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Borrachas uorcarbônicasValdemir Jose Garbim
O conteúdo deste artigo é de inteira responsabilidade de seu(s) autor(es)
Conteúdo Apresentação .................................................................................................................... 3
Fluorelastômeros .............................................................................................................. 4
Histórico / Generalidades ............................................................................................. 4
Artefatos em borracha fluorcarbônicas – Algumas aplicações ........................................ 5
Automotiva: .................................................................................................................. 6
Aeroespacial ................................................................................................................. 6
Industrial ....................................................................................................................... 7
Normas de Classificação .................................................................................................. 8
Principais características dos fluorelastômeros ................................................................ 8
Resistência ao calor ...................................................................................................... 8
Resistência ao frio ........................................................................................................ 9
Resistência química ...................................................................................................... 9
Força de vedação e resistência à deformação permanente à compressão ..................... 9
Resistência à flamabilidade .......................................................................................... 9
Resistência a intempéries............................................................................................ 10
Propriedades elétricas ................................................................................................. 10
Polimerização dos fluorelastômeros – Informações gerais ............................................ 10
Constituição estrutural dos fluorelastômeros ................................................................. 11
Fluorelastômeros dipolímeros (referência 66% de flúor) ........................................... 11
Fluorelastômeros terpolímeros (referência 68% e 69,5% de flúor) ............................ 12
Fluorelastômeros terpolímeros – Especialidades ....................................................... 13
Sistemas de cura “Vulcanização” dos fluorelastômeros ................................................. 16
Cura por diaminas ....................................................................................................... 17
Cura por bisfenol ........................................................................................................ 18
Cura por peróxidos ..................................................................................................... 18
Pós-Cura dos fluorelastômeros vulcanizados ................................................................. 19
Viscosidade mooney dos fluorelastômeros .................................................................... 20
Ingredientes de formulação – Características funcionais ............................................... 21
Estabilizantes, ativadores de cura e agentes de vulcanização .................................... 21
Auxiliares de processamento ...................................................................................... 22
Cargas, pigmentos corantes ........................................................................................ 22
Processamento de mistura de compostos com fluorelastômeros .................................... 23
Processamento de mistura em misturador aberto ....................................................... 24
Processamento de mistura em misturador interno – Banbury .................................... 25
Controle do processamento de mistura ....................................................................... 26
Conformação de artefatos em fluorelastômeros ............................................................. 26
Moldagem por compressão ......................................................................................... 26
Moldagem por transferência ....................................................................................... 27
Moldagem por injeção ................................................................................................ 27
Agentes desmoldantes ................................................................................................ 28
Contração dimensional ............................................................................................... 28
Conformação por calandragem ................................................................................... 29
Conformação por extrusão.......................................................................................... 30
Adesão de fluorelastômeros a substratos ........................................................................ 30
Fluorelastômeros dissolvidos em solventes .................................................................... 32
Tabelas orientativas ........................................................................................................ 32
Nota importante .............................................................................................................. 32
Referências bibliográficas .............................................................................................. 42
Borrachas fluorcarbônicas: características técnicas, propriedades
gerais, processamento e aplicações
Valdemir José Garbim
Apresentação
Se fizermos uma observação grosseira da mecânica dos automóveis, máquinas e
equipamentos industriais modernos e traçarmos um paralelo comparativo com os
automóveis, máquinas e equipamentos mais antigos, notaremos facilmente que os
conceitos básicos da mecânica não mudaram, pois aqueles conjuntos de alavancas,
polias, eixos, mancais, engrenagens e articulações, normalmente suportados por uma
carcaça, ainda estão presentes.
Porém, se observarmos atentamente estes modernos conjuntos de peças
montados e em funcionamento veremos que, embora o conceito da mecânica permaneça
igual, as pressões, temperaturas, velocidades, rotações, vibrações, etc., foram
intensificadas a magnitudes antes inconcebíveis pela engenharia, e ainda há redução de
peso nas partes e conjuntos, melhorando a qualidade e reduzindo custos. Então vem a
pergunta: como isso é possível? Uma das principais respostas é: desenvolvimento de
novos materiais e novas tecnologias.
Entre toda esta magnífica modernidade, um dos grandes desafios dos
engenheiros ainda é o de projetar sistemas de vedações ou junções elásticas práticas e de
baixo custo, que resistam com segurança às condições cada vez mais severas de
funcionamento dos conjuntos. Além da resistência mecânica e térmica, é necessário que
exista resistência química, já que comumente as peças e componentes viscoelásticos
montados aos conjuntos estão sujeitos a produtos químicos fortemente agressivos,
condição que poucos materiais podem resistir.
Nas páginas seguintes são apresentadas informações gerais básicas sobre
fluorelastômeros, também chamadas de borrachas fluorcarbônicas, que correspondem a
uma linha destes produtos de alta performance oferecidos ao mercado, onde são focados
não somente dados de aplicação do produto, mas também os métodos e meios de
manufatura dos artefatos. Sabemos que a tecnologia que envolve os produtos de alta
performance, tanto de aplicação quanto de manufatura, é difícil de ser descrita em
poucas páginas. Assim, os fabricantes deste tipo de elastômero colocam seus técnicos
sempre à disposição para esclarecimentos de possíveis dúvidas e ajuda que for
necessária.
Fluorelastômeros
Histórico / Generalidades
As primeiras informações sobre borrachas fluorcarbônicas processáveis pelos
métodos convencionais das indústrias transformadoras de artefatos finais vulcanizados,
e ainda, que apresentassem características e propriedades com performance diferenciada
relativas à resistência química, principalmente a derivados de petróleo, e a temperaturas
mais elevadas, remonta a década entre 1950 e 1960.
Os primeiros elastômeros fluorados foram produzidos a partir da fabricação do
dipolímero clorotrifluoroetiletno / fluoreto de vinilideno (CTFE / VF2), com nome de
Kel – F, produzido pela M.W.KELLOGG Co. A substituição do clorotrifluoroetileno
pelo hexafluoroproileno (HFP) proporcionou uma considerável melhora na estabilidade
do polímero e facilidade de processamento. Usando esta tecnologia, a DuPont Company
produziu e introduziu ao mercado o “VITON R
A”, em 1957. A 3 M adquiriu os
negócios da M.W.KELLOGG e em seguida lançou o FLUORELR no início dos anos de
1960.
Estudos conduzidos por especialistas da DuPont, buscando melhorar ainda mais
a estabilidade a altas temperaturas e resistência a solventes derivados de petróleo,
mostraram que inserindo ao polímero mais um monômero, o tetrafluoroetileno ( TFE ),
os resultados eram alcançados, e isso se concretizou em 1959. A companhia1
Montecatini – Edson, que também trabalhava em pesquisas sobre os fluorelastomeros
lançou ao mercado o 1- hidro-pentafluoropropileno nas versões dipolímeros e
terpolímeros, em 1960, esta alteração estrutural de um dos monômeros do copolímero se
dava devido a patentes que protegiam os projetos da DuPont e 3M relativos ao uso do
HFP. Logo que expirada a patente, a Montecatini – Edson também começou a utilizar o
HFP na produção dos seus elastômeros fluorados.
Em meados de 1970, a DuPont lançou uma inovadora linha de fluorelastômeros
contendo perfluor-metil-vinil-eter ( PMVE ). Este flúor-polímero, além das
1 Atualmente (2012) esta companhia pertence ao grupo SOLVAY
propriedades já conhecidas relativas à resistência química e estabilidade a elevadas
temperaturas, também proporciona melhores performances em aplicações onde as peças
devam suportar baixas temperaturas mantendo-se em condições elastoméricas. A esse
terpolímero ainda são agregados monômeros contendo sais de bromo, como sítio de
cura via peroxídica. Paralelamente, pesquisadores da DuPont também desenvolveram
uma família de fluorelastômeros com superior resistência a metanol, de base VF2 /
HFP / TFE e curado por peróxidos orgânicos (esta família de fluorelastômeros contém
níveis bastante baixos de VF2 ). Recentemente, no início do da primeira década dos anos
2000, a empresa Daikin Kogio Co. também introduziu ao mercado elastômeros
fluorcarbônicos de base VF2 curados por peróxidos.
Ainda, no início da década de 1970, a DuPont apresentou outra linha de
elastômeros fluorados oriundos da combinação entre TFE e PMVE: um
perfluorelastômero, cuja marca comercial registrada é KALREZ R2
. Este material
apresenta excelente estabilidade termo-oxidativa e superior resistência a mais de 10.000
produtos químicos, equiparando-se ao PTFE (politerafluoretileno).
Atualmente alguns dos maiores e mais conhecidos produtores de borracha
fluorcarbônicas são:
DuPont VITON e KALREZ
3M FLUOREL / DYNEON
Solvay (Solexis) TECNOFLON
Daikin DAÍ-EL
Asahi Chemical AFLAS
Atualmente, mais de 10.000 toneladas de borracha fluorada são produzidas por
ano e convertidas em artefatos técnicos vulcanizados, utilizados para diversas
finalidades.
Artefatos em borracha fluorcarbônicas – Algumas aplicações
Peças fabricadas em Fluorelastômeros encontram uma larga gama de aplicações
onde a condição de operação do artefato exige materiais com características
elastoméricas de alta performance técnica, principalmente quando em contato com
2 Vale informar que a DuPont reserva-se no direito de vender somente peças prontas, vulcanizadas,
produzidas com este material.
derivados de petróleo e sob elevadas temperaturas, como em diversas aplicações
automotivas, aeroespacial, naval, industrial, etc...
Abaixo listamos algumas aplicações e tipos comuns de peças:
Automotiva:
- Retentores, anéis, selos mecânicos;
- Anéis de vedação de comando de válvulas ;
- Anéis de vedação de pistões para motores diesel;
- Tubo interno de mangueira de combustível;
- Tubos e peças instaladas no interior de tanque de combustível;
- Anéis e vedações de sistemas de injeção de combustível;
- Diafragmas, vedações, bóias e outras peças usadas em carburador;
- Sistemas de diafragmas e vedações em injetores de combustível;
- Selos e sistemas de vedação de bombas de combustível;
- Retentores e vedações para caixas de transmissão e diferencial;
- Vedações do conjunto de controle de emissões de gases;
- Revestimento de juntas de cabeçote e do sistema de arrefecimento;
- Outras peças específicas de veículos especiais.
Aeroespacial
- Gaxetas para blocos manifoldes de conjuntos hidráulicos;
- Vedações dos sistemas de combustível;
- O’Rings, gaxetas e retentores dos sistemas de lubrificação e conjuntos de
freios;
- Bladders para tanque de combustível;
- Vedações dos sistemas corta-fogo;
- Tubos, mangueiras, sifões dos conjuntos de sistemas de aquecimento de
lubrificantes;
- Proteção de hastes das válvulas dos pneus;
- Revestimento protetores de fios e tecidos de conjuntos flexíveis;
- Diversas peças usadas nas turbinas propulsoras;
- Outras.
