto de borracha utilizado no fabrico da Folha de Borracha possui mais do que um tipo de borracha (elastómero). Este facto pode ser explicado, principalmente, por:

 

No entanto, nem todas as misturas de borrachas são tecnicamente possíveis. É necessário que exista compatibilidade. Podem ser vistos, no meu webesite, neste endereço, quais são as características dos diversos tipos de borrachas que permitem saber se a compatibilidade existe ou não. Basicamente, essas características são os parâmetros de solubilidade, a polaridade e o grau de insaturação. E, quanto maior for a similaridade existente entre estas características, maior será a compatibilidade entre diferentes tipos de borrachas.

A utilização dos chamados agentes de compatibilização tornou possível a mistura de diversos tipos de borrachas teoricamente incompatíveis. Nos últimos anos têm sido desenvolvidos diversos tipos de agentes de compatibilização, o que permite a utilização de misturas de tipos de borracha que eram, em princípio, incompatíveis.

Nas misturas com dois ou três tipos de borracha, as propriedades do composto final podem variar com as percentagens utilizadas de cada tipo. E, para cada aplicação em particular, podem ser utilizadas, em maior percentagem, o tipo ou tipos de borrachas que melhor satisfazem determinados requisitos.

Vamos descrever algumas das misturas de borrachas utilizadas com maior frequência:

 

2. Fibras têxteis para reforço

As propriedades de diversas fibras têxteis que são utilizadas nos materiais de reforço de Folhas de Borracha podem ser vistas na Tabela 5, inserida no tema “Diafragmas”. Ver a referida tabela aqui.

 

3. Fibras de vidro, de carbono e aço, para reforço

Os tipos de fibras de vidro mais utilizadas são as fibras dos tipos E e S. As fibras do tipo S possuem um módulo de elasticidade e uma tensão na rotura mais elevado; a sua rigidez é também mais elevada – cerca de 10%. Será um tipo de fibra de vidro mais adequado para aplicações bem mais exigentes.

São produzidos vários tipos de fibras de carbono. O tipo PAN (Poli Acrilonitrilo) é um dos tipos mais utilizados. Estas fibras caracterizam-se pelo seu elevado módulo, resistência mecânica e elevada rigidez. Possuem igualmente uma excelente resistência química e à corrosão. O seu elevado custo limita, obviamente, os seus campos de aplicação.

Metais, como o aço inoxidável e o aço ao carbono são utilizados, sobretudo, em aplicações onde existem requisitos de uma elevada resistência mecânica.

Na Tabela 3 são  apresentadas as principais características técnicas das fibras de vidro E e S, das fibras de carbono e de aços.

 

4. Telas para reforço

As telas utilizadas no reforço das Folhas de Borracha, produzidas com os diversos tipos de fibras, podem ser produzidas, mais frequentemente, com quatro diferentes tipos de texturas:

 

Textura Tafetá

Este tipo de textura apresenta uma resistência e uma estabilidade dimensional muito equilibradas nas direções da teia e da trama (especialmente na designada construção quadrada, em que a resistência no sentido da teia e da trama são iguais) constituindo, por isso, uma boa opção para o reforço de Folhas de Borracha em que a resistência nas duas direcções deva ser muito similar.

 

Textura Sarja

Este tipo de textura apresenta uma boa flexibilidade e uma boa resistência mecânica e resistência ao rasgo, quando comparado com a textura tafetá. Por esta razão é a textura preferida, quando estas características constituem requisitos fundamentais.

 

Textura Cetim

É um tipo de textura que se caracteriza por apresentar a sua superfície muito macia e uma grande flexibilidade. Estas características são particularmente úteis quando é exigido um baixo nível de fricção e uma elevada flexibilidade.

 

Textura Malha

As telas de texturas convencionais (tafetá, sarja e cetim, por exemplo) apenas apresentam uma muito ligeira elasticidade na diagonal relativamente às direcções dos fios de teia e dos fios de trama. A estrutura das telas com textura Malha é bem mais complexa e os fios estão dispostos em várias direcções. Assim, as telas com textura Malha oferecem uma elevada elasticidade e recuperação elástica em todas as direcções. São as suas vantagens técnicas mais relevantes.

 

5. Redes para reforço, em fibras têxteis, fibras de vidro, fibras de carbono ou em metal

No fabrico de Folhas de Borracha com reforço, podem ser utilizadas redes, produzidas com materiais têxteis, vidro, carbono ou metais. De um modo geral, as redes proporcionam uma maior estabilidade dimensional e uma maior durabilidade.

Estes materiais de reforço proporcionam também uma maior penetração da borracha através das suas “aberturas” e, mesmo com redes não tratadas para adesão à borracha, a “fixação” dos fios na matriz de borracha é bastante eficaz e confere uma boa flexibilidade.

As texturas principalmente utilizadas são tafetá (Plain weave), sarja (Twill weave), cetim (Satin weave) e malha (Knitted). As estruturas de cetim e de malha são as que conferem maior flexibilidade.

Os materiais têxteis mais utilizados são o algodão, rayon, poliamida, poliéster e para e meta aramidas. A selecção do  tipo de material de reforço depende da classe de resistência pretendida e também das condições de serviço.

Em aplicações com requisitos muito especiais, estão disponíveis redes em fibras de vidro (vidro do tipo E ou S), fibras de carbono e em metais (aço inoxidável e aço ao carbono). As principais propriedades das fibras de vidro E e S já foram apresentadas na Tabela 3. Na mesma tabela são também apresentadas as principais propriedades das fibras de carbono, do aço inoxidável e de um aço ao carbono, com teor médio em carbono (0,6%).

Para obtenção de uma boa adesão entre estes materiais e a borracha, são normalmente utilizados os sistemas de adesão RFL ou RFS, já referidos.

 

6. Telas para impressão

As Folhas de Borracha com impressão de tecido, numa em duas faces, proporcionam um maior atrito e facilitam também os processos de adesão. Para a obtenção da impressão de tecido nas superfícies das Folhas de Borracha são utilizados vários tipos de telas. Na operação de vulcanização as telas são pressionadas contra as superfícies de borracha, sendo removidas pós vulcanização.

Para que essa remoção seja mais fácil, ou a superfície da borracha é tratada com agentes antiaderentes, ou é a própria tela de impressão que já possui esse tratamento (de um só lado ou dos dois lados).

Não é qualquer tipo de tela que serve para obter uma impressão de tecido. Isto porque, para a aplicação particular da Folha de Borracha pode ser necessária uma maior ou menor rugosidade. E a rugosidade que um determinado tipo de tecido confere pode não ser a adequada:  poderá ser excessiva ou ser insuficiente.

Como factores variáveis nos tipos de tecidos de impressão, que determinam a sua rugosidade, temos a considerar:

 

1. Tipo de fibras utilizado

Os tecidos de impressão são produzidos, de um modo geral, com fibras de algodão, fibras de poliamida (6 ou 6.6) e fibras de poliéster. Fibras com boa tenacidade. Não existem valores de rugosidade exactos para os diferentes tipos de fibras. No caso do algodão, a rugosidade depende do tipo de fibra de algodão e de tratamentos que a fibra possa ter tido. No caso das fibras sintéticas, a rugosidade é dependente do tipo de processamento que as fibras tiveram. No entanto, e com amplas gamas de variação, podem ser indicados os valores de rugosidade R_a (em mm) que contam na Tabela 4.

Dos valores mostrados na Tabela 4, pode concluir-se que as fibras de algodão são as mais rugosas seguindo-se, e bem distanciadas, as fibras de poliamida e de poliéster – estas últimas as de menor rugosidade.

 

2. As características dos fios utilizados (Tipo de fio, título do fio, torção)

Tipos de fios: podem ser obtidos a partir de fibras curtas ou de fibras contínuas (mono ou multifilamentos)

Título do fio: o título de fio é directamente proporcional à sua espessura e, com o tipo de textura do tecido, vai determinar a espessura deste.

Torção: uma maior torção nos fios evita o chamado pilling (formação de bolinhas felpudas na superfície dos fios; há quem lhe chame borboto). Uma maior torção diminui o diâmetro exterior do fio e, por outro lado, diminui a sua flexibilidade e, em consequência, a maleabilidade do tecido (o que pode até constituir uma vantagem na sua utilização).

 

3. Espessura do tecido

A espessura do tecido é determinada pelo diâmetro dos fios que são utilizados como teia e como trama e também pelo tipo de textura de tecido

 

4. Textura do tecido

A textura do tecido tem uma grande influencia no grau de rugosidade que o tecido de impressão irá originar na superfície da borracha. Daí a grande importância que terá na selecção do tecido de impressão a utilizar.

Dos tipos de textura mais utilizados:

vamos ver quais são os valores das suas rugosidades. Convirá acentuar que os valores que vamos indicar são meramente indicativos e, sobretudo relativistas. Com efeito, para além dos diversos factores atrás já referidos, os tecidos, após tecelagem, podem ser submetidos a diversos tipos de tratamentos que, de alguma forma, podem afectar o seu grau de rugosidade. No entanto, todos temos uma maior ou menor percepção da rugosidade das três texturas atrás referidas: uma maior suavidade do cetim, seguindo-se a sarja e, finalmente, o tafetá. E é exactamente isso que nos dizem os valores referidos na literatura, embora com as ressalvas já referidas (Tabela 5).

 

A durabilidade dos tecidos de poliéster e de poliamida é superior à durabilidade do tecido de algodão; e acresce que o tecido de algodão é, por regra, mais caro. Mas tem a vantagem de ser o tecido que confere uma maior rugosidade.