MATÉRIA TÉCNICA

Autor: Luis Tormento

O objeti vo deste arti go é fornecer um contexto geral e uma consciência básica da tecnologia de têxteis para dar aos tecnólogos da borracha uma melhor compreensão dos usos, processos e problemas potenciais associados ao uso de têxteis em produtos de borracha. O uso mais importante de têxteis na borracha é na indústria de pneus. Mas a gama de aplicações é tão ampla que exigiria um arti go próprio para cada aplicação. Além disso, a maioria das empresas de pneus têm seus próprios especialistas em têxteis e desenvolveram suas próprias tecnologias, envoltas em mistérios de “segredos comerciais”.

Os produtos de borracha reforçada combinam uma matriz de borracha e um material de reforço, de forma que altas taxas de resistência e fl exibilidade podem ser alcançadas. O material de reforço, geralmente um � po de fi bra, fornece resistência e rigidez. A matriz de borracha, com baixa resistência e rigidez, proporciona estanqueidade ar-fl uído e sustenta os materiais de reforço para manter suas posições rela� vas. Essas posições são de grande importância porque infl uenciam as propriedades mecânicas resultantes. Borracha e têxteis têm sido usados em conjunto, cada um trabalhando em combinação para proporcionar desempenho em uma ampla gama de aplicações, desde os primeiros dias da indústria da borracha nas áreas mais desenvolvidas do mundo. Por muitos anos, empresas de borracha de tamanho razoável, usando reforço têx� l, empregavam seu próprio tecnólogo têx� l trabalhando ao lado dos tecnólogos de borracha. Mas no último terço do século XX, confrontado com a competição global e a necessidade de controlar e reduzir os custos totais, este luxo praticamente desapareceu, além de grandes empresas (especialmente as empresas de pneus). A maioria das organizações agora depende de seus fornecedores de têxteis para fornecer conhecimento técnico e experiência. Como resultado, o componente têxtil para muitas aplicações agora é considerado da mesma forma que as outras matérias-primas, ou seja, como um produto existente, que requer apenas a introdução no processo de fabricação, sem qualquer conhecimento ou compreensão especial, e é fornecido com uma especifi cação acordada, que provavelmente foi elaborada pelo fabricante têx� l. Ao longo dos anos, desde os primeiros dias de Hancock e Goodyear, houve muitos avanços e desenvolvimentos signifi ca� vos, tanto em têxteis quanto em tecnologia da borracha. Originalmente, exis� am apenas algodão e borracha natural, agora existem amplas gamas de borrachas sinté� cas e de fi bras sinté� cas. Houve grandes avanços nas tecnologias de vulcanização e de tratamentos adesivos; os requisitos de serviço tornaram-se mais rigorosos e as condições operacionais mais severas, mas esses problemas têm em grande parte sido superados pela melhoria da experiência e do conhecimento. No entanto, nas úl� mas duas décadas, houve rela� vamente pouco avanço nas tecnologias gerais de têxteis ou borrachas; a maioria dos desenvolvimentos foram direcionados a custo de contenção ou em aplicações de desempenho muito alto (e, consequentemente, custo muito alto), par� cularmente tecnologia aeroespacial, com apenas pequenos desdobramentos para aplicações terrestres. Considerando que os têxteis foram produzidos e usados por muitos milhares de anos, foi apenas há cerca de 500 anos atrás que a borracha foi introduzida na Europa e apenas nos úl� mos 75 anos que têxteis e borracha têm sido usados juntos com grande avanço no uso de materiais sinté� cos, sejam eles borrachas ou fi bras. Houve um grande afastamento dos materiais naturais (borracha natural e algodão) a produtos sinté� cos, tanto no que se refere às fi bras quanto aos polímeros usados, resultando em uma grande diversidade de compostos projetados para atender a muitos requisitos de desempenho variados e aprimorados.