Industrial
- Diafragmas de bombas para derivados de petróleo e outros produtos químicos;
- Tubo interno de mangueiras para combustíveis e outros produtos químicos;
- Conectores elétricos;
- Revestimentos de tecidos para conjuntos de vedação flexíveis;
- Revestimento interno de juntas de expansão;
- Gaxetas e sistemas de vedação para conjuntos hidráulicos de fornos;
- Auxiliar de processo para poliolefinas;
- Vedações para embalagens de óleo, combustíveis e produtos químicos;
- Revestimentos protetores;
- Sistemas de vedação e selagem de bombas;
- Revestimento de rolos para máquinas de impressão aquecidas;
- Diversas peças usadas em equipamentos de processamento de alimentos;
- Vedações de equipamentos que processam defensivos agrícolas;
- Cobertura de proteção de fios e cabos elétricos;
- Outras.
Normas de Classificação
Os elastômeros fluorcarbônicos são classificados pela norma ASTM – 1418,
com a sigla FKM, e pela norma ISO – R 1629, com a sigla FPM. Conforme a Norma
ASTM D 2000 e SAE J 200, Classificação de Elastômeros Vulcanizados, as borrachas
fluoradas são codificadas com a especificação “HK”, seja para temperatura de trabalho
contínuo até 250ºC (tipo = H), e resistência ao inchamento em óleo IRM 903 ( ASTM –
3 ) < 10 % ( classe K ).
Principais características dos fluorelastômeros
Artefatos vulcanizados em borrachas fluoradas proporcionam um excelente
balanço entre propriedades mecânicas, térmicas e químicas.
Alguns fatores relevantes referentes à resistência a temperaturas de trabalho:
Resistência ao calor
Peças vulcanizadas produzidas com flouroelastômeros são pouco afetadas,
mantendo praticamente estáveis suas características técnicas em operação a altas
temperaturas, simultaneamente em contato com óleos derivados de petróleo.
Ensaios típicos de envelhecimento em ar quente a 204ºC mostraram que os
corpos de prova não apresentaram nenhuma perda de qualidade por praticamente
períodos de tempo infinito. As mesmas condições foram observadas em ensaios a
temperatura de 260ºC em condições intermitentes.
Pode-se considerar como indicações limitantes de serviço das peças produzidas
em fluoroelastômeros as seguintes condições:
3000 horas à temperatura de 232ºC
1000 horas à temperatura de 260ºC
240 horas à temperatura de 288ºC
48 horas à temperatura de 316ºC
Resistência ao frio
Artigos vulcanizados em fluorelastômeros oferecem ótimas propriedades
técnicas de emprego em aplicações a baixas temperaturas entre - 18 ºC e - 23ºC, e ainda,
formulações criteriosamente elaboradas permitem fabricação de peças para trabalhar em
condições estáticas a temperatura até - 54ºC (informações coletadas de literaturas da
DuPont, compiladas e adaptadas para este texto)
Resistência química
Artefatos vulcanizados em fluorelastômeros podem ser indicados para operações
em regime constante de trabalho tendo contato com óleos aquecidos, diversos
lubrificantes minerais e sintéticos, como combustíveis como gasolina, óleo diesel,
combustíveis de aeronaves, em temperatura ambiente. Algumas famílias específicas de
borrachas fluoradas podem ser formuladas para superior resistência a bio-diesel,
metanol, álcalis e bases agressivas, ácidos orgânicos, ácidos minerais, vapor d’água
entre outros produtos químicos (ver tabela 8).
NOTA: Os fabricantes de fluorelastomeros oferecem a seus clientes tabelas de
resistência química para uma vasta gama de condições de aplicação de seus produtos.
Força de vedação e resistência à deformação permanente à compressão
Chamamos de força de vedação a propriedade que os artefatos vulcanizados
(destinados a desempenhar tal tipo de trabalho) apresentam de sustentar a energia
elástica suficiente para garantir a vedação durante toda sua vida útil, ou seja, não sofre
dilacerações que reduzam as propriedades elásticas, comprometendo o projeto a que se
destinam.
A resistência à deformação permanente à compressão, “DPC”, bem como a força
de vedação são algumas das principais propriedades requeridas em artefatos destinados
a trabalhos de vedação, principalmente os anéis O’rings. Estes tipos de peças,
produzidas com grades de fluorelastômeros criteriosamente escolhidos, bem como
formulações cuidadosamente elaboradas e observando as condições de cura e a pós-
cura, oferecem estas excelentes qualidades.
Resistência à flamabilidade
Compostos vulcanizados em fluorelastômeros proporcionam características auto
extingüíveis à flamabilidade, quando a fonte de chama é retirada. Alguns projetos de
peças aeroespaciais exigem condições críticas de resistência à queima onde os artefatos
são submetidos em testes a elevadas pressões e ambientes saturados de oxigênio.
Resistência a intempéries
Os fluorelastômeros são copolímeros que apresentam estrutura constitucional
totalmente saturada. Portanto, oferecem total resistência aos elementos químicos
atmosféricos como oxigênio, ozônio, irradiações de luz solar, etc. Testes específicos e
em condições extremamente críticas contendo elevada concentração de ozônio, em altas
temperaturas e durante largo espaço de tempo, elaborados em corpos de prova
produzidos em fluorelastômeros, não apresentaram nenhum indício de degradação.
Propriedades elétricas
Estando presentes na estrutura polimérica dos fluorelastômeros elevadas
concentrações de flúor, isto tende também a aumentar polaridade iônica do material, o
que compromete suas propriedades de isolamento à eletricidade. Assim, as borrachas
fluoradas somente poderão ser usadas em baixas tensões elétricas e baixas freqüências.
Polimerização dos fluorelastômeros – Informações gerais
Basicamente, a formação da estrutura dos fluorelastômeros compreende a
combinação dos monômeros de VF2 , HFP e TFE, como já comentamos acima.
Produtos com características técnicas interessantes e comercialmente viáveis compõem
em suas estruturas poliméricas teores entre 20 a 70% de VF2 ; 20 a 60% de HFP e 0 a
40% de TFE.
A polimerização dos fluorelastômeros comumente é preparada em emulsão
aquosa com iniciadores base radicais livres. Também existe a possibilidade de
polimerização em solução contendo radicais livres. Porém, a transferência de cadeias
por meio de solventes mantém baixo o peso molecular da estrutura. Emulsão-
polimerização normalmente ocorre à temperatura entre 100 a 120ºC e pressão entre 5 a
7 Mpa usando peróxidos inorgânicos do tipo persulfato de amônia, (peróxido orgânico,
sistema redox, também pode ser usado, principalmente quando a decomposição térmica
do persulfato de amônia é muito lenta, devido a baixas temperaturas de polimerização
que são requeridas, para alguns flúor-polímeros).
Quando necessário agentes emulsificantes, estes deverão ser inertes devido a alta
reatividade dos radicais fluorcarbônicos que provocariam grande crescimento das
cadeias e minimizaria a transferência das mesmas. Monitoramento constante do pH e
sistemas de estabilização dos emulsificantes são primordialmente requeridos.
Polimerização por método contínuo, a água, os monômeros, iniciadores e outros
componentes são alimentados no reator enquanto o látex polimérico vai sendo
removido, em correspondente razão de produção. Monômeros não combinados durante
a reação de polimerização são removidos e reciclados.
Constituição estrutural dos fluorelastômeros
As borrachas fluorcarbônicas basicamente são divididas em três famílias
primárias, distinguindo-se pelo teor de flúor final resultante. Como regra prática
distinguimos as famílias de fluorelastômeros basicamente sendo 66%, 68% e 69,5% de
flúor, muito embora sabemos que existe uma pequena variação para mais ou para menos
em cada valor do teor de flúor referenciado.
Fluorelastômeros dipolímeros (referência 66% de flúor)
Este é um copolímero, combinando o fluoreto de vinilideno “VF2” com o
hexafluopropileno “HFP” cujo teor de flúor final situa-se entre 65 a 66%, (conforme
esquema fig. 1).
Fig. 1
Artefatos vulcanizados produzidos com esta família de fluorelastômero
oferecem muito boa resistência a derivados de petróleo, sendo largamente indicada para
fabricação de sistemas de vedação (o’rings, retentores, gaxetas, anéis raspadores, etc)
empregados para contato com óleos lubrificantes, óleos hidráulico, óleos térmicos e
outras aplicações correlatas. Seu uso em contato com combustíveis (gasolina, óleo
diesel, querosene, etc) é bastante restrito, pois poderá sofrer um inchamento volumétrico
que venha a extrapolar as estabelecidas pelas normalizações mandatórias.
Também não é recomendada a indicação desta família de fluorelastômeros para
peças que irão operar em contato com metanol. Ensaios em corpos de prova imersos em
metanol durante sete dias a 23ºC mostraram inchamento volumétrico entre 75 a 105%.
Estes dipolímeros de fluorelastômeros oferecem ótimas propriedades de
resistência a baixas temperaturas apresentando muito boas características elásticas em
temperatura de até – 17ºC (ensaios de Temperatura de Retração a 10% = TR 10, norma
ASTM D 1329).
Ótimos resultados de baixa deformação permanente à compressão também são
obtidos com esta família de fluorelastômeros. Em ensaios conforme a norma ASTM D
395, método B à temperatura de 200ºC durante 70 horas, obtém-se resultados próximos
a 15%. O peso específico deste polímero está entre 1,81 a 1,82 g/cm3.
Fluorelastômeros terpolímeros (referência 68% e 69,5% de flúor)
Estes são obtidos à partir da copolimerização entre os monômeros de fluoreto de
vinilideno ”VF2” combinado com o hexafluorpropileno “HFP” e tetrafluoretileno
“TFE”, obtendo-se daí copolímeros contendo flúor estrutural na proporção entre 66 a
69,5 %, (esquema da estrutura química conforme Fig. 2).
Fig. 2
Peças produzidas à partir de terpolímeros fluorados e vulcanizados apresentam
superior resistência química, principalmente a derivados de petróleo, comparativamente
aos fluorelastômeros dipolímeros. Porém, a resistência a baixas temperaturas é
prejudicada. Como regra geral podemos dizer que o maior teor de flúor estrutural do
fluorelastômero melhora a resistência química, porém piora a resistência ao frio.
