26/12/2010

Vulcanização transforma elastômero em termofixo



  • Os polímeros lineares são aqueles em que as unidades (mero) estão unidas ponta a ponta em cadeias únicas. Essas longas cadeias são flexíveis (como se fossem um colar de pequenas esferas interligadas por um fio), onde cada esfera representa uma unidade de mero. Nos polímeros lineares, podem existir grandes quantidades de ligações de van der Waals entre as cadeias. (Callister, 2000). Alguns dos polímeros comuns que se formam como estruturas lineares são: o polietileno, o poliestireno, o náilon e os fluorocarbonos.
  • Os elastômeros são redes lineares de polímeros unidos através de ligações cruzadas e a força resistente às deformações é proporcional ao número de redes de polímeros por unidade de volume. Nos polímeros com ligações cruzadas, as cadeias lineares adjacentes estão unidas umas às outras em várias posições através de ligações covalentes.
  • O processo de formação de ligações cruzadas é atingido ou durante a síntese do polímero ou através de uma reação química não-reversível que é realizada geralmente a uma temperatura elevada. Com freqüência, essa formação é obtida através de átomos (ou moléculas) aditivos que estão ligados covalentemente às cadeias. Muitos materiais elásticos com características de borracha apresentam ligações cruzadas; nas borrachas, isso é conhecido como vulcanização. (Pinheiro, 2001)
  • A vulcanização é o processo químico capaz de produzir união entre as redes, inserindo ligações cruzadas na cadeia polimérica. Quando o enxofre é o agente vulcanizante, uma ligação cruzada consiste de um ou mais átomos de enxofre. Na vulcanização, a reação química transforma os materiais poliméricos em cadeia tridimensional através de cadeias independentes. Esse processo requer adição de calor e enxofre, com isso, a borracha adquire resistência mecânica através do aumento do seu módulo de elasticidade, de sua dureza, de sua resistência à fadiga e abrasão.
  • Em 1841, Charles Goodyear patenteou a vulcanização depois de descobrir que aquecendo um composto de borracha e enxofre, obtinham-se produtos com propriedades notavelmente superiores às da borracha original.
  • Conhecido como crosslinks (elos cruzados), esse processo forma um composto que converte o elastômero em termorrígido através de pontes de enxofre do tipo mono, di ou polissulfrídricas combinando o enxofre ao carbono presente na borracha.
  • O grande segredo do processo de produção de preservativos é a vulcanização, ou seja, uma reação química que aumenta a resistência da borracha sem fazê-la perder a elasticidade. Aliás, se a vulcanização não existisse, com certeza não existiriam camisinhas ultra-elásticas como as que conhecemos da mesma forma que não existiriam solas de sapato flexíveis, bolinhas de tênis e pneus. Com a borracha vulcanizada, o processo é simples: basta colocá-la em um molde de vidro e fazê-la secar. "Os grandes segredos da produção de preservativos são a formulação do composto de látex (matéria-prima da borracha) e a distribuição homogênea nos moldes", diz o engenheiro químico Walter Spinardi Junior, da Johnson & Johnson.
  • A maioria dos polímeros com ligações cruzadas e em rede, entre eles as borrachas vulcanizadas, os epóxis e as resinas fenolíticas são do tipo termofixo. (Callister, 2000)



Charles Goodyear - Inventor da Vulcanização


Referências Bibliográficas:
Callister, Willian – Ciência e Engenharia de Materiais, LTC – 5ª edição, 2000
Pinheiro, Eduardo – Modelos Numéricos Aplicados à Vulcanização de Pneus – Dissertação (Mestrado) – USP, 2001
Revista Mundo Estranho – Editora Abril.

18/12/2010

PROCESSOS DE PRODUÇÃO DO ALUMÍNIO - PARTE 2

Laminação a Frio

Realiza-se a temperaturas bem inferiores às de recristalização do alumínio. A matéria-prima é oