O que é borracha? Elastômeros naturais versus sintéticos, classes e especificações de compra

Pergunte a três pessoas o que é borracha e você obterá três respostas diferentes: uma árvore no Sudeste Asiático, o pneu de um carro e uma linha em um desenho que diz 70 Shore A, preto. Todos os três estão corretos, e a lacuna entre eles é onde começa a maioria dos argumentos sobre sourcing.

O que realmente é borracha

A borracha é um elastômero: uma rede de polímero que se deforma sob carga e retorna quase completamente quando a carga é removida. Esse trecho recuperável é a propriedade definidora. Cor, dureza e preço decorrem da química subjacente.

A borracha natural é cis-1,4-poliisopreno colhido de Hevea brasiliensis. A borracha sintética é polimerizada a partir de monômeros como butadieno, estireno, isopreno, cloropreno, etileno e propileno, com flúor ou silício em graus especiais. Ambas as rotas terminam no mesmo lugar: um polímero bruto com viscosidade Mooney e quase nenhuma resistência útil até ser composto e curado.

A consequência prática é que a borracha é uma família e não um material. Duas peças descritas como borracha preta podem diferir em 60 pontos de dureza, em 150 C de resistência ao calor e em um fator de quatro no preço por quilograma.

Borracha Natural: Do Látex ao Fardo

A borracha natural começa como látex, uma suspensão leitosa de cerca de 30 a 40 por cento de hidrocarboneto de borracha extraído da casca das árvores Hevea maduras. O látex é coagulado com ácido fórmico ou acético, prensado em folhas ou migalhas e seco antes de ser enfardado.

A forma como essa classificação é feita decide o que você realmente recebe. As chapas defumadas com nervuras mantêm alta resistência verde e aderência à construção, o que é importante para a construção manual de peças grandes. Graus de borracha tecnicamente especificados, como TSR 10 ou TSR 20, são vendidos contra limites de sujeira, cinzas, nitrogênio e matéria volátil, e contra uma janela de viscosidade Mooney.

• Viscosidade Mooney e, mais importante, a distribuição lote a lote em torno dela
• Conteúdo de sujeira e cinzas, que perturbam a dispersão do negro de fumo
• Matéria volátil, que altera a precisão da pesagem em pequenos ingredientes
• Índice de retenção de plasticidade, um indicador rápido de resistência ao envelhecimento

A borracha natural ganha seu lugar através da resistência à tração, resistência ao rasgo, resistência à fadiga e aderência. Os seus limites são igualmente claros: incha em óleos e combustíveis, racha sob o ozono e envelhece rapidamente acima dos 90°C em serviço contínuo.

Borracha Sintética: Escolha Primeiro a Química

A borracha sintética é produzida pela polimerização de monômeros derivados de petróleo, e esse controle é o ponto principal: você pode especificar a resistência ao óleo, a resistência ao ozônio ou uma temperatura de serviço de 200°C que a borracha natural nunca alcançará.

Dentro de uma família, a nota é um mostrador. No NBR, o conteúdo de acrilonitrila decide o equilíbrio: cerca de 18% mantém a flexibilidade em baixas temperaturas, enquanto 45% maximiza a resistência ao óleo em detrimento do desempenho a frio. Especifique a banda ACN, não apenas a palavra nitrila.

O EPDM é uma boa ilustração de como a química se traduz em um item de estoque. O mesmo polímero que veda a porta de um carro também é fornecido como uma folha resistente às intempéries para telhados, revestimentos de lagos e tapetes industriais.

Folha de borracha EPDM para vedação e proteção externa Folha de borracha resistente às intempéries, ao ozônio e ao envelhecimento, adequada para telhados, forros de lagos, vedações e almofadas de proteção onde é esperada uma longa exposição ao ar livre. Ver Produto →

Para uma comparação em nível de dados do desempenho de óleo, calor, clima e abrasão nessas famílias, esta divisão de propriedades de borracha sintética é um ponto de referência útil antes de você consertar um composto.

A cadeia de processos: misturar, moldar, curar

Cada peça de borracha, desde um O-ring de 2 mm até uma tampa de correia transportadora de 15 mm, passa por três etapas: misturar o composto, moldá-lo e depois curá-lo. A maioria dos problemas de qualidade são resolvidos no primeiro estágio e só descobertos no terceiro.