A origem da indústria têx� l está perdida no passado. Tecidos de algodão fi nos foram encontrados na Índia, que datas de cerca de 7.000 anos atrás, e tecidos de linho fi nos e delicados foram encontrados há mais de dois mil anos atrás, no auge das civilizações no Egito. No século XVIII, pequenas coopera� vas foram formadas para a produção de têxteis, mas foi realmente apenas com a mecanização da fi ação e da tecelagem durante a Revolução Industrial que a produção em massa começou. Até então, tanto a fiação quanto a tecelagem eram essencialmente operações manuais. Teares manuais eram operados por uma pessoa, passando a trama (os fi os transversais) com a mão, e realizando todas as outras fases da tecelagem manualmente. Em 1733, John Kay inventou a “nave voadora”, que possibilitou um método muito mais rápido para inserir a trama no tecido no tear e aumentou muito a produ� vidade dos tecelões. Até o advento da lançadeira voadora, fator limitante na cadeia produ� va de tecidos era a produção de cada tecelão. No entanto, em 1764, isso foi parcialmente resolvido pela invenção, por James Hargreaves, do ‘Spinning Jenny ’, que foi desenvolvido posteriormente por Sir Richard Arkwright, em 1769, e depois em 1779, por Samuel Crompton, com sua “mula giratória”. Paralelamente a esses desenvolvimentos na fi ação, mudanças semelhantes estavam ocorrendo no campo da tecelagem, com a invenção do tear mecânico por Edmund Cartwright, em 1785, e com esse aumento da mecanização de todo o setor, era lógico trazer a produção em conjunto, em vez de mantê-la amplamente espalhada pelas casas dos produtores. Consequentemente, as fábricas foram estabelecidas.

Considerando que as propriedades básicas da borracha, ou caucho, como era então chamada, eram conhecidas dos na� vos da América do Sul, os primeiros relatos sobre isso na Europa Ocidental foram dados por Cristóvão Colombo em 1492 e, posteriormente, Juan de Torquemada descreve o uso de bolas elás� cas da seiva do Ulaqahil, árvore cujo suco também era usado para pintura em tecidos de linho, para proteger o usuário da chuva; a água não penetrava, mas os raios do sol “� nham um efeito nocivo sobre o reves� mento”. Em 1731, o governo francês enviou o geógrafo Charles Marie de La Condamine para a América do Sul em expedição geográfi ca. Em 1736, ele enviou de volta à França um relatório para a Academia de Paris, juntamente com vários rolos de borracha bruta e uma descrição dos produtos fabricados a par� r dele pelo povo do Vale do Amazonas. Neste relatório, ele afi rmou que se aproveitou a resina (caoutchouc) da árvore Hévé, na província de Quito, para material de cobertura. Fresnau, um engenheiro, relatou mais tarde mais detalhadamente sobre este uso e outras possíveis aplicações sugeridas, como velas à prova d´água, mangueiras de mergulhadores e bolsas para guardar comida etc. Ele também comentou, no entanto, que tais bens só poderiam ser produzidos nas áreas onde as árvores cresciam, à medida que o suco secava muito rapidamente e perdia sua fl uidez. Durante o século 18, pequenas quan� dades de borracha foram enviadas para a Europa e encontradas algumas aplicações limitadas. Muitos outros usos foram encontrados para a borracha; em 1825, as mangueiras estavam sendo construídas em mandris, com reforço de duas ou mais camadas de tecido, e com espiral de arame para sucção. (fi gura 1)

Figura 1.

A descoberta da vulcanização deu um grande impulso à indústria da borracha. As propriedades, e especialmente a vida ú� l, de todos os ar� gos de borracha foram amplamente melhorados e novas aplicações eram con� nuamente encontradas. Em 1845, um escocês, Robert William Thomson, inventou o pneumá� co. No entanto, isso foi projetado para uso com motores rodoviários a vapor, que não eram favoráveis ao governo da época, e não foi desenvolvido até o advento da bicicleta e do automóvel, quando foi reinventado por John Boyd Dunlop. Enquanto a produção de borracha e seus usos se expandiam, a tecnologia con� nuou em desenvolvimento. Logo se descobriu que a adição de certos óxidos metálicos

ajudavam na vulcanização. Em 1880, ao tentar usar amônia para produzir borracha esponjosa, T. Rowley descobriu que isso aumentou enormemente a taxa de vulcanização. O trabalho nesta área con� nuou e, em 1906, George Oenslager descobriu dois materiais muito mais facilmente aplicáveis para acelerar a vulcanização: anilina e � ocarbanilida. As pesquisas con� nuaram e, em 1912, o uso da piperidina foi patenteado para ser seguido pelos dissulfetos de � uram em 1919, como sendo capazes de curar borracha sem adição de enxofre. Então, em 1923, o mercaptobenzo� azol, a base de muitos aceleradores modernos, foi descoberto.

