A Operação de Mistura

 

A operação de mistura de um composto de borracha caracteriza-se pela incorporação, na massa de polímero ou polímeros (borrachas), de todos os ingredientes que constituem a sua formulação, sejam estes sólidos (cargas, óxido de zinco, ácido esteárico, aceleradores, enxofre, etc.) sejam líquidos (plastificantes, alguns tipos de aceleradores ou alguns tipos de antioxidantes, etc.).

O processo de mistura em equipamentos convencionais (misturadores abertos, também designados por misturadores de rolos ou de cilindros, ou em misturadores internos, por exemplo, tipo Banbury), inicia-se com uma operação de pesagem, em que todos os ingredientes da formulação são pesados em quantidades devidamente proporcionadas para que o seu somatório constitua o chamado peso da carga (batch weight), isto é, a quantidade total de produtos devidamente ajustada às dimensões do misturador aberto ou da câmara de mistura de um misturador interno. Refira-se desde já que o dimensionamento das cargas depende de vários factores (que, a seu tempo, analisaremos com algum detalhe), nomeadamente:

  • Do tipo de misturador (aberto ou interno);
  • Da capacidade do misturador (aberto ou interno);
  • Da densidade do composto de borracha;
  • Do tipo de borracha ou borrachas utilizadas;
  • Do tipo de processo de mistura utilizado (sequência).

A operação de pesagem manual é efectuada em balanças que devem possuir a sensibilidade e carga máxima adequadas à quantidade de material a pesar. Isto quer dizer que uma balança com carga máxima de 100 kg e uma sensibilidade (divisão mínima) de 50 gramas, onde podem ser pesadas borrachas e cargas, não será adequada para pesar os aceleradores, o agente de vulcanização (geralmente o enxofre) e ainda menos o será para pesar uns gramas de pigmentos corantes.

Quando realizada manualmente, uma boa operação de mistura inicia-se com uma boa operação de pesagem. Balanças adequadas e pessoal muito rigoroso são factores determinantes para a execução de uma operação – que não sendo de forma alguma difícil – é muito importante, pois que desvios nos pesos de alguns ingredientes podem ser determinantes na qualidade final do composto misturado.

Vejamos uma composição típica para solas, com 60-65 Shore A, na cor azul claro (Quadro 1):

Quadro 1 – Composição típica para solas
Ingredientes PHR Carga, Kg (1) Carga, Kg (2) Densidade Volume, litros
SBR 1502 100,0 30,600 30,600 0,94 106,38
Sílica precipitada 37,5 11,475 11,500 2,00 18,75
Óleo nafténico 6,0 1,836 1,836 0,92 6,52
Óxido de zinco 4,0 1,224 1,224 5,60 0,71
Ácido esteárico 1,5 0,459 0,459 0,90 1,67
Polietilenoglicol 2,8 0,857 0,857 1,80 1,56
Cera de protecção 1,0 0,306 0,306 0,90 1,11
Dióxido de titânio 5,0 1,530 1,530 3,90 1,28
Pigmento corante azul 0,3 0,092 0,092 1,16 0,26
MBTS 1,4 0,428 0,428 1,45 0,97
TMTD 0,7 0,214 0,214 1,40 0,50
ZDBC 0,3 0,092 0,092 1,26 0,24
Enxofre 1,8 0,551 0,551 2,07 0,87
Total 162,3 49,664 49,689 – 140,82
Colunas 1 2 3 4 5
Notas:

  1. Carga para misturador aberto, com 1500 x 550 mm:
    • Volume de carga: 43,1 litros (veremos adiante como chegamos a este valor);
    • Factor de conversão: 43,1 / 140,82 = 0,306
    • Peso da carga: 162,3 x 0,306 = 49,664 kg
  2. Carga para o mesmo misturador aberto, com 1500 x 550 mm, com arredondamentos de pesagem:
    • Peso da carga: 49,689 kg

Colunas do Quadro 1:

Coluna 1: Quantidades dos diversos ingredientes na base PHR – quantidades referidas a 100 partes de borracha (Per hundred rubber);

Coluna 2: Quantidades dos diversos ingredientes na base PHR multiplicadas pelo factor de conversão (0,306) (ver Nota 1). O seu somatório é o peso da carga;

Coluna 3: Quantidades calculadas dos diversos ingredientes (veja-se Coluna 2), com alguns arredondamentos de pesagem;

Coluna 4: Densidade dos diversos ingredientes;

Coluna 5: Volume de cada ingrediente. Estes volumes obtêm-se dividindo o peso do ingrediente (por exemplo na Coluna 1), pelo valor da respectiva densidade.

Cálculo de densidade teórica do composto de borracha:

Peso da carga, na base PHR/Volume da carga, na base PHR = 162,3/140,82 = 1,153

Para a pesagem de borrachas e cargas, uma balança de 50-60 Kg de carga máxima, com uma sensibilidade mínima de 0,010 Kg será adequada. Para a pesagem dos restantes ingredientes, uma balança com carga máxima de 5 kg e uma sensibilidade de 0,001 Kg será a mais recomendada (isto para cargas que não excedam os 75 kg; neste tipo de mistura raramente são utilizados em Portugal misturadores abertos com dimensões superiores a 1500×550 mm).

Aconselha-se ainda a existência de uma balança de precisão, com carga máxima de 0,2 Kg e com 1 mg de sensibilidade, para a pesagem de pequenas quantidades de ingredientes, nomeadamente pequenas quantidade de aceleradores ou pigmentos corantes.

Se dispusermos das balanças com as características referidas, as pesagens efectuadas poderão ser exactamente as referidas na Coluna 3, com excepção da sílica, cujo valor de pesagem deverá ser de 11,500 kg, ou seja, mais 0,025 kg, o que corresponde a um desvio por excesso de +0,22%. O desvio no peso total do composto será de apenas +0,05%, valor que se pode considerar insignificante.

Para obter uma maior uniformidade da cor de carga para carga (a cor obtida não se deve afastar da cor padrão exigida ou da cor RAL definida), é recomendável a utilização de misturas-mãe do pigmento corante utilizado (veja-se a página A Coloração de Composições de Borracha em Formulação). Esta técnica proporcionará uma maior uniformidade das cores produzidas; com a utilização de misturas-mãe evita-se a perda de pigmento corante durante a fase de mistura. Com efeito, estes pigmentos apresentam-se, muitas vezes, sob a forma de pó, o qual pode ser parcialmente perdido se, nomeadamente, o sistema de captação de poeiras for razoavelmente eficaz. Pode também não ser imediatamente incorporado no composto de borracha, cair para o tabuleiro e não ser totalmente recuperado.