Fluorelasômeros terpolímeros contendo 68% de flúor estrutural são os mais
largamente indicados em artefatos vulcanizados para contato com combustíveis, como
gasolina, óleo diesel, querosene, etc. Ainda, polímeros contendo máximos teores de
flúor (69,5% de flúor) permitem produção de artefatos vulcanizados para contato direto
com metanol, apresentando inchamento volumétrico entre 5 a 10 %. Também são os
mais indicados para contato com solventes apolares fortes como tolueno, xilieno,
hexano, benzeno, nafta, etc.
A tabela 1 apresenta alguns indicadores sobre as propriedades técnicas principais
dos fluorelastômeros terpolímeros comparativamente aos dipolímeros.
Tabela 1 – Indicadores de propriedades técnicas dos fluorelastômeros
Teor de fluor
referência
%
Peso específico
g/cm3
Inchamento em
gasolina (Brasil)
%
Inchamento em metanol
7 dias a 23ºC %
Def. Perm. compres.
70 h à 200ºC %
Temperatura de
retração (TR 10)
ºC
66 1,81 a 1,82 30 75 a 105 15 a 20 - 17
68 1,85 a 1,86 12 35 a 45 20 a 30 - 13
69,5 1,90 a 1,91 7 5 a 10 30 a 45 - 7
Fluorelastômeros terpolímeros – Especialidades
Algumas modificações estruturais inseridas aos terpolímeros fluorados permitem
atribuir ao copolímero características diferenciadas adicionais às ótimas propriedades
que já são comportadas por esta família de materiais.
A inserção de elementos bromados do tipo bromotetrafluorbuteno BTFB como
monômero auxiliar de cura às combinações variadas de terpolímeros, possibilita a
obtenção de artefatos vulcanizados que apresentem resistência ao Metanol (metanol é
extremamente agressivo aos fluorelastômeros), mostrando inchamento tão baixo quanto
a 14% e, simultaneamente, resistência a baixas temperaturas próximas a – 30ºC em
ensaios de TR 10 (ensaio de Temperatura de Retração a 10%, Norma ASTM D 1329 ).
Estas famílias de fluorelastômeros permitem que a vulcanização seja por peróxidos
orgânicos e os artefatos vulcanizados ainda apresentam excelente resistência a água,
vapor d’água, ácidos minerais tipo H2So4 , HNO3 , HCL, etc. As figuras 3 e 4
apresentam esquemas de cadeias estruturais destes tipos de copolímeros.
Fig. 3
Fig. 4
Nota: ADT = Aditivo BTBF (bromotetrafluorbuteno) que é o monômero
inserido na estrutura do flourelastômero cujo qual permite que a vulcanização seja
promovida por peróxidos.
A copolimerização da combinação das unidades monoméricas PMVE
(perfluormetilvinileter) com TFE (tetrafluoretileno) mais E (etileno), contendo ainda o
BTFB como monômero auxiliar de cura via peróxido, permite a obtenção de um
fluorelastômero com aproximadamente 67 % de fluor. Este material oferece muito boas
características de resistência a hidrocarbonetos, álcool, cetonas, ácidos e aminas, bases,
petróleo bruto, etc. A figura 5 mostra o esquema estrutural deste fluorelestômero.
Fig. 5
Polímero fluorado combinando VF2 + TFE + P (fluoreto de vinilideno +
tetrafluoretileno + propileno) resulta entre 55 a 60 % de flúor e oferece artefatos
vulcanizados via bisfenol com ótimas propriedades de resistência a aditivos de óleos
automotivos, ácidos e bases. Esquema estrutural Figura 6.
Fig. 6
A tabela 2 apresenta resumidamente algumas características gerais dos tipos de
fluorelastômeros cujas estruturas vimos nas estruturas acima.
Tabela 2 – Resumo das Características Gerais dos Fluorelastômeros
Combinação de Monômeros Temperat. Serviço ºC Teor de Fluor % Teor de Hidrogênio %
VF2 / HFP - 18 a + 210 66 1,9
VF2 / HFP / TFE - 12 a + 230 66 a 69,5 1,1 a 1,9
VF2 / PMVE / TFE - 27 a + 230 64 a 66,5 1,1 a 1,7
VF2 / TFE / P + 5 a + 200 54 4,3
TFE / PMVE 0 a + 260 73 0
TFE / PMVE / E - 15 a + 230 66 1,1
VF2 = Fluoreto de Vinilideno
HFP = Hexafluorpropileno
PMVE = Perfluormetilvinileter
P = Propileno
E = Etileno
Sistemas de cura “Vulcanização” dos fluorelastômeros
Igualmente aos outros tipos de borracha, os flúorelastômeros, para oferecerem
suas melhores propriedades técnicas, requerem ser vulcanizados. Esta mudança de
estado estrutural para os fluorelastômeros pode ser provocada por meio de diaminas,
bisfenois ou peróxidos. Escolhendo-se qualquer destes sistemas de cura, sempre
obteremos os melhores resultados quando a vulcanização é promovida em duas etapas,
seja: cura e pós-cura. A cura, também chamada neste caso de pré-cura, segue
igualmente os critérios usados para conformação de borrachas convencionais, ou seja, o
composto é conformado sob pressão, temperatura e por certo período de tempo. Na
segunda etapa, a pós-cura, as peças em fluorelastômeros já conformadas são colocadas
em estufas aquecidas com circulação de ar, em pressão atmosférica e durante certo
tempo. No processo de pré-cura de conformação, para artefatos de pequenos tamanhos,
o tempo de vulcanização demanda entre 5 a 15 minutos a temperaturas entre 150 a
180°C (peças de grandes dimensões, deve-se considerar o tempo de aquecimento de
toda a massa polimérica até atingir temperatura de cura para depois somar a esse o
tempo de vulcanização). A pós-cura é promovida a temperaturas entre 230 a 260°C por
período de tempo entre 15 a 24 horas.
A pós-cura é imprescindível em artefatos produzidos com flúorelastômeros, pois
proporciona redução da deformação permanente à compressão, incremento da tensão de
ruptura e melhor resistência química, da peça.
Cura por diaminas
A cura por Diaminas para os fluorelastômeros foi introduzida no início dos anos
de 1950, onde a hexametilenodiamina e seus sais de carbamatos eram comumente
utilizados. As Diaminas, como o Diak – 1 (Marca Registrada da DuPont), normalmente
usada para vulcanização de dipolímeros fluorados, apresentam cura relativamente pobre
e não oferecem aos artefatos muito boa resistência à deformação permanente à
compressão. A única vantagem de se utilizar este sistema de cura é a excelente adesão a
metais que é obtida. Durante a reação de vulcanização, ocorre a geração de gases ácidos
devido à combinação de hidrogênio e flúor que são extremamente prejudiciais,
alterando principalmente as condições de cura do composto. Assim, ingredientes
capturadores de acidez, como óxido de magnésio, óxido de chumbo ou óxido de cálcio
deverão ser considerados na formulação, servindo de estabilizantes. Formulações
típicas usando diaminas como agente de cura comumente contemplam Fluorelastômero
(melhor os dipolímeros ), 100 phr, óxido metálico entre 4 a 20 phr, negro de fumo tipo
N-990, 10 a 30 phr e diamina, 1 a 3 phr. Artefatos curados por diaminas não são
indicados para trabalhar por longo período de tempo em temperaturas acima de 200°C.
Cura por bisfenol
Sistema de cura de fluorelastômeros usando bisfenoil tipo [2,2 – bis (4 –
hidrofenil) hexafluorpropano], hidroquinonas, hidroquinonas-substituidas e bisfenol A,
foram empregados em desenvolvimentos que culminaram em pleno sucesso, e no final
dos anos de 1960, devido às ótimas características de cura e propriedades técnicas
oferecidas aos artefatos, rapidamente tenderam a substituir as diaminas. Já no início dos
anos de 1970, os vários fabricantes de borrachas fluoradas apresentavam ao mercado
seus pré-compostos contendo sistemas de cura por bisfenol incorporado. Uma grande
vantagem tecnológica descoberta pelos pesquisadores foi a de observarem que o
bisfenol não reage com o fluorpolímero enquanto um acelerador do tipo fosfônico ou
sais de tetra – alkilamonio - combinado com óxidos metálicos não estiverem presentes
ao composto. Assim, verificou-se que o bisfenol reage como o óxido metálico formando
íons de bisfenolato, estes sendo sais básicos fortes que seqüestram fluoreto de
hidrogênio da cadeia polimérica resultando em partes estruturais diênicas as quais
promovem as ligações entre cadeias, ocorrendo a cura devida. Fluorelastômeros pré-
compostos com bisfenol proporcionam excelente segurança de processamento, rápida
velocidade de cura e artefatos vulcanizados com ótima resistência à deformação
permanente à compressão.
Em meados da década de 1980, melhorias conseguidas em pré-compostos
contendo bisfenol deram origem a diversos grades de fluorpolímeros que oferecem
velocidade de cura com variadas taxas desde lenta a bastante rápida, bem como maior
facilidade de desmoldsagem dos artefatos vulcanizados.
Cura por peróxidos
Estudos desenvolvidos em meados da década de 1970 permitiram aos
pesquisadores observarem que a agregação periférica às cadeias fluorcabônicas
estruturais de determinados tipos de monômeros bromados (como bromotrifluoretileno,
1 – bromo – 2,2 – difluoretileno ou 4 – bromo – 3,3,4,4 – tetrafluorbut – 1 – eno)
possibilitava a obtenção de alguns sítios onde a reação peroxídica permitia a formação
de ligações entre tais cadeias, resultando taxas de vulcanização consideráveis, surgindo
então novas famílias de borrachas fluoradas podendo ser curadas por peróxidos. Ainda
melhores características de cura foram observadas com a elaboração de formulações
contendo co-agentes para peróxidos, como o trialil isocianurato, trialil cianurato, ou
trimetalil isocianurato.
Algumas características oferecidas por fluorelastômeros curados por peróxidos
são: 1. a taxa de cura, bem como, o estado de cura estão diretamente proporcional à
concentração de monômero gerador do sítio de cura agregado ao fluorpolímero; 2. A
concentração de peróxido adicionado ao composto tem pouca influência no estado de
cura final do artefato, assim podendo usar pequenas proporções.
Porém, apresenta forte efeito na taxa de cura, por isso torna-se bastante
importante o emprego de co-agentes para peróxidos no composto. Isto permite obter
peças vulcanizadas com excelentes taxas e estado de cura final. Sistemas de cura
peroxídicos oferecem excelente segurança de processamento, cura rápida e singulares
propriedades técnicas aos artefatos vulcanizados. Os terpolímeros fluorados ainda
apresentam superior resistência química a óleos lubrificantes automotivos aditivados,
vapor d’água e ácidos.
