Vulcanização de borracha: tudo sobre o processo

A vulcanização de borracha é um processo químico que permite que o material inicial seja colocado em contato com uma alta temperatura e a sua composição seja alterada – e foi descoberto acidentalmente em 1839 por Charles Goodyear quando o mesmo derramou uma mistura de látex e enxofre sobre um fogão quente. O resultado foi uma massa que não derreteu e se mostrou muito mais resistente do que a forma anteriormente conhecida até então. 

O látex é extraído de algumas espécies de árvores como a seringueira e impulsionou o desenvolvimento por trás deste material inicial, principalmente pela ampla gama de utilização da borracha. A vulcanização permite a otimização das propriedades da borracha, sendo utilizada inclusive em ambientes industriais e que necessitam de mais capacidades. 

Quer saber mais sobre a vulcanização da borracha e os detalhes deste processo? Continue acompanhando a nossa publicação! 

O processo de vulcanização de borracha

Apesar de ter sido creditada a Charles Goodyear pela descoberta quase acidental da borracha, o povo da civilização Olmeca que viveu no sul do México num período que vai de 1800 AC a 150 AC já utilizava a borracha natural misturada ao enxofre, utilizando também um processo semelhante a vulcanização. Um fato interessante é que a palavra “Olmeca” significa na linguagem Azteca “o povo da borracha”. 

A descoberta do processo de vulcanização de borracha não foi totalmente acidental por Goodyear. Este já estava buscando uma forma de melhorar as propriedades do látex natural já que este não é considerado muito resistente às variações de temperatura: 

• Quando em contato com o frio se torna dura e quebradiça;
  
• Quando em contato com algo quente, se torna mole e gosmenta;
  
• E possuindo outras limitações como a baixa resistência ao calor e a alguma forma de tração mecânica.

Goodyear então começou a misturar borracha com variações de volume de enxofre e então que acidentalmente deixou cair a mistura no forno. Ao isso acontecer, percebeu que a borracha não derreteu e sim queimou um pouco. A percepção de Goodyear da adição de enxofre a borracha a torna mais resistente e o aquecimento auxilia no processo químico para obtenção da borracha como conhecemos hoje. 

Sendo assim, a vulcanização de borracha foi determinada como o processo de se adicionar de 2% a 30% de enxofre a borracha juntamente com o aquecimento da mistura como um todo. Também foi determinado por Goodyear a presença de algum catalisador da mistura para auxiliar na formação de um polímero tridimensional de enxofre que serve de ponto entre as cadeias de elementos. 

A variação no percentual de enxofre

O percentual de enxofre que é misturado com o látex pode variar de 1,5% e chega até a 30%, de acordo o material final que se quer obter. Quanto maior a quantidade de enxofre, maior será a dureza da borracha obtida e menor a sua elasticidade. 

• As borrachas utilizadas de um modo geral tem de 2% até 10% de enxofre;
  
• Nas borrachas utilizadas nos pneus esse percentual varia de 1,5% até 5%;
  
• Pode chegar a 30% nas borrachas utilizadas em revestimentos que protegem máquinas e aparelhos industriais.

Um dos pontos importantes é a variação de agentes utilizados além do enxofre para que seja realizado o processo de vulcanização de borracha sintética. 

Os tipos de vulcanização

A evolução tecnológica em conjunto com a química também impulsiona o desenvolvimento de novos processos para a criação de borrachas sintéticas, permitindo que haja variações inclusive no grau de saturação para impactos na cadeia hidrocarbonada. Estas variações permitem a criação de borrachas com outros tipos de agentes de vulcanização, tendo como exemplo a borracha de silicone. 

A vulcanização utilizando o enxofre

Como sendo o primeiro agente de vulcanização utilizado para melhorar as características da borracha natural, o enxofre também é um dos mais utilizados nas borrachas em geral. Num nível molecular, os átomos de enxofre atacam as ligações duplas entre os carbonos da borracha natural e estabelecem ligações do tipo covalente, pontes para os átomos de enxofre. Esta nova ligação forma uma espécie de rede tridimensional entre as moléculas da borracha vulcanizada. 

Este fenômeno químico se traduz em um resultado físico. Antes da mistura do enxofre com a borracha natural, as moléculas da borracha podiam se mover e deslocar livremente pelo espaço – e tem ainda mais facilidade com o aumento da temperatura. Caso a borracha for deformada, esta deformação permanecerá mesmo se a força que causou a deformação já tiver parado. 

Com o processo de vulcanização com o enxofre, as suas moléculas impedem o livre movimento das moléculas de borracha e permite que o emaranhado de moléculas possam se deformar e mover-se, mas retornando ao seu estado inicial e ocupando as posições iniciais. Em termos técnicos, após esse processo a borracha passa de um estado plástico para um estado elástico, sendo uma importante característica para a utilização e diversos ambientes. 

A vulcanização com óxidos metálicos

Este tipo de vulcanização utiliza óxidos metálicos como o óxido de zinco e óxido de magnésio que então reage com o halogênio e permite que haja uma reação para formar o halogeneto de zinco e o oxigênio, o que então estabelecerá as pontes entre os átomos de carbono. A força de ligação entre os átomos de carbono e oxigênio é considerada alta e até superior a ligação entre os átomos de carbono com enxofre. 

Esta característica explica a alta resistência da borracha de policloropreno enquanto ao seu envelhecimento quando é comparada a outros tipos de borracha. Também permite que se crie borrachas específicas para algumas aplicações e promova ainda mais o desenvolvimento tecnológico em volta deste material. 

A vulcanização com peróxidos orgânicos

Já a vulcanização com os peróxidos orgânicos permite que sejam utilizadas borrachas consideradas como saturadas ou que não possuem um grupo reativo e que seja capaz de formas reticulações. Diferente dos outros tipos de vulcanização de borracha, quando se utiliza um peróxido ele não entra na cadeia mas sim produz radicais livres que formam ligações entre os carbonos, criando cadeias adjacentes ao polímero e que restringe o movimento das suas moléculas. 

Este tipo de vulcanização permite vantagens frente ao processo tradicional com enxofre que são uma maior simplicidade na sua formulação e melhores propriedades como resistência ao envelhecimento por calor, melhor resistência a compressão até em altas temperaturas e uma boa flexibilidade em baixas temperaturas de utilização. 

Um ponto importante é a sensibilidade dos vulcanizados com peróxidos aos óleos e a necessidade de um tratamento após a vulcanização para que sejam estabilizados as características a este tipo de processo. 

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