O Sistema de Adesão RFL

1. Parâmetros variáveis no Sistema de Adesão RFL

A adesão de borracha a matérias têxteis constitui um grande desafio na procura do melhor sistema de adesão, dos melhores materiais componentes que o constituem, das melhores condições de aplicação (tempos de operação e de maturação e temperaturas de secagem, de cozedura e de termofixação) para além de outras condições operacionais que têm a ver com os equipamentos onde as operações são efectuadas. As variáveis operacionais envolvidas são múltiplas, a que temos de juntar as que dizem respeito às próprias matérias têxteis a tratar.

E temos também a considerar que, do lado do utilizador-transformador existem também muitos parâmetros variáveis: formulações de compostos de borracha, condições de processamento e, talvez as mais importantes – as condições de vulcanização (tempos e temperaturas).

Vemos, pois, que no seu conjunto, temos imensas variáveis a considerar para que, no produto final – seja ele um pneu, uma correia transportadora, uma mangueira, uma correia de transmissão, uma membrana ou uma simples tela revestida com borracha, se obtenha um satisfatório valor de adesão entre os vários componentes, de forma que o produto final apresente uma boa qualidade, traduzida num bom desempenho, com a durabilidade desejada.

Não devemos ignorar que muitos dos bons resultados obtidos são a consequência de muito trabalho experimental desenvolvido, com alguns insucessos à mistura. Mas é mesmo assim. Isto aplica-se tanto ao desenvolvimento dos sistemas de adesão (sistemas, processos e condições de aplicação), como também aos compostos de borracha (selecção de ingredientes, formulação, condições de transformação e, sobretudo, como já acentuamos, tempos e temperaturas de vulcanização, de certo modo resultantes do sistema de vulcanização que for adoptado).

Do que foi dito pode concluir-se que tem de existir uma estreita e aberta colaboração entre a unidade têxtil que efectua o tratamento das materiais têxteis e o fabricante dos produtos de borracha.

Vimos que em quase todos os sistemas de adesão o Sistema RFL desempenha um papel fundamental. E é sobre este sistema que vamos analisar algumas das suas variáveis mais importantes.

 

1.1. Tipo de látex utilizado

Num sistema de adesão RFL o tipo de látex a ser utilizado depende do tipo de borracha que se pretende ligar, isto porque deve existir uma perfeita compactibilidade entre o látex e esse tipo de borracha. Vários tipos de látex estão disponíveis no mercado:

Muitas vezes são utilizadas mistura de látex: látex de borracha natural com látex de borracha de estireno butadieno e látex de vinil piridina estireno butadieno com látex de estireno butadieno, por exemplo.

Em sistemas RFL para aplicação a fibras de poliamida 6 ou 6.6, misturas de látex de vinil piridina estireno e butadieno (VP látex terpolímero) com látex de estireno butadieno (SBR), na proporção de 80 de Látex VP para 20 de Látex de SBR proporciona óptimos valores de adesão (Figura 14).

Figura 14 – Adesão em função de misturas de látex VP e SBR em poliamidas

 

A relação dos dois tipos de látex nunca deve ser inferior a 75:25 e em aplicações mais exigentes deve ser utilizado apenas Látex VP (terpolímero). Nos látex com base no terpolímero de vinil piridina estireno butadieno, a presença do núcleo polar (C₆H₅N) é responsável por uma grande interacção entre a resina de resorcina formaldeído e as fibras, por ligações de hidrogénio; observam-se, por outro lado, valores máximos de adesão para teores de vinil piridina de 15%; um tipo deste látex muito comercializado possui 15% de vinil piridina, 15% de estireno e 70% de butadieno.

 

1.2. Efeito do pH

Verifica-se que com valores de ph demasiado baixos ou demasiados alto, os valores de adesão decrescem. Também se observa que o tipo de substância catalisadora alcalina (hidróxido de sódio ou hidróxido de amónio) tem influência nos valores da adesão. Quando é utilizado hidróxido de sódio, este reage com a resorcina e forma-se o respectivo sal de sódio – o resorcinato de sódio – o qual não reage directamente com formaldeído.

Quando é utilizado hidróxido de amónio, o formaldeído reage com a amónia, com formação de aminas metiladas, as quais reagem com a resorcina dando origem a uma substância insolúvel, impedindo assim as reacções da resorcina com o formaldeído. A formação desta substância pode ser evitada pela adição de uma pequena quantidade de hidróxido de sódio. Contudo, sempre que seja utilizado, como catalisador alcalino o hidróxido de amónio, este somente deve ser adicionado ao banho depois de decorrido algum tempo, de forma a permitir que a resorcina e o formaldeído reajam entre si.