Pós-Cura dos fluorelastômeros vulcanizados
A constituição estrutural dos fluorelastômeros, ou seja, as ligações carbono –
flúor, apresentam intensa energia intramolecular, e conseqüentemente, também as
energias intermoleculares, comparativamente às borrachas convencionais que são
basicamente hidrocarbônicas. Estas fortes energias de ligação tendem a aproximar
muito mais os elementos constitucionais do polímero, bem como as cadeias poliméricas
vizinhas. Isto pode ser facilmente verificado até pela densidade do material. Essa
intrincada formação, fortemente unida, também é uma das responsáveis pelas altas
performances técnicas desta família de elastômeros. Por outro lado, as condições
normalmente usadas pelas indústrias transformadoras de artefatos de borracha acabam
por ser insuficientes para promover a cura completa do composto em fluorelastômeros,
para obter-se melhores propriedades técnicas finais das peças. Com este material torna-
se necessário promover a cura em duas etapas, que chamamos de pré-cura e pós-cura.
A cura promovida durante a conformação do artefato garante certas propriedades
técnicas suficientes basicamente para manter a forma geométrica da peça e facilitar o
manuseio. Porém, os resultados exigidos pela engenharia de aplicação somente serão
conseguidos após ocorrida a segunda etapa, ou seja, a pós-cura. É na pós-cura que todas
as ligações intermoleculares de encadeamento são concluídas e firmadas
adequadamente. Ainda, a operação de pós-cura promove a eliminação de materiais
voláteis e de subprodutos gerados pelas reações químicas atinentes aos processos que
poderiam comprometer a vida útil da peça em trabalho operacional.
Todos os artefatos produzidos com qualquer tipo de fluorelastômeros requerem
o tratamento de pós-cura. A pós-cura é promovida normalmente em estufas com
circulação de ar a uma razão de 10 a 15 trocas de ar por hora.
A temperatura recomendada será de 195 a 200°C para artefatos produzidos à
partir de compostos com fluorelastômeros curados por diaminas ou peças combinadas
borracha – metal, e 230 a 260°C para artefatos fabricados à base de pré-composto com
bisfenol ou curados por peróxidos. Temperaturas de pós-cura acima de 260°C não são
recomendadas.
O tempo de pós-cura deverá ser entre 16 a 24 horas interruptas, dependendo do
tamanho do artefato. Peças de espessuras grossas requerem cuidados especiais no
desenvolvimento da formulação, onde torna-se recomendável a adição de um dessecante
(como por exemplo o óxido de cálcio em teores entre 2,5 a 5 phr). O procedimento de
pós-cura deverá obedecer uma gradiente de acréscimo de temperatura, iniciando com
aproximadamente 95°C e incrementando à razão de 20°C por hora, até atingir a
temperatura de 205°C, e nesta temperatura deverá permanecer por mais 16 horas.
Viscosidade mooney dos fluorelastômeros
Outro parâmetro importante na escolha do grade mais adequado dos
fluorelastômeros é a viscosidade Mooney. Os fabricantes de fluorelastômeros oferecem
ao mercado diversos grades mais comuns, com viscosidade Mooney = 20; 30; 40, 60, 70
e 90 (ML 1+10 a 121ºC)
Peças com formas geométricas regulares de desenhos simples como anéis,
o’rings, arruelas, certos tipos de gaxetas, etc, de fácil desmoldagem, orientam a escolha
de fluorelastômeros que apresentem velocidades de cura mais rápida. Se tais artefatos
ainda forem de pequenas dimensões e altos volumes de produção, conseqüentemente
moldados por injeção, a indicação de elastômeros com menor viscosidade torna-se
praticamente obrigatória. Estas mesmas considerações podemos observar para processo
de moldagem por transferência.
Em artefatos com desenho geométrico complexo, melhor escolher elastômeros
fluorados de baixa viscosidade para facilidade na fluidez, com velocidade de cura média
à lenta e estado de cura mais baixo. Isso permite maior garantia de desmoldagem sem
risco de rasgar.
Em peças de maior tamanho, cuja produção é de pequenas quantidades, melhor
escolher sistemas de moldagem por compressão. A velocidade e estado de cura também
devem ser observados, conforme já comentado acima. Para moldagem por compressão é
aconselhável sempre utilizar polímeros de elevada viscosidade Mooney. Esta prática
diminui a probabilidade da formação de bolhas ou falhas por aprisionamento de ar no
interior do molde e peça.
Ingredientes de formulação – Características funcionais
Como sabemos, para fabricação de artefatos em borrachas fluorcarbônicas é
necessário escolher o polímero mais adequado às características técnicas exigidas pela
peça nas suas condições de trabalho. Não obstante, é de importância fundamental
considerar também quais os grades de fluorelastômeros que atendem às condições de
processamento, tanto de mistura quanto de conformação, e que ofereçam a
produtividade desejada. Adiante apresentaremos as tabelas 3, 4, 5, 6 e 7 que orientam,
(segundo os produtores de fluorelastômeros), na escolha mais acertada deste material.
O composto de borracha fluorada contempla ingredientes imprescindíveis, como
os descritos abaixo, a considerar na formulação.
Estabilizantes, ativadores de cura e agentes de vulcanização
Como já comentado, durante a reação de vulcanização dos fluorelastômeros,
combinações de elementos constitucionais ao polímero resultarão em formações ácidas
danosas ao composto. Para que não venham provocar efeitos indesejados, estas
necessitam ser estabilizadas. Normalmente o óxido de magnésio é o mais comumente
usado como receptor de acidez.
À compostos cujo agente de cura são diaminas, comumente adiciona-se entre 13
a 20 phr de óxido de magnésio de baixa atividade. Isto estabiliza o composto
adequadamente e auxilia na adesão a substratos metálicos, se a peça assim exigir.
Formulações à base de polímeros fluorados pré-compostos com bisfenol
requerem a adição de 3 a 6 phr de óxido de magnésio de alta atividade combinado com
2 a 6 phr de hidróxido de cálcio, sendo este último o ativador de cura.
Algumas vezes, o emprego de óxido de cálcio em conjunto com óxido de
magnésio é requerido ao composto de borracha fluorada para evitar o aparecimento de
trincas durante a pós-cura em peças de grandes secções transversais. O óxido de cálcio
tem função como dessecante.
Vale informar também que o óxido de magnésio e o hidróxido de cálcio
apresentam certa dificuldade de dispersão no composto com fluorelastômero, portanto,
um cuidado especial deverá ser levado em conta para garantir um composto
perfeitamente homogêneo. Estes elementos de composição são altamente higroscópicos,
exigindo atenção no manuseio e armazenamento de forma a proteger de umidade e
contaminações por CO2. Em artefatos vulcanizados que requeiram superior resistência à
água, umidade, vapor d’água ou combinações aquosas, o óxido de magnésio deverá ser
substituído pelo óxido de chumbo ou sais orgânicos de chumbo.
Auxiliares de processamento
A fluidez de compostos com fluorelastômeros é determinada principalmente pela
viscosidade Mooney do polímero, sistema de cura e temperatura de processamento.
Quando peças com forma geométrica complexa devem ser produzidas, a indicação de
grades de polímeros específicos é necessária. Aditivos auxiliares de processamento
também deverão ser utilizados. Isto melhora a fluidez e desmoldagem do artefato. O
mais indicado auxiliar de processamento para o composto é a cera de carnaúba em
teores entre 0,5 a 2 phr. Fluor polímeros em micro-pó, (base PTFE), bem como cera de
polietileno oxidada, permitem produzir perfis extrusados com excelente alisamento
superficial.
Cargas, pigmentos corantes
A carga reforçante preta indicada para compostos em fluorelastômeros é o negro
de fumo tipo N – 990; este poderá ser usado em teores entre 5 a 60 phr, dependendo da
dureza desejada no artefato final vulcanizado. Artigos de cores claras também podem
ser produzidos em borracha fluorada. Cargas semi-reforçantes como sílica diatomácea,
carbonato de cálcio precipitado, sulfato de bário precipitado e dióxido de titânio,
poderão ser utilizadas. Em peças que irão operar em contato com meios ácidos
recomenda-se não utilizar o carbonato de cálcio, substituindo-o por sulfato de bário. O
dióxido de titânio também tem a característica de capturador de raios UV e ainda
funciona como pigmento corante branco. Os teores de carga semi-reforçante brancas
poderão variar de 5 a 60 phr e misturas entre elas também poderão ser usadas.
Peças coloridas são comumente confeccionadas com compostos em
fluorelastômeros. Para melhores resultados técnicos e operacionais, recomenda-se a
adição de corantes inorgânicos, tipo óxidos metálicos.
Processamento de mistura de compostos com fluorelastômeros
As máquinas e equipamentos convencionais de indústrias transformadoras de
borracha poderão ser usadas para preparar os compostos com fluorelastômeros, bem
como para conformação dos mesmos, produzindo os artefatos. Alguns princípios e
cuidados fundamentais deverão ser observados com referencia principalmente às
condições dos equipamentos de mistura dos compostos, ou seja:
- Os misturadores deverão estar perfeitamente limpos, secos e livre de qualquer
resíduo de compostos feitos com outros tipos de elastômeros (contaminações poderão
influenciar negativamente na cura, bem como na fluidez do compostos no molde,
provocar sujidade nas cavidades e ainda causar problemas nas propriedades técnicas da
peça vulcanizada).
- Vazamento de água do sistema de arrefecimento da máquina, ou condensação
de umidade nos rotores ou rolos dos misturadores, poderão ser absorvidas pelo
composto reduzindo a segurança de processamento, em especial nos polímeros pré-
compostos com bisfenol.
- Durante o processamento de mistura do composto com fluorelastômeros, pode-
se perceber que com o aumento da temperatura a viscosidade cai rapidamente e o
composto tende a grudar nos rolos da máquina; portanto, recomenda-se que o
processamento de mistura ocorra à temperaturas próximas a 30°C. Isto proporciona
melhor mastigação e incorporação dos diversos ingredientes de formulação.
- Após a perfeita mistura e incorporação do composto é importante colocá-lo
durante um período de aproximadamente 24 horas para descansar (alívio de tensões
internas absorvidas durante o trabalho de mistura). Depois, o composto deverá retornar
ao misturador aberto para um pré-aquecimento e pré-formação, preparando-o para os
processamentos de conformação subseqüentes.
