Bruddgrense

Observações feitas durante os ensaios de solubilidade dos CRP, como a flutuação da temperatura das soluções e o próprio comportamento das soluções como as alterações de coloração e ocorrência de floculação, foram consideradas para a realização de análises para avaliar a magnitude da solubilização em função da temperatura, e do tempo de imersão no solvente. Um estudo preliminar foi feito para determinar a influência da temperatura e o do tempo de imersão, sobre a solubilização dos compósitos extrudados.

Amostras do compósito extrudado CBN01 permaneceram imersas no xileno em temperaturas distintas e em diversos períodos de tempo. Um conjunto de amostras foi submetido à solubilidade à 70 ºC por 4, 8, 12, 16 e 24 horas, sendo que para cada tempo de imersão a análise foi feita em triplicata. O ensaio foi repetido para outro conjunto de amostras segundo as mesmas condições. O efeito da elevação da temperatura foi avaliado com a imersão de

três amostras no solvente a 80 ºC por 4 horas. A conclusão do estudo foi que não houve variação significativa no percentual solubilizado, seja em relação ao tempo ou à temperatura. A fração solúvel média e o desvio padrão foram, respectivamente, 50,86 %m e 0.61 %m. Então, para dar prosseguimento à extração das frações solúveis dos CBN, foi adotada a temperatura de 70 ºC e um tempo de imersão de 6 horas.

Após o período de extração, as embalagens (envelopes de tela metálica) contendo as partículas foram introduzidas na estufa, permanecendo 4 horas a 70º C. Em seguida, as embalagens foram colocadas em um dessecador e pouco tempo depois pesadas para determinar a perda de massa. O conteúdo perdido, a fração de material solubilizada, foi comparado ao aumento de massa registrado pelo peso do becker após a evaporação do solvente. A perda de massa das amostras contidas nas embalagens e o aumento de peso do becker apresentaram pouco discrepância. Na Figura 5.26 pode ser observada comparativamente a fração solúvel de cada CBN obtida a partir do diferencial de peso das embalagens.

Figura 5.26 Fração solúvel (%m) dos CBN e BN antes e após a vulcanização. Os parâmetros de processo e de composição do CBN01 foram tomados como padrão para a análise da fração solúvel dos extrudados. A fração solúvel

do CBN01 foi de 51 %m, e o esforço da extrusora para processar esta amostra foi medido em termos de amperagem, e correspondeu a 38 A. Observando os resultados obtidos da fração solúvel, a temperatura é a variável que exerceu maior efeito no aumento da fração solúvel. Todas as amostras processadas em perfil térmico inferior ao padrão, que foram as amostras CBN04, CBN08 e CBN10, apresentaram menor fração de solúveis. Diferentemente dos CRP, o aumento da velocidade de rotação das roscas não resultou em aumento da fração solúvel quando são comparados o CBN01 com o CBN02, que foi processada a 550 rpm. Ambas apresentaram percentual solúvel de 51%, embora tenha sido registrado um aumento de 1,0 Ampère no processamento do CBN02. Deve-se ressaltar que os CRP eram oriundos de pneus para caminhões de cargas, logo compostos mais duros que os CBN que são de carros de passeio, e de um composto mais macio. Isto pode ser observado nas frações solúveis que foram muito maiores para os CBN do que nos CRP.

O CBN04, cujo perfil de térmico na extrusora era 50 ºC menor que o perfil padrão, apresentou fração solúvel 23,5% inferior ao CBN01, e aumento de 4 A em relação a este, indicando a forte influência que a temperatura tem sobre a desvulcanização, e também possivelmente degradação, dos compostos de borracha. Já o CBN10, extrudado a partir de um perfil térmico também 50 ºC menor que o padrão, mas a 550 rpm, apresentou redução de 8,5% em relação ao CBN01, e aumento de 7 unidades na amperagem. O aumento da taxa de alimentação, de 10 kg/h para 20 kg/h, provocou aumento do esforço da máquina, aumentando a variação de amperagem em 13 A na CBN09, 7 unidades superior ao CBN01. Todavia, esse aumento da taxa de alimentação e da amperagem do motor, não resultou em maior fração solúvel.

Amostras do CBN09 foram coletadas em dois momentos distintos: como as demais, no período intermediário à extrusão com fração solúvel de 46,2 %m, e mais próximo ao final da extrusão com 49,3 %m. Logo, a ERDCI em um perfil térmico maior resultou em uma maior fração de solúveis, e provavelmente maior ruptura de ligações, com menor esforço da máquina para uma rotação de 350 rpm e taxa de alimentação de 10 kg/h.

As características das matérias-primas constituintes dos CBN extrudados foram avaliadas quanto à sua influência no teor de solúveis. A granulometria das amostras CBN03, CBN11 e CBN13 mostrados na Tabela 4.2, tinham partículas de CBN com menor granulometria, e a fração solúvel obtida para cada um deles foi, respectivamente, de 47,9 %m, 49,3 %m e 50,1 %m. Com relação à amperagem do motor da extrusora, essas amostras superam a CBN01 em no máximo 2,0 A. Todos estes compósitos com menor tamanho de partículas foram extrudados conforme o compósito padrão CBN01, e continham 15 phr de PP com IF 1,85 g/10min. O CBN12, extrudado segundo as mesmas condições, possuía a mesma granulometria padrão, porém suas partículas sofreram uma quantidade maior de moagens, ou seja, foram mais mastigadas. Todavia, a despeito da maior área superficial destas partículas que foram mais mastigadas no moinho, o percentual de solúveis foi de 50,5 %m.

Com relação ao tipo de termoplásticos acrescido às partículas CBN, há indícios de que a ramificação e, portanto, menor temperatura de fusão do LDPE, pouco influenciou na desvulcanização. Nos CBN contendo PP ou HDPE foi observada maior fração solúvel para condições comparáveis de processo, enquanto que para o LDPE, mesmo em condições de processo mais severas, as frações solúveis são inferiores. O CBN06, compósito contendo HDPE e o CBN07, que contém LDPE, apresentaram 51% e 46,7% de solúveis, necessitando um esforço do motor equivalente a 9 A e 8 A, respectivamente, enquanto que o CBN01 que continha PP a amperagem do motor foi de 6A. O CBN08 continha LDPE, mas seu baixo percentual de solúveis foi creditado ao perfil térmico segundo, o qual ele foi processado, que era 50ºC inferior ao padrão em todas as zonas da extrusora, consumindo 10 A.

A maior fração solúvel dentre todos os compósitos extrudados foi obtida para o compósito CBN05, 55 %m. Essa amostra foi obtida a partir da extrusão apenas de partículas de borracha - não há material termoplástico na formulação. A amperagem superou o material padrão em uma unidade. Esse compósito foi extrudado sem a presença de termoplásticos na mistura, e sob as condições de processo definidas como padrão. Esse resultado indica que a

presença de termoplástico como agente transferidor de tensão pode não ser necessária, haja vista o teor de solúveis desta amostra em relação à amostra CBN01 que apresentou fração solúvel de cerca 51 %m.

5.3.4 Caracterização da Fração Solúvel Total dos Compósitos de Borracha