Quando é utilizada catálise por hidróxido de sódio, verifica-se que o módulo elástico do filme formado sobre a fibra é mais elevado; este facto tem efeitos negativos em termos de solicitações de natureza dinâmica, pois diminui a resistência à fadiga. Para aplicações sujeitas, em serviço, a este tipo de solicitações, este tipo de catalisador não é, pois, recomendado.

Os valores das forças de adesão variam, como foi dito, com o pH, mas variam também com o tipo de fibra têxtil a tratar. Assim, com fibras de poliamida, os melhores valores de adesão são obtidos com valores de pH compreendidos entre 8,0 e 9,0; com fibras de poliéster, os melhores valores de adesão são obtidos com valores de pH compreendidos entre 10,0 e 11,0.

Na Figura 15 apresenta-se o efeito do pH nos valores da força de adesão, para fibras de poliamida e para poliéster

Figura 15 – Efeito do pH nos valores da força de adesão, para poliamida e para poliéster

 

1.3. Efeito da temperatura de mistura de suspensão/solução

A temperatura de preparação da suspensão/solução de látex com a resorcina tem efeito nos valores de adesão, como se pode verificar na Figura 16. Pode observar-se que existe uma temperatura óptima a cerca de 30º, embora ainda aceitável na faixa 25-35ºC, mas baixando rapidamente com temperaturas mais baixas ou com temperaturas mais elevadas.

Figura 16 – Efeito da temperatura de mistura na preparação do banho RFL nos valores da força de adesão

 

1.4. Efeito de relação Látex/Resorcina

A relação entre as proporções de látex e de resorcina tem também uma grande importância nos valores da força de adesão, como se mostra na Figura 17.

Figura 17 – Efeito da relação Látex/Resorcina nos valores da força de adesão

 

Verifica-se que para uma relação Látex/Resorcina de 4:1 são obtidos os melhores valores da força de adesão e que valores inferiores ou superiores a este valor, os valores da força de adesão baixam significativamente.

 

1.5. Efeito do Tempo de Secagem

O tempo de secagem a uma determinada temperatura apresenta também os seus efeitos nos valores das forças de adesão, como se mostra na Figura 18, para poliamida e poliéster, tratado com um sistema Epóxi-Amina-Látex (EAL). Pode observar-se um efeito muito mais pronunciado com poliéster.

Figura 18 – Efeito do tempo de secagem

 

2. Dip Pick-Up

O chamado Dip Pick-Up é a quantidade de banho fixada pelas fibras. Este valor depende de vários factores, nomeadamente do teor em sólidos do banho e do tipo de ingredientes que o constituem. Em função do tipo de banho e do seu teor em sólidos (que afecta a sua viscosidade), haverá uma maior ou menor tendência em penetrar na superfície da fibra e também em zonas intersticiais, influenciando de uma forma decisiva os valores da força de adesão. Um elevado valor do Dip Pick-Up é contraproducente, pois que conferirá às fibras uma maior rigidez; isto diminuirá a sua flexibilidade e comprometerá um bom desempenho. Valores típicos de Dip Pick-Up situam-se entre 6 e 8%, numa base de peso de fibra.

 

 

Para ilustrar os efeitos que podem ser introduzidos apenas pelas condições de vulcanização, no Quadro 8 mostra-se o efeito da temperatura e do tempo de vulcanização no valor de força de adesão. Ainda que do ponto de vista reométrico as vulcanizações sejam equivalentes, são bem visíveis os seus efeitos nos valores das forças de adesão obtidos.

 

Quadro 8 – Efeito das condições de vulcanização nos valores das forças de adesão
Condições de vulcanização		Força de adesão, N/mm
Temperatura, ºC, (ºF)	Tempo, minutos
141 (286)	35,0	11,9
153 (307)	22,0	11,9
162 (324)	11,5	12,1
170 (338)	6,0	10,9

 

Um composto de borracha utilizado para os ensaios de adesão, tem a seguinte composição (Quadro 9):

 

Quadro 9 – Composto de borracha para ensaios de Adesão
Ingrediente	PHR (Per Hundred Rubber)
Borracha Natural RSS1	70
Borracha SBR 1502	30
Negro de Carbono N660	50
Óxido de Zinco	4
Ácido Esteárico	2
Óleo Nafténico	5
Antioxidante TMQ (2,2,4-Trimetil-Di-Hidroxi Quinoleína)	1,8
Enxofre	2,5
Bissulfureto de Dibenzotiazilo (MBTS)	0,8
Total	166,1
Parâmetros Reométricos, MDR @ 160ºC
MH, dN.m	11,45
ML, dN.m	0,85
ts (D2), minutos	4,13
t90, minutos	10,15