Processamento de mistura em misturador aberto
Compostos de fluorelastômeros podem ser misturados perfeitamente em
Misturador Aberto de Borracha que apresentem uma relação de fricção entre rolos de
1:1,1 a 1:1,2. Vale novamente lembrar dos cuidados com a limpeza da máquina e sua
refrigeração. A seqüência de mistura poderá ser observada, como segue:
a) Verificar que a máquina esteja perfeitamente limpa, seca e com o sistema de
refrigeração ligado;
b) Ligar o Misturador e abrir a distância entre rolos para 3 a 4 mm;
c) Adicione o fluorelastômero em pedaços de maneira que inicie a mastigação e
seja formada a banda em torno do rolo do misturador. É importante sempre manter uma
pequena quantidade de polímero sobre o nip entre rolos; isto permite que ocorra um
cisalhamento adequado, preparando para receber os demais ingredientes de formulação;
d) Aumente a distância entre rolos do misturador para aproximadamente 7 mm.
Em seguida, adicione lentamente ao polímero plastificado (mastigado) a carga e
auxiliares de processo, garantindo a perfeita dispersão destes ingredientes no composto,
até que todos estes aditivos estejam incorporados;
e) Adicione lentamente o óxido de magnésio incorporando-o ao composto. Nesta
etapa poderá ocorrer que o composto comece a grudar nos rolos do misturador. Assim,
recomendamos que o resfriamento seja intenso, para reduzir este efeito de adesão (se o
composto for cura peroxídica, também o óxido de zinco poderá ser adicionado nesta
fase);
f) Concluída a etapa acima, adicionar os agentes de cura. Se o composto é a base
de polímero fluorado pré-composto com bisfenol, adicionar o hidróxido de cálcio. Se
for cura via peróxido, este aditivo é colocado neste momento, igualmente são
adicionadas as diaminas, caso a cura for por meio deste ingrediente. Observar que a
adição de qualquer destes ingredientes deverá acontecer lentamente até total absorção
pelo composto, em seguida homogeneizar adequadamente;
g) Laminar em mantas com espessura de aproximadamente 10 mm, e
acondicioná-las para o devido alivio de tensões internas, (descansar) pelo período
determinado;
h) Após descansado, o composto deverá retornar ao misturador aberto para pré-
aquecimento e preparação à pré-formação do processo subseqüente.
Uma mistura de boa qualidade, desenvolvida conforme acima orientado,
demanda aproximadamente 30 minutos. É recomendado utilizar o composto misturado
o mais rapidamente possível. Porém, se adequadamente armazenado (em temperatura
máxima de 10°C, livre de contaminantes e umidade), o tempo de armazenamento
poderá ser estendido em até 15 dias. É importante aquecer composto processando-o
conforme etapa “h)”, antes de enviá-lo para processos de conformação.
Processamento de mistura em misturador interno – Banbury
Compostos de fluorelastômeros também podem ser facilmente misturados em
misturadores internos “Banburys”. O Banbury deverá estar perfeitamente limpo, seco e
livre de qualquer contaminante, mesmo que sejam resíduos de compostos processados
anteriormente. Para mistura de compostos de borrachas fluoradas, o fator de enchimento
da câmara do Banbury deverá ser considerado entre 70 e 80 % em volume. O
processamento obedecerá as seguintes etapas:
a) Ligar a máquina verificando que a rotação dos rotores funcionem entre 30 a
40 rpm; observar que o sistema de refrigeração dos rotores e câmara estejam abertos;
b) Subir o pilão e alimentar o Banbury com o polímero, baixar o pilão e proceder
a plastificação (mastigação) por 90 segundos;
c) Subir o pilão e adicionar os óxidos metálicos mais as cargas e auxiliares de
processo; baixar o pilão e proceder a mistura / incorporação durante aproximadamente 5
minutos; observar que a temperatura interna da câmara do Banbury não ultrapasse a
100°C;
d) Descarregar o composto sobre um misturador aberto (também perfeitamente
limpo) para homogenização e laminação em mantas com espessura de aproximadamente
10 mm. Em seguida, resfriá-las e colocá-las para descansar durante um mínimo de 24
horas.
e) Retornar o composto descansado ao misturador aberto para o devido
aquecimento e amaciamento; em seguida adicionar os agente de cura, ou seja: hidróxido
de cálcio, peróxido (o diaminas), dependendo da família de polímero escolhido.
Misturar e homogenizar adequadamente estes aditivos ao composto; em seguida laminar
em mantas e enviar o composto pronto para os processos subseqüentes.
Compostos em borracha fluorada misturados em Banbury e concluído em
misturador aberto demandam aproximadamente 7 minutos no Banbury e mais 8 minutos
em misturador aberto.
Controle do processamento de mistura
O controle das características do composto misturado poderá ser através dos
equipamentos convencionais de processo das indústrias de borracha, ou seja,
basicamente viscosímetro Mooney, aparelhos de medição de dispersão de cargas e
reômetro.
Conformação de artefatos em fluorelastômeros
Os diversos métodos de processamento para conformação de artefatos usados
em borrachas convencionais podem ser empregados para fluorelastômeros. Moldagem
por compressão, injeção e transferência, são os mais comuns, porém, extrusão e
calandragem algumas vezes também são usados.
Obviamente, a escolha do grade de polímero adequado a cada processo, bem
como formulações cuidadosamente elaboradas e os compostos criteriosamente
misturados, oferecem os melhores resultados.
Moldagem por compressão
Este processo de conformação dos artefatos permite grande flexibilidade de
produção, principalmente de pequenas quantidades de peças. A construção dos moldes
geralmente é mais econômica, se comparado à fabricação de moldes para injeção ou
transferência.
É muito comum, neste processo de produção, que os moldes sejam alimentados
por compostos pré-formados por máquinas tipo Barwell. Isso reduz desperdícios e a
alimentação torna-se mais rápida. Os pré-formados são preparados considerando entre 5
a 10% de sobre-material para que ocorra prefeito enchimento da cavidade, e um grau de
compactação adequado da peça a ser vulcanizada. As quantidades de rebarba são
mínimas. Recomenda-se promover as devidas degasagens no ato da moldagem. A
temperatura na cavidade do molde é próxima a 175°C. Porém, dependendo do tamanho
do artefato, poderá ser regulada entre 150 a 205°C, e o tempo de vulcanização situa-se
ente 2 a 15 minutos. Peças grandes que utilizam elevados volumes de composto deverão
ser vulcanizadas em temperaturas mais baixas e o tempo mais longo, chegando a horas.
O emprego de desmoldantes, (preferencialmente semi-permanentes) é
imprescindível para facilitar a fluidez do composto durante a moldagem, e após a
vulcanização, para uma boa extração da peça moldada. Em peças grandes e de formas
complexas, algumas vezes torna-se necessário promover resfriamento no molde antes de
efetuar a extração da respectiva peça.
Moldagem por transferência
Este processo de conformação oferece melhor controle dimensional do artefato
vulcanizado, porém, as perdas com sobre-material são maiores, se comparado com o
sistema de moldagem por compressão. Também, para moldagem por transferência
normalmente não é necessário o emprego de pré-formados de compostos. Peças com
insertos metálicos ou outros tipo de substratos, que exijam pré-montagem antes de
moldar, comumente utilizam-se deste processo de moldagem, pois permite a pré-fixação
dos substratos em sua posições definidas antes de serem envolvidos pelo polímero.
Compostos com baixa a média viscosidade Mooney são os mais recomendados para
moldagem por transferência. Ainda, fluorelastômeros curados por bisfenol oferecem
superior segurança processamento.
Moldagem por injeção
Moldagem por injeção requer grandes investimentos, seja de máquinas e
equipamentos periféricos, seja na construção de moldes. Este processo de moldagem é
viável se altos volumes de peças de pequenos tamanhos são necessários. A elaboração
de formulações para moldagem por injeção é um pouco mais crítica, pois exige
considerável segurança de processamento e ótima fluidez dos compostos.
O desenvolvimento de novos grades de fluorelastômeros, principalmente os
curados por bisfenol melhorado, atribui propriedades especiais à reatividade do sistema
de cura que permite reter-se inativo até temperatura próximo a 190°C. Isso proporciona
alimentação rápida das cavidades do molde oferecendo grandes avanços na elaboração
de compostos para injeção, sobretudo para produção de altas quantidades de peças como
o’rings, retentores e gaxetas e outros artefatos que exijam extrema precisão
dimensional. A vulcanização destas famílias de fluorpolímeros somente ocorre a
temperaturas próximas a 200°C.
Vale lembrar que no processo de moldagem por injeção, quase todo sistema se
realiza automaticamente. Isso reivindica compostos com excelentes regularidades de
características de processamento propriedades técnicas do produto final, e ainda,
baixíssima sujidade de molde e extrema facilidade na desmoldagem.
Agentes desmoldantes
Diversos tipos de desmoldantes semi-permanentes estão à disposição no
mercado para emprego em processamento de conformação por moldagem de borrachas
fluoradas, curadas por bilfenol ou peróxidos. Novos e melhorados fluorelastomeros
desenvolvidos atualmente já apresentam excelentes propriedades de auto-desmoldagem
e resultam em mínima sujidade de molde.
Compostos com fluorelastômeros curados por diaminas é imprescindível a
aplicação de desmoldantes nos processamentos de conformação por moldagem.
Normalmente o uso de desmoldantes à base de dispersões de ceras de polietileno
aplicadas à temperatura acima de 180°C oferecem bons resultados.
Contração dimensional
Artefatos fabricados com borrachas fluoradas apresentam valores de contração
dimensional maiores que as vistas em peças vulcanizadas a partir de borrachas
hidrocarbônicas convencionais.
Valores reais e finais da contração dimensional em artefatos produzidos de
compostos em fluorelastômeros são medidos depois da pós-cura das peças.
De maneira geral, o valor da contração dimensional linear dos artefatos em
borrachas fluoradas vulcanizadas e pós-curadas pode variar de 2,5 a 3,5%, dependendo
do sistema de cura, quantidade e tipo de cargas usadas e da dureza final da artefato.
Também, a contração dimensional linear e volumétrica aumenta com o aumento da
temperatura de pós-cura do artefato (por exemplo, uma peça moldada nas condições
normais como já citadas acima e sem pós-cura, poderá apresentar uma contração de
2,5%, porém, depois de pós-curada a 232°C durante 24 horas a contração poderá chegar
a 3,5% ). Deste exemplo podemos entender que existe uma razão de proporcionalidade
entre a contração dimensional linear e a temperatura de pós-cura dos artefatos até
aproximadamente 265°C.
Concluindo, devido a grande contração dimensional dos artefatos em
fluorelastômeros, comparativamente à dos artefatos fabricados em borrachas
hidrocarbônicas convencionais, é importante observar cuidadosamente o estudo e
projetos de moldes, bem como um conhecimento preciso das tolerâncias dimensionais
das peças que serão produzidas. Vale ainda lembrar que os moldes confeccionados para
produzir peças em fluorelastômeros dificilmente servirão para fabricação de artefatos
em outros tipos de borracha.