Máquina Banbury de borracha para mistura uniforme de compostos Misturador controlado hidraulicamente com rotores otimizados para dispersão de compostos de borracha, adequado para a produção de pneus, mangueiras, vedações e sapatas, onde a mistura consistente suporta o processamento posterior. Ver Produto →

Na produção de chapas, a etapa de conformação é onde a tolerância de espessura e o acabamento superficial são conquistados. Uma calandra de três rolos proporciona uma folha mais estável do que uma unidade de dois rolos quando o composto é rígido, porque a passagem extra elimina a variação do calibre antes que a folha saia do último estreitamento.

Calandra de borracha de três rolos para revestimento de folhas Calandra controlada por PLC com rolos perfurados para revestimento contínuo de chapas de borracha e calandragem pura de chapas, onde o calibre estável e o acabamento superficial são importantes. Ver Produto →

Lendo uma especificação de borracha sem ser enganado

Uma especificação de borracha só é significativa quando a dureza, a resistência à tração, o alongamento, a deformação por compressão e o padrão de teste aparecem juntos. Qualquer número único pode ser atendido por um composto que falha em serviço.

As legendas de linha ajudam a preencher essa lacuna. Uma designação no estilo ASTM D2000 ou ISO 3302 une dureza, resistência à tração e envelhecimento térmico em um único código, de modo que um fornecedor não pode substituir silenciosamente uma mistura de 60 Shore A pela NBR de 70 Shore A que você aprovou.

Combinando borracha com a aplicação

Comece com o ambiente em que a peça irá residir, depois com o trabalho mecânico e depois com o preço. Essa ordem impede o resultado mais comum: um composto que seja barato, fácil de moldar e que falhe no oitavo mês.

• Temperatura, contínua e de pico, incluindo ciclos de limpeza
• Meios de contato: óleo, combustível, água, vapor, ozônio, alimentos, desinfetantes
• Serviço estático ou dinâmico e o número de ciclos esperados ao longo da vida
• Carga e compressão, além do conjunto que pode ser tolerado
• Limites regulatórios: chama, eletricidade, contato com alimentos, substâncias restritas

Os modos de falha apontam diretamente para a decisão composta. O endurecimento e fissuras finas geralmente significam envelhecimento térmico. Fissuras superficiais em uma parte externa sem tensão geralmente significam ozônio. Inchaço, amolecimento e perda de resistência geralmente significam que a resistência ao óleo estava errada. Uma vedação que permanece plana após a remoção da carga apresenta deformação por compressão, e não um defeito de moldagem.

Quando a aplicação é em pisos, esteiras ou coberturas em geral, em vez de uma vedação moldada, o composto geralmente chega como uma chapa acabada e a decisão de compra é sobre o padrão e a espessura da superfície. O gama de produtos de borracha mostra como essas classes são agrupadas por setor, o que é um ponto de partida mais rápido do que um nome de polímero.

Perguntas frequentes

A borracha é um plástico?

Não. Os plásticos são geralmente termoplásticos, por isso amolecem e fluem novamente quando aquecidos. A borracha é reticulada durante a vulcanização, por isso não derrete e reflui; empurrado longe o suficiente, em vez disso, degrada. Os elastômeros termoplásticos se comportam como borracha e são processados ​​como plástico, mas a borracha curada comum é uma classe de material diferente.

Qual é a diferença entre borracha natural e sintética?

A borracha natural vem do látex Hevea e oferece alta resistência à tração, resistência ao rasgo e aderência à construção, mas baixa resistência ao óleo e ao ozônio. A borracha sintética é polimerizada a partir de monômeros e pode ser projetada para resistência a óleo, calor, ozônio ou produtos químicos, geralmente a um preço mais alto por quilograma e com menor aderência.

Quão dura pode ser a borracha?

A maioria dos compostos industriais fica entre 40 e 90 Shore A. Abaixo de 40 Shore A, o material se comporta como um gel macio ou esponja; acima de 90 Shore A, o poliuretano ou um plástico de engenharia geralmente é a melhor resposta. A ebonite, uma borracha dura fortemente reticulada, é medida na escala Shore D.

Por que uma peça de borracha falha antes de sua vida útil nominal?

Na maioria dos casos, o composto era aceitável, mas o ambiente era subespecificado: um respingo de óleo, um agente de limpeza, um canto da planta rico em ozônio ou uma temperatura contínua mais alta do que a folha de dados supunha. Confirme a temperatura real de serviço e o meio de contato e, em seguida, verifique novamente a deformação por compressão e a retenção de tração após o envelhecimento.