A busca por uma borracha sinté� ca con� nuou e foi es� mulada no início do século XX pelo aumento do preço da borracha natural e depois pela Primeira Guerra Mundial. Vários dienos foram inves� gados quanto ao seu potencial de polimerização. O mais promissor deles era o dime� lbutadieno e, durante o período de 1915 a 1918, a Alemanha foi capaz de produzir cerca de 2.500 toneladas de “borracha de me� la” usando a rota de polimerização de sódio, ainda em uso hoje. Essas borrachas sinté� cas iniciais deixavam muito a desejar em suas propriedades; o uso de negro de fumo para reforço não era conhecido na Alemanha e a tecnologia de vulcanização e o uso de an� oxidantes protetores es� veram presentes nos estágios iniciais de desenvolvimento. Por conta dessas defi ciências, a pesquisa em materiais sinté� cos para as borrachas foram esquecidas por um longo período. No início do século XX descobriram-se as seguintes borrachas: em 1930, o policloropreno e em 1935, as séries “BUNA”.

Desde as primeiras referências à borracha na América do Sul, seu uso com têxteis tem sido aprimorado, e com a evolução da química, novas fi bras como:

• Rayon • Nylon 6 Nylon 6,5 • Poliester • Aramida

Foram sendo incorporadas aos artefatos de borracha para melhorar sua aplicação e seu desempenho. Hoje os principais artefatos feitos com borracha e têxteis são: 4.1) Pneumáticos

Inicialmente os pneus eram fabricados com compostos de tecidos de algodão emborrachado e hoje são feitos com nylon, conhecidos como convencionais (BIAS) com baixa durabilidade. Posteriormente, a tecnologia evoluiu para os atuais pneus radiais compostos de tecidos sinté� co, aço e borracha. Esses pneus possuem aplicações em automóveis, aviões e equipamentos off -road e militares.

Bias Ply

Figura 2: Corte de pneus convencional e radial. Radial

4.2) Mangueiras

A par� r das primeiras mangueiras a tecnologia evoluiu e hoje temos:

4.2.1) Mangueiras de refrigeração automotivas Compostas principalmente de borracha EPDM ou Silicone, reforçadas com poliéster ou aramida.

Figura 3a: Mangueira automotiva em EPDM.

Figura 3b: Mangueira de refrigeração em Silicone.

4.2.2) Mangueiras de jardim Compostas principalmente de borracha EPDM e reforço de fi os de poliéster

Figura 4: Mangueira de água para jardim.

4.2.3) Mangueiras especiais São de diversos � pos, formadas por tecido entrelaçado ou por sobreposição de lonas, usadas na indústria alimen� cia, química, do petróleo, e para transporte de combus� veis.

Figura 5: Mangueira para combustível.

As correias hoje desempenham grande papel, seja na movimentação de partes mecânicas dos motores, seja no transporte de minérios, ou mesmo na indústria (por exemplo na linha de produção de pneus.

Figura 6: Correia transportadora para pneus.

Figura 7: Correia para transporte de minérios.

Diversas outras aplicações u� lizam fi bra como reforço, entre elas podemos citar: Botes salva-vidas, roupas de mergulho, vasilhames etc.

1. The Application of Textiles in Rubber - David B. Wootton – Rapra, 2001 2. Textile Industry, www,industrialrubbergoods.com 3. Rubber Coated Textiles & Fabrics -www.therubbercompany.com 4. Application of Textiles in the Rubber Industry – www.textilelearner.net