Conformação por calandragem
Compostos em fluorelastômeros também podem ser conformados pelo processo
de calandragem. É necessário escolher grades de polímeros de média viscosidade
Mooney, projetar formulações com maiores teores de cargas inertes, bem como ceras
auxiliares de processo em até 2 phr deve ser adicionadas.
É recomendável aquecer o composto repassando-o por diversas vezes no
misturador aberto até que a temperatura venha atingir aproximadamente 60°C antes de
alimentar a calandra.
Melhores resultados no processamento de calandragem e qualidade dos lençóis
são conseguidos calibrando a temperatura dos rolos da calandra como segue:
Rolo Superior 50 a 70°C
Rolo Intermediário 45 a 65°C
Rolo Inferior 23 a 30°C
Uma alimentação contínua com o composto pré-aquecido garante melhor
uniformidade, alisamento e qualidade do lençol calandrado.
Conformação por extrusão
Compostos em fluorelastômeros podem ser conformados pelo processo de
extrusão e vulcanizados em túnel contínuo a ar quente (exceto os curados por
peróxidos), tubos de vapor, cura por micro ondas e banho de sais. Perfis com formas
geométricas simples como cordões compactos, mangueiras, etc, são assim produzidos.
Também é comum preparar por extrusão cordões pré-formados para fabricação de
o’rings, gaxetas e guarnições.
Formulações para melhor processamento de extrusão (com esta família de
elastômeros) deverá levar em consideração o mínimo efeito de adesão por fricção a
quente do composto com a matriz da extrusora, para evitar o aparecimento de
microfissuras e conseqüentemente comprometer na qualidade dos perfis.
Fatores que influenciam na extrusão dos fluorelastômeros são a escolha do
polímero adequado, resistência a quente do composto para alimentação regular da
máquina, uso de auxiliares de processo convenientes, cargas inertes e reforçantes,
desenho e características da matriz, relação L / D maior que 10:1 (ideal L / D = 16:1) da
extrusora, rolete alimentador, temperaturas de calibragem do canhão, cabeçote, matriz e
rosca refrigerada.
Um perfil de temperatura indicado com ponto de partida para regulagem da
máquina pode ser boca de alimentação = 40 a 65°C, canhão e cabeçote = 75 a 85°C e
matriz = 90 a 110°C. É sempre conveniente alimentar a extrusora com o composto pré-
aquecido em aproximadamente 50°C.
Adesão de fluorelastômeros a substratos
Os fluorelastômeros, como apresentam baixos níveis de hidrogênio em suas
estruturas constitucionais e elevadas concentrações de flúor, oferecem as características
típicas de resistências químicas e também tornam a adesão deste material a substratos
mais dificultosa. A observação de técnicas e cuidados específicos, desde a escolha do
material do substrato, preparação da superfície deste a qual será aderido o composto
fluorelastomérico, escolha de primers e adesivos adequados e compostos
criteriosamente elaborados, fornecem ótimos resultados de adesão e produção destes
conjuntos. Substratos metálicos em aço, alumínio latão e cobre são os mais comumente
usados na produção destas peças conjugadas assim. É imprescindível promover a
limpeza mecânica e química destes substratos antes da aplicação dos primers e adesivos
necessários (os fabricantes de adesivos borracha / metal poderão suprir com todas as
informações necessárias para a preparação adequada do substrato e primer / adesivo a
ser usado).
A escolha de fluorelastômeros com menor teor de flúor (dipolímeros ) oferecem
melhores propriedades de adesão, muito embora os copolímeros devidamente
formulados também apresentem conjuntos aderidos com boas características técnicas.
Compostos com reduzidos teores de auxiliares de processamentos e nenhum tipo de
aditivo como desmoldante interno resultam em melhores qualidades de adesão. Os
dipolímeros curados por diaminas e contendo elevados teores (entre 12 a 20 phr) de
óxido de magnésio de baixa reatividade apresentam superior qualidade de adesão. Em
compostos com fluorelastômeros terpolímeros curados por bisfenol, recomenda-se
promover velocidade de vulcanização mais lenta, sendo indicado assim o óxido de
magnésio de alta reatividade em teores entre 6 a 10 phr e reduzindo a quantidade de
hidróxido de cálcio para 1,5 a 3 phr.
Os fabricantes de flúorelastômeros oferecem ao mercado alguns grades
específicos contendo promotor de adesão (normalmente TBABL = Bis-Terta-Butil-
Amônio), incorporado para incrementar o efeito de adesão ao substrato. Cargas
reforçantes como negro de fumo N – 990, no caso de peças pretas e silicatos e no caso
de artefatos claros e coloridos, são preferenciais devido a atividades superficiais mais
elevadas. A adição de óxido de cálcio em 3 a 5 phr ao composto tende a intensificar a
interação adesiva, principalmente em substratos ferrosos. Porém, a velocidade de cura
ocorre mais lentamente e o artefato final, depois de pós-curado, terá maior deformação
permanente à compressão.
Artefatos em fluorelastômeros contendo insertos metálicos aderidos por
vulcanização deverão ser pós-curados em temperaturas inferiores a 200ºC. Ainda, as
condições de pós-cura exigem que a temperatura no interior da estufa obedeça uma
rampa ascendente na razão de 25ºC a cada duas horas até atingir a temperatura máxima
recomendada, permanecendo desta maneira durante o período especificado. Este
artifício evita possibilidade de choque térmico o qual provocaria contrações que
comprometeria o conjunto aderido.
Fluorelastômeros dissolvidos em solventes
Certos tipos de artefatos técnicos como diafragmas, tecidos espalmados,
moldagem de peças especiais que deverão operar em condições de trabalho agressivas,
principalmente em contato com derivados de petróleo, poderão ser produzidas à partir
de tecidos tratados superficialmente com soluções de base fluorelastoméricas. Os
dipolímeros de fluorelastômeros são os mais indicados para produção destas soluções.
Recomenda-se produzir um composto normal contendo o dipolímero, óxido de
magnésio de baixa reatividade, cargas e diaminas como agente de cura. Após perfeita
mistura e homogenização do composto, dissolve-lo em cetona ou MEK(metil-etil-
cetona) à proporção de 75 a 85 % de solvente para 25 a 15 % do composto. Em seguida,
espalmar a solução sobre o tecido limpo e seco. Deixar evaporar o solvente e colocar
para vulcanização em molde ou outro processo convencional das industrias
transformadoras de borracha. Não é necessária a pós-cura.
Tabelas orientativas
Abaixo são apresentadas diversas tabelas com informações típicas dos
flúorelastômeros de alguns dos mais conhecidos fabricantes destes matérias.
Nota importante
Embora as tabelas a seguir apresentem diversos grades de fluorelastômeros
como indicação de uso, é aconselhável sempre consultar o departamento técnico do
fabricante do material escolhido, pois existe uma vasta gama de outros grades que
poderão atender com mais especificidade à aplicação e processamento que exige a
escolha das borrachas fluoradas.
Tabela 4 - Para Orientação na Escolha do Grade de Viton (DuPont)
INDICAÇÕES
DO
GRADE
GRADE DE FLUORELASTÔMERO
“VITON” ( DuPont )
Viscosid.
Mooney
(ML 1+10
@ 121°C)
Peso
Especif.
(g/cm3)
Teor de
Fluor
(%)
D.P.C
(70 hs. @
200° )
(%)
TR 10
(°C)
Incham.
( * )
( % )
Abaixo, grades de Viton cura por bisfenol. Oferecem ecxelente resistência à elevadas temperaturas e baixa DPC.
A A – 331 C 30
1,81
66
20
- 17
30
B A – 361 C 30 17
C A – 401 C 40 15
D A – 601 C 60 11
Abaixo, grades de Viton gums polimers contendo ~2,5 phr de curativo VC 50 cura por Diamina Diak 3
E A - 100 10
1,82
66
21
- 17
30
F A - 200 20 16
G A - 500 50 14
H A - 700 70 11
Abaixo, grades de Viton com teor de flúor = 68 %, pré-compostos com bisfenol. Melhor resistência a derivados de petróleo
I B – 651 C 60 1,85 68,5 30 - 14 15
Abaixo, grades de Viton gums polimers contendo ~2,5 phr de curativo VC 50, cura por Diamina Diak 3
J B - 202 25 1,86 68,5 34 - 14 15
K B - 600 60 1,86 68,5 22 - 14 15
Abaixo, grades de Viton com teor de fluor = 68 % curados por peróxidos
L GBL – 200 S 25 1,84 67,7 25 - 16 23
M GBL – 600 S 65 1,84 67,7 25 - 16 23
Abaixo, grades de Viton com teor de flúor = 70 %, pré-compostos com bisfenol. Superior resistência a derivados de petróleo
N F – 605 C 60 1,90 70,0 28 - 6 8
Abaixo, grades de Viton gums polimers curados por peróxidos
O GF – 200 S 25 1,90 70,2 25 - 5 7
P GF – 600 S 65 1,90 70,2 25 - 5 7
Abaixo, grades de Viton Especialidades curados por peróxidos, Excelentes para uso em baixas temperaturas
Q GLT – 200 S 25 1,78 64 25 - 31 33
R GLT – 600 S 65 1,78 64 25 - 31 33
S GBLT – 600 S 65 1,80 66 25 - 27 19
T GFLT – 200 S 25 1,86 67 25 - 24 14
U GFLT – 600 S 65 1,86 67 25 - 24 14
Obs.:Tabela compilada e adaptada do literatura “ Selection Guide for Viton, Fluorelastômeros” July 2006 DuPont.
( * ) Inchamento devido à imersão em 15% de metanol + 42,5% de isooctano + 42,5 % tolueno
Tabela 5 - Para Orientação na Escolha do Grade de Dyneon ( 3 M Company )
INDICAÇÕES
DO
GRADE
GRADE DE FLUORELASTÔMERO
“DYNEON” ( 3 M Company)
Viscosid.
Mooney
(ML 1+10
@ 121°C)
Peso
Especif.
(g/cm3)
Teor de
Fluor
( % )
D.P.C
(70 hs. @
200°C)
( % )
TR 10
( °C )
Incham.
( * )
( % )
A FC 2120 23 1,80 65,9 16 - 18 -
A FC 2152 51 1,80 65,9 22 - 18 -
B FC 2177 33 1,80 65,9 21 - 18 -
C FC 2174 40 1,80 65,9 12 - 18 -
D FE 5660 Q 60 1,80 65,9 9 - 18 -
E FC 2211 20 1,80 65,9 17 - 18 -
H FC 2179 80 1,80 65,9 10 - 18 -
I FT 2350 56 1,86 68,6 36 - 14 -
K FT 2481 75 1,86 68,6 24 - 14 -
L FC 2260 60 1,80 65,9 25 - 18 -
Tabela 6 - Para Orientação na Escolha do Grade de Tecnoflon (Solvay)
INDICAÇÕES
DO
GRADE
GRADE DE FLUORELASTÔMERO
“TECNOFLON” (Solvay )
Viscosid.
