2.3 Conhecimento científico

2.3.1 Indústria da borracha

Apesar da indústria em questão dizer respeito à indústria corticeira, o processo produtivo associado a este estudo, em tudo se assemelha ao que acontece na indústria da borracha, desde o processo mecânico até aos produtos utilizados, tais como as borrachas e os produtos químicos.

A exposição ocupacional na indústria da borracha é muito complexa. É usada uma larga diversidade de compostos e são formados compostos adicionais em diferentes processos. É utilizada uma grande variedade de elastómeros naturais e sintéticos bem como aditivos para que se criem as propriedades necessárias do produto final de borracha. Os produtos químicos utilizados durante este tipo de processos vão sendo alterados ao longo do tempo e variam muito dependendo do setor em questão (pneus, produtos gerais de borracha, etc…). Os ingredientes deste tipo de processo passam por: agentes vulcanizantes (por exemplo, enxofre elementar, dissulfuretos orgânicos, peróxidos, …), aceleradores de vulcanização (sulfenamidas, tiazoles, guanidinas, sulfuretos de tiuram, ditiocarbamatos, ditiofosfatos, xantatos, aminas de aldeído, amina isoftalato, tiazolidina tiona e aceleradores mistos, como por exemplo, isopropilxantato de zinco e etileno tioureia, …), ativadores de vulcanização (óxido de zinco, óxido de magnésio, óxido de chumbo,

…), retardadores e inibidores da vulcanização (ácido benzoico, ácido salicílico, anidrido ftálico, N-nitrosodifenilamina (NDPA), N-(ciclohexiltio)ftalimida, …), antidegradantes, antioxidantes (fenólicos, fosfitos, tioésteres, aminas, …), antiozonantes (parafenilenodiaminas, …), agentes anti

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http://www.act.gov.pt/(pt-PT)/crc/PublicacoesElectronicas/Documents/Guia%20para%20micro,%20pequenas%20e%20m%C3%A9dias%20e mpresas.PDF (consultado a 12/01/2018)

reversíveis (carboxilatos de zinco, derivados de tiofosforilo, agentes de acoplamento de silano, acelerador de sulfenimida, …), plastificantes (produtos petrolíferos, tais como ceras de petróleo e óleos minerais, …), agentes peptídicos, agentes de expansão, agentes de ligação e pigmentos (Holmberg & Sjöström, 1980).

Todos os compostos que são adicionados à mistura têm a sua função e são adicionados em quantidades inferiores à quantidade de borracha de forma a melhorar as suas propriedades e torná-la num produto final que possa ser comercializado. Os produtos químicos da borracha são adicionados para auxiliar o processo, promover a ligação de todos os componentes e fornecer longevidade ao produto final. No que diz respeito à vulcanização, esta aumenta a resistência e proporciona a deformação. O processo mais utilizado é por aquecimento com enxofre elementar (vulcanização). Os aceleradores são classificados como produtos químicos adicionados a um composto de borracha para aumentar a velocidade de vulcanização e permitir que a mesma prossiga a baixa temperatura e com maior eficiência. Um acelerador também diminui a quantidade de enxofre necessária para a vulcanização e, assim, melhora as propriedades envelhecidas dos vulcanizados de borracha. Os auxiliares de processo, prestam auxílio no fluxo durante as operações de mistura e calandragem. Os agentes anti degradantes protegem o produto contra calor, oxigénio, ozono e flexão repetida.

A vulcanização foi relatada pela primeira vez em 1839 e a anilina foi o primeiro composto orgânico encontrado e que foi capaz de acelerar a reação do enxofre com a borracha natural. Este processo diz respeito a um método de reticulação das moléculas individuais de borracha que são uma rede tridimensional de cadeias interconectadas, através de ligações cruzadas (de enxofre), tal como apresentado na Figura 7.

Figura 7. Processo de vulcanização da borracha.

Fonte: A. Y. Coran, “Vulcanization,” in Science and Technology of Rubber, 2nd ed., Nova Iorque: Academic Press, 1994.

O agente de ligação cruzada mais usado e mais económico é o enxofre, porém, este pode ser substituído por peróxidos. A utilização do enxofre neste processo permite que o produto final fique bastante forte e com uma excelente resistência. No caso de se pretender uma melhor resistência ao calor, deve ser reduzida a quantidade de agente de vulcanização e aumentar a quantidade de acelerador, de forma a que as reações ocorram rapidamente, sem que se atinjam elevadas temperaturas, e a que o produto final não fique danificado. A química da vulcanização

de enxofre acelerada é muito complexa uma vez que várias reações químicas começam ao mesmo tempo, cada uma com a sua própria velocidade. A estrutura das ligações cruzadas depende da natureza da borracha utilizada, da proporção de enxofre para acelerador e da temperatura de vulcanização. Neste tipo de mecanismo podemos ter presente reações radicais como iónicas, ou até mesmo ambas (Tabela 2).

Tabela 2. Tipo de reação do sistema.

Fonte: A. Y. Coran, “Vulcanization,” in Science and Technology of Rubber, 2nd ed., Nova Iorque: Academic Press, 1994.

TIPO DE MECANISMO SISTEMA DE CURA

Radical

Borracha Natural + CBS + Enxofre Borracha Natural + TMTD + Enxofre

Borracha Natural + TMTD Borracha Natural + Enxofre

Iónico Borracha Natural + TMTD + Enxofre + ZnO + Ácido Esteárico Borracha Natural + TMTD + ZnO

Mistura (Radical + Iónico) Borracha Natural + CBS + Enxofre + ZnO + Ácido Esteárico

Durante a vulcanização ocorrem três tipos de reações: ligação cruzada, dessulfuração e degradação.

Se o agente de vulcanização for o peróxido, este requer alguns procedimentos especiais, nomeadamente uma manipulação com precauções e considerações de composição. O antioxidante padrão para a reticulação de peróxido é o polimerizado 1,2-diidro-2,2,4-trimetilquinoline (Antioxidante T.M.Q.). Os compostos amino, mercapto e hidroxi são usados para ligar polímeros halogenados. No que diz respeito aos aceleradores, estes podem ser classificados como primários (tiazoles e sulfenamidas) e secundários (guanidinas e ditiocarbamatos). O uso de aceleradores secundários aumenta substancialmente a velocidade de vulcanização. Os aceleradores mais comumente utilizados podem passar por: Difenil guanidina (Acel. DPG), 2-2’-Ditiobis(benzotiazole) (MBTS), N-ciclohexil-2-benzotiazole sulfenamida (CBS), Tetrametiltiuram monosulfeto (TMTM), Tetrametiltiuram dissulfeto (TMTD).

A temperatura de vulcanização tem um efeito significativo na estrutura de ligações. As melhores propriedades são obtidas quando o processo é feito na menor temperatura possível, porém, muitas vezes, a temperatura é aumentada para que o processo seja mais rápido, de forma a aumentar a produção. Para evitar queimaduras num processo mais rápido e/ou com temperaturas de processamento e armazenamento prolongado, são adicionados Retardadores ou Inibidores de Pré-vulcanização (PVI).

No documento AVALIAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE CONTAMINANTES QUÍMICOS NO PROCESSO DE AGLOMERAÇÃO DE CORTIÇA COM BORRACHA (páginas 44-47)