Vulcanização em Autoclave

A Vulcanização em Autoclave é um dos processos mais antigos utilizados na vulcanização da borracha.

Uma autoclave é um recipiente para conter vapor sob pressão, de forma cilíndrica, em que o eixo do cilindro pode posicionar-se vertical ou horizontalmente (Figura 41), conforme o tipo do equipamento; algumas autoclaves do tipo vertical, de maior dimensão, podem ser parcialmente instaladas abaixo do nível do solo, não somente para poupança de espaço mas também para um acesso mais fácil.

Fig. 41 – Autoclave para vulcanização
Cortesia Italmatic, S.r.l, Milão, Itália

As suas dimensões são também muito variáveis. Existem autoclaves com Φ 250 mm x 375 mm (pequenas autoclaves para laboratório e nalguns casos utilizadas para efeitos de esterilizações), com cerca de 18 litros de capacidade, até autoclaves com 5 metros de diâmetro e 10 metros de comprimento, com 196 m³ de capacidade. Autoclaves com 600 – 700 mm de diâmetro e comprimentos de 25 a 40 metros são correntemente utilizados na vulcanização de mangueiras.

A maior autoclave que terá existido em Portugal tinha 4 metros de diâmetro e 11 metros de comprimento, com 138 m³ de capacidade, e foi utilizada na vulcanização de revestimentos em equipamentos da Indústria Química.

Na Figura 42 são mostradas a configuração e as dimensões de autoclaves utilizada na recauchutagem de pneus pelo método a frio:

Fig. 42 – Dimensões de autoclaves para recauchutagem de pneus a frio
Cortesia Italmatic, S.r.l, Milão, Itália

Para além das suas dimensões, as autoclaves são caracterizadas pela pressão máxima de serviço (em bar ou kg/cm²),  pressão que está relacionada com a sua construção (resistência mecânica). Para vulcanização da borracha, a pressão de serviço pode variar entre 3 e 10 kg/cm².

Um outro aspecto característico das autoclaves é o tipo de porta e seu sistema de fecho, que pode ser por vários parafusos localizados na sua periferia, fecho tipo cofre (com vários pinos) e sistemas de fecho rápido (quick-loock). Algumas autoclaves possuem portas nas duas extremidades, o que permite operar pelos dois lados (efectuar cargas e descargas alternadamente). O tipo de abertura da porta apresenta também variantes, podendo abrir do lado direito, do lado esquerdo, para cima, em sistema basculante e para cima em sistema deslizante (Figura 43):

Fig. 43 – Autoclaves: tipos de abertura das portas

Alguns tipos de autoclaves possuem paredes duplas, isto é, são constituídos por dois corpos cilíndricos: um cilindro interior, onde são colocados os artefactos a vulcanizar e cuja atmosfera pode ser preenchida por nitrogénio, para prevenir a degradação dos artefactos por oxidação. No recipiente exterior (espaço entre o cilindro exterior e o cilindro interior) é alimentado a vapor de água sob pressão adequada, para se obter a temperatura de vulcanização pretendida. Esta é uma das formas de vulcanizar com vapor indirecto.

As autoclaves mais correntes possuem apenas um corpo cilíndrico e podem operar de forma diversa, como se descreve a seguir.

Autoclave aquecido com vapor directo

Neste tipo de autoclaves, os artefactos a vulcanizar estão em contacto directo com o vapor de água. É o caso, por exemplo, do fabrico de mangueiras e tubos para radiadores de veículos automóveis, de rolos revestidos com borracha, de folhas de borracha, etc.

Autoclave aquecido com vapor indirecto

Referimos atrás as autoclaves de parede dupla, que permitem vulcanizações com vapor indirecto. Contudo, a construção deste tipo de autoclaves é mais dispendiosa. Uma autoclave com um só corpo cilíndrico, que disponha, na periferia da sua parede interior de uma serpentina onde circula vapor de água sob pressão permite realizar da mesma forma vulcanizações em vapor indirecto. Este tipo de autoclaves está, regra geral, preparado para operar com vapor directo ou com vapor indirecto, permitindo uma maior flexibilidade na sua utilização.

As vulcanizações com vapor indirecto podem ser efectuadas em atmosfera de ar, de anidrido carbónico ou de nitrogénio, sob pressões variáveis.

Autoclave aquecido electricamente ou por combustão de gás

Este tipo de autoclaves operam em atmosfera de ar, anidrido carbónico ou nitrogénio, sob pressões variáveis; estes gases são aquecidos em permutadores de calor e insuflados na autoclave. O aquecimento pode processar-se por meio de resistências eléctricas ou por combustão de gás.

Aparelhagem de segurança instrumentos de controlo

As autoclaves são fornecidas com válvulas de segurança e manómetros, onde é indicada a pressão máxima de serviço (pressão de vapor ou pressão dos gases utilizados na operação de vulcanização, conforme se trate de vulcanização em vapor directo ou com vapor indirecto). Estas pressões em circunstância alguma devem exceder as pressões recomendadas. A válvula de segurança é regulada de forma a não ser excedida a pressão de máxima de serviço.

A temperatura da operação pode ser indicada por termómetros e a duração das vulcanizações pode ser indicada por relógios, que podem dispor de sinal de aviso sonoro, quando do seu termo. As autoclaves podem dispor, em alternativa, de aparelhagem de registo simultâneo da evolução da pressão e temperatura em função do tempo.

Equipamentos Sob Pressão e Segurança

As autoclaves são recipientes de vapor de água que operam a pressões relativamente elevadas;  são incluídos nos designados equipamentos sob pressão (ESP).  Embora na sua construção sejam considerados factores de segurança que permitem operar sem sobressaltos, a sua utilização continuada e fenómenos de corrosão conduzem a um enfraquecimento gradual da sua resistência mecânica. Por estas razões, é obrigatório, para a sua instalação, o seu registo e licenciamento (em Portugal, nas Direcções Regionais de Economia – DRE), e ficam sujeitos a inspecções periódicas, para avaliação da sua resistência.