Mooney
(ML 1+10
@ 121°C)
Peso
Especif.
(g/cm3)
Teor de
Fluor
( % )
D.P.C
(70 hs. @
200°C )
( %)
TR 10
( °C )
Incham.
( * )
( % )
A FOR 531 46 1,81 66 15 - 17 -
A FOR 532 45 1,81 66 13 - 17 -
B FOR 60 K 30 1,81 66 18 - 17 -
C FOR 65 BI 37 1,81 66 15 - 17 -
J TN 50 A 23 1,86 68 29 - 14 -
K TN 67 1,86 68 29 - 14 -
L P 757 44 1,83 67 22 - 15 -
N FOR 4391 48 1,90 70 31 - 7 -
Tabela 7 - Para Orientação na Escolha do Grade de DAÍ-EL (Daikin)
INDICAÇÕES
DO
GRADE
GRADE DE FLUORELASTÔMERO
“DAÍ-EL” ( Daikin )
Viscosid.
Mooney
(ML 1+10
@ 121°C)
Peso
Especif.
(g/cm3)
Teor de
Fluor
( % )
D.P.C
(70 hs. @
200°C)
( % )
TR 10
(°C)
Incham.
( * )
( % )
A G 702 41 - 66 17 - 18 -
A G 755 29 - 66 22 - 18 -
N G 621 50 - 71 29 - 8 -
Tabela 8 - Guia de Escolha em Função da Resistência Química do Fluorelastômero
Tipo de FLUIDO que terá Contato com
o FLUORELASTÔMERO
Concentração
da Mistura
%
Temperatura
do Fluido
ºC
Duração do
Ensaio
Horas
Teor de Fluor
do Polimero
Indicado %
Inchamento
Pós – Ensaio
%
Ácido Acético Glacial - 20 720 66 104
Acetona - 20 48 66 Dissolveu
Acetona / Tolueno 50 / 50 20 48 68 187
Mistura de Ácidos
H2SO4 + HNO + HNOSO4 + H2 O
51 + 28 + 4 + 17
38
408
68
8
Acrilonitrila - 20 192 68 88
Óleo de Turbina Aeroshell 760 - 70 336 66 2
Hidróxido de Amônia - 23 168 68 6
Hidróxido de Amônia Saturado - 20 672 66 8
Sulfato de Amônia - 23 168 68 1
Sulfito de Amônia - 23 168 68 4
Anilina - 70 672 66 26
Óleo de Teste ASTM nº 1 - 150 500 66 0
Óleo de Teste ASTM nº 3
-
100 336 66 1
100 336 68 1
150 72 68 3
150 168 66 4
150 3000 66 11
150 3000 68 12
Fuel A ( Referência ASTM ) - 20 168 68 - 0,4
20 168 66 0
Fuel B ( Referência ASTM ) - 70 72 68 12
70 72 66 12
Fuel C ( Referencia ASTM )
-
20 720 66 10
20 720 68 20
70 70 66 6
70 70 68 4
70 720 66 20
70 720 68 18
70 5000 66 17
Fuel C + Etanol ( Refer. ASTM )
85 + 15
20 168 68 7
20 168 69,5 4
100 168 68 24
100 168 69,5 18
Fuel C + Metanol ( Refer. ASTM )
85 + 15
20 168 68 20
20 168 69,5 9
23 168 69,5 7
70 + 30 23 168 68 18
23 168 69,5 8
50 + 50 23 168 69,5 8
Mistura para Combustível Automotivo
- Hidrocarbonetos Aromáticos 32 %
- Hidrocarbonetos Parafínicos 48 %
- Alcool Etilico -------------------- 20
-
20
1200
66
17
Mistura para Combustível Automotivo
- Hidrocarbonetos Aromáticos 40 %
- Hidrocarbonetos Parafínicos 60 %
-
20
1200
66
9
Mistura para Combustível Automotivo
- Hidrocarbonetos Aromáticos 60 %
- Hidrocarbonetos Parafínicos 40 %
-
20
1200
66
15
Mistura para Combustível Automotivo
- Hidrocarbonetos Aromáticos 48 %
- Hidrocarbonetos Parafínicos 32 %
- Alcool Etílico ------------------ 20 %
-
20
1200
66
30
Combustível para Aviação Shell - 70 336 66 3
Benzeno - 20 168 68 12
Óleo para Fungicida - 20 168 69,5 1
Tipo de FLUIDO que terá Contato com
o FLUORELASTÔMERO
Concentração
da Mistura
%
Temperatura
do Fluido
ºC
Duração do
Ensaio
Horas
Teor de Fluor
do Polimero
Indicado %
Inchamento
Pós – Ensaio
%
Fluido Aero-hidráulico nº 1 - 150 960 66 3
Monômero de Butadieno - 20 168 68 15
Butanodiol 1,4 - 150 672 66 6
Butil Acetato - 125 72 69,5 70
Butil Alcool - 121 96 66 10
Dissulfeto de Carbono - 20 672 66 2
Tetracloreto de Carbono - 20 168 66 1
Gas de Cloro ( seco ) - 100 120 68 -
Clorobenzeno - 20 720 66 10
Clorobutadieno - - 20 48 66 5
Cloroforme - 20 168 66 11
Ácido Clorosulfônico - 20 168 68 52
Óleo de Semente de Algodão - 150 672 66 2
Ácido Cresilico - 150 672 66 25
Óleo Cru - 150 672 66 3
Ciclohexano - 20 168 66 4
Cilcohexano - 20 240 68 0,6
Ciclohexanona - 20 120 68 71
Ciclohexanona - 20 240 68 271
Óleo de Silicone DC 200 - 175 672 66 - 2
Dibutil Ftalato ( DBP ) - 121 120 68 20
Dibutil Sebacato - 121 96 68 20
Diesel Combustível - 23 70 66 3
Diesel Combustível - 23 70 69,5 3
Di - Isobutileno - 20 168 66 0,8
Di – Isobutil Cetona - 20 240 68 175
Dimetil Ftalato - 20 240 68 8
Dioctil Ftalato - 150 336 66 9
Lubrificante Automot. Esso 20W50 - 150 672 69,5 0,8
Lubrificante p/ Aviação nº 100 - 70 168 66 0
Óleo de Transmissão Fluido tipo A - 150 960 66 4
Etanol - 20 672 66 6
Eter Etílico - 20 72 66 97
Etileno Glicol + Água Destilada 50 + 50 150 672 66 8
2 – Etil - Hexanol - 121 120 68 8
Formaldeido 37 20 168 66 0,7
Ácido Fórmico - 70 168 68 83
Furfural - 70 672 66 86
Furfural - 121 672 66 120
Gasolina Shell Seper - 20 672 66 4
Lubrificantes para geradores - 175 168 66 4
Fluido de Freio - 70 336 66 56
Glicerina - 121 120 68 1
Graxa Lubrificante nº 120 - 100 504 66 2
n - Hexano - 20 504 66 1
Ácido Hidrocloridrico 37 20 168 69,5 1
Ácido Hidrocloridrico Concentrado 20 720 66 3
Peróxido de Hidrogênio 90 20 168 66 0
Isoamil Alcool - 150 2880 68 25
Isobutil Alcool - 20 504 66 1
Isoocano - 20 504 68 2
Metanol - 23 1680 69,5 2
Metanol + Isooctano 50 + 50 60 24 68 42
Metil AcetatoS - 20 168 68 180
Metileno Clorado - 20 168 69,5 16
Metil Etil Cetona ( MEK ) - 20 168 68 Dissolveu
Tipo de FLUIDO que terá Contato com
o FLUORELASTÔMERO
Concentração
da Mistura
%
Temperatura
do Fluido
ºC
Duração do
Ensaio
Horas
Teor de Fluor
do Polimero
Indicado %
Inchamento
Pós – Ensaio
%
MEK + Tolueno 50 + 50 23 72 69,5 87
Óleo Mineral - 100 168 66 2
Nafta - 70 672 66 7
Ácido Nítrico 70 70 168 69,5 8
Nitrobenzeno - 20 240 68 15
Octanol - 20 840 66 0,7
Oleo de Oliva - 20 168 66 4
Percloretileno - 70 333 66 8
Fenol - 100 72 69,5 1
Hidróxido de Potácio Saturado 100 168 66 3
Permaganato de Potácio 30 70 120 66 28
Propanol - 70 96 68 6
Piriddina - 20 168 66 120
Óleo Shell Rotella T 15 W 40 - 150 168 66 0,3
Óleo Diesel - 150 168 68 0,6
Shell Spirax EP 90 - 150 168 69,5 1
Shell Super Oil Aditivado STP - 150 336 68 1
Shell Tellus 33 - 70 672 66 0,6
Shell Turbina nº 307 - 200 72 68 16
Óleo Sintético de Motor SAE10W40 - 175 168 68 4
Hidróxido de Sódio 50 70 336 68 - 7
Hipoclorito de Sódio 5 70 672 66 24
Tiosulfato de Sódio - 50 168 68 0,5
Óleo de Soja Natural - 121 168 68 0,4
Vapor D’água
Saturado
162
168 66 6
69,5 1
1000
66 - 2
68 4
205 336 69,5 2
Monomero de Estireno - 20 168 68 6
Ácido Sulfúrico
20 100 72 69,5 - 2
60 70 672 66 0,5
95 20 336 66 0,5
Saturado 150 240 68 43
Tetracloroetano - 20 500 66 3
Tetracloroetileno - 20 336 68 2
Tolueno - 70 168 68 13
Tolueno - 70 168 69,5 4
Tributil Fosfato - 100 168 66 380
Tricloroetano - 20 168 66 3
Tricloroetileno - 20 336 68 6
Vinil Acetileno - - 20 168 66 7
Água - 70 4300 66 3
Água - 100 720 66 2
Água - 170 192 66 4
Água + 1% de Óleo Solúvel - 90 100 66 5
Xileno - 70 672 66 18
A tabela 8 (acima) apresenta alguns resultados de resistência química mostrados
através do índice de inchamento ocorrido em corpos de prova fabricados à partir de
compostos em fluorelastômeros e submetidos às condições de temperatura e tempo
específicos (ensaios em laboratório). Estes resultados servem apenas de orientação
como ponto de partida para escolha da família de borracha fluorada, baseando no teor
de flúor (66%; 68% e 69,5% de flúor). Assim torna-se imprescindível um estreito
contato com o corpo técnico do fornecedor do elastômero fluorado para informações
suplementares, e ainda desenvolver testes simulando as condições de trabalho em que a
peça desempenhará suas funções operacionais.
Como observação, vale lembrar que fluidos altamente polares como cetonas e
ésteres oferecem intenso ataque químicos aos elastômeros fluorados; estes fluidos são
considerados como solventes para esta categoria de elastômeros. As aminas também
causam degradação em fluorelastômeros, porém, em condições diferentes das cetonas e
ésteres. Normalmente as aminas reagem com a cadeia polimérica dos elastômeros
fluorados resultando em um enrijecimento, principalmente no artefato vulcanizado, o
que reduz o alongamento e eleva a dureza.
A Tabela 9 a seguir apresenta algumas referencias como orientações de
formulações onde são baseadas na categoria de Dipolímero e Terpolímero,
considerando teor de flúor em 66%, 68%, 69,5% e os tipos contendo aditivos que
permitem a vulcanização por peróxidos, sendo que estes últimos oferecem melhor
resistência a baixas temperaturas. Algumas propriedades técnicas respectivas, também
são vistas pela Tabela 9.
Tabela 9 – Formulações Orientativas como Referência Ilustrativa
Matérias Primas PHR PHR PHR PHR PHR
Fluorelastomero Dipolímero 66% flúor, Viscosidade Mooney = 42, Cura por Bisfenol 100 - - - -
Fluorelastômero Terpolímero 68% flúor, Viscosidade Mooney = 74 Cura por Diamina - 100 - - -
Fluorelastômero Terpolímero 69,5% flúor Viscosidade Mooney = 60 Cura por Bisfenol - - 100 - -
Fluorelastômero Terpolímero 67 % flúor Viscosidade Mooney = 90 Cura por Peróxido - - - 100 -
Fluorelastômero Terpolimero 66,5 % flúor Viscosidade Mooney = 70 Cura por Peróxido - - - - 100
Óxido e Magnésio de Baixa Atividade - 15 - - -
Óxido de Magnésio de Alta Atividade 3 - 3 - -
Óxido de Zinco 99,5% Ativo - - 3 3
Negro de Fumo N - 990 30 20 30 30 30
Cera de Carnauba 1 1 1 1 1
Hidróxido de Cálcio 6 - 6 - -
Diamina Diak nº- 3 ( Diak = marca registrada DuPont ) - 3 - - -
Peróxido = ( 2,5 – Dimetil – 2,5 – bis – ( t – butil – peróxido ) Hexano, 45% ativo - - - 4 3
TAIC = Trialil Isocianurato - - - 2 1
Viscosidade Mooney do Composto ML 1 + 10 a 121°C 80 - - 86 83
Corpo de Prova Vulcanizado 10 minutos a 175°C, Pós – Curado 24 horas a 230°C OK - OK OK OK
Corpo de Prova Vulcanizado 15 minutos a 175°C, Pós – Curado 24 horas a 200°C - OK - - -
Propriedades Originais
Dureza ( Shore A ) 75 75 77 75 76
Módulo a 100% ( Mpa ) 6,5 4 6 6 7,5
Alongamento à Ruptura ( % ) 200 350 250 220 185
Tensão de Ruptura ( Mpa ) 13 15 15 20 18,5
Deformação Permanente à Compressão
Método B – O-Rings 70 horas a 23ºC ( % ) 6 - - 17 14
Método B – O-Rings 70 horas a 230°C ( % ) 37 - - - -
Método B 70 horas a 120ºC ( % ) - 27 - - -
Método B 22 horas a 230ºC ( % ) - 93 - - -
Método B – O-Rings 70 horas a 150°C ( % ) - - 15 - 24
Método B – O-Rings 70 horas a 200°C ( % ) - - 30 50 50
Propriedades após Envelhecimento 70 horas a 230°C
Dureza ( Shore A ) 80 - 76 76 -
Módulo a 100% ( Mpa ) 7 - 6 8,5 -
Alongamento à Ruptura ( % ) 170 - 205 180 -
Tensão de Ruptura ( Mpa ) 14 - 14,5 21 -
Propriedades após Envelhecimento 20 dias a 260°C
Dureza ( Shore A ) - 83 - - -
Módulo a 100 % ( Mpa ) - 2,5 - - -
Alongamentos à Ruptura ( % ) - 400 - - -
Tensão de Ruptura ( Mpa ) - 4 - - -
Propriedades após Envelhecimento 70 horas a 200°C
Dureza ( Shore A ) 78 - - 76 78
Módulo a 100% ( Mpa ) 7 - - 5,5 8,7
Alongamento à Ruptura ( % ) 198 - - 225 153
Tensão de Ruptura ( Mpa ) 14 - - 20 16,5
Propriedades após Envelhecimento 168 horas a 200°C
Dureza ( Shore A ) 76 - - 77 77
Módulo a 100% ( Mpa ) 7 - - 6,2 8,5
Alongamento à Ruptura ( % ) 185 - - 205 170
Tensão de Ruptura ( Mpa ) 13,5 - - 19,5 19
Inchamento após Imersão em Fluidos de Referência
Fuel “B” Durante 7 dias a 24°C ( Fuel “B” = 70% Isooctano + 30% Tolueno ) - 1 - - -
Benzeno Durante 21 dias a 150°C - 15 - - -
MEK Durante 7 dias a 24° C - 315 - - -
Fuel “C” Durante 168 horas a 23°C ( Fuel “C” = 50% Isooctano + 50% Tolueno ) - - - 5 6
Fuel “C” 85% + Metanol 15% Durante 168 horas a 23°C - - 9 - 17
Fuel “C” 15% + Metanol 85% Durante 168 horas a 23°C ( % ) - - - - 15
Propriedades em Baixas Temperaturas
Temperatura de Quebra Vítrea ( ºC ) - - 49 - - 46 -53
Temperatura de Retração a 10% = TR 10 ( ºC ) - - 17 - - - 22
Temperatura de Transição Vítrea DSC ( ºC ) - - - 8 - 15 - 20
Referências bibliográficas
L.E.Crenshaw and D.L.Tabb – E.I.DuPont de Nemours & Co., Inc. Wilmington,
Delaware 19898 - The Vanderbilt Rubber Handbook, thirteenth edition 1990, p. 211 to
222
D.C.England, R.E.Uschold, H. Starkweather, and R. Pariser, Proceeding of the Robert
A. Welch, Conferences on Chemical Research XXVI, Synthetic Polymers, Houston,
Texas (nov. 1982)
R.E.Uschold, Polymers J.Jpn 17, 253 (1985)
G.J.Welch and R.L.Miller, J.Polymers Sci Polim. Phys Ed. 14, 1683 (1974)
D.Apotheker, J.B.Finlay, P.J. Krusik, and A.L.Logothetis, Rubber Chem. Techin. 55,
1004 (1982)
W.W.Schmiegel and A.L. Logothetis, ACS Symposium Series nº 260, Polymers for
Fibers and Elastomers 10, 159 (1984)
J.R. Cooper, High Polymers, vol. XXIII, Polymer Chemistry of Synthetic Elastomers, p
275, Wiley Interscience N.Y. 1968
M.E.Conroy, F.J.Honn, L.E. Robb, and D.E. Wolf, Rubber Age 77,865 (1955)
W.W.Jackson and D.Hale, Rubber Age 77,865 (1955)
A.L.Dittman, A.J. Passino, and J.M.Wrightson, U.S. Pat. 2,689,241 (1954) to
M.W.Kellogg (CA 49,1168 a )
J.S. Rugg and D.S. Rexford, Rubber Age 82,102 (1957)
D.R. Rexford, U.S. Pat. 3,051,677 (1962) to DuPont
J.R.Pailthorp and H.E.Schroeder, U.S. Pat. 2,968,649 (1961) to DuPont (CA 55, 13894
g)
D.Apotherker and P.J.Krusic, U.S. Pat. 4,035,565 (1977) to DuPont (CA, 193894 f);
D.Apotheker and P.J.Krusic, U.S. Pat. 4,214,060 (1980) to DuPont (CA 93,187547 u)
M. Oka and M. Tatemoto, Contemporary Topics in Polymer Science Vol. 4, p. 763,
Plenum Press, N.Y. (1984)
M. Takemoto and T. Nagakawa, U.S. Pat. 4,158,678 (1979) to Daikin ( CA 88, 137374
m ); M. Takemoto and S. Morita, U.S. Pat. 4,362,678 (1982) to Daikin (CA 93,27435 c)
1980
D.S. Ogunniyi, Prog. Rubber Techinology 5,16 (1987)
J.F. Smith, Rubber World 142, 103 ( 1960 ); J.F. Smith and G.L.Perkins, J. Appl.
Polym. Sci 5,560 (1961)
J.F. Smith, J. Polimers, Sci., Part A – 2, 10,133 (1972)
A.L. Moran and D.B.Pattison, Rubber Age 103 (1971)
J.B.Finlay, A. Hallenbeck, and J.D. MacLachlan, J.Elastomers Plast. 10,3 (1978)
E.W.Bergstron, Elastomerics 109, nº 10,26 (1977)
Bulletin VT – 250. GLT, “Viton” GLT, DuPont, Wilmington DE
Bulletin VT – 250. GF, “Viton” GF, DuPont, Wilmington DE
Bulletin VT – 440.1, Effect of Oven Postcure Cycles on Vulcanizate Properties,
DuPont, Wilmington DE
A.W.Fogiel, J. Polymers Sci 53,333 (1975)
D.S. Ogunniyi, Europe Polymers J.23, nº 7,577 (1987)
Viton Fluorelastomers, Selection Guide, a Product of DuPont Elastomers (1996)
Viton Fluorelastomers, Selection Guide , from DuPont Performance Elastomers (2006)
Tecnoflon, Fluorelastomer and Perfluorelastomer Product Guide, Solvay Solex (2006)
Dyneon, High Performance Fluorelastomers, Product Comparison Guide, 3 M
Company (2003)
Daikin DAI-EL, High Performance Fluorelastomers (2007)
Viton, Fluorelastomer, Fluid Resistance Guide, DuPont Elastomers (1977)
Dyneon Fluorelastômero, Informações Gerais, 3 M Company (2002)
Dyneon Fluorelastômeros, Informações de Compostos, 3 M Company (2002)
Dyneon Fluorelastomeros, Informações de Processo, 3 M Company (2002)
Dyneon Fluorelastomeros, Informações sobre Cura 3 M Company (2002)
Dyneon Fluorelastômeros, Adesão de Fluorelastômeros 3 M Company (2002)
Dyneon Fluorelastômeros, Precauções no Manuseio, 3 M, Company (2002)
Dyneon Fluorelastômeros, Tabela de Resistência a Fluidos, 3 M Company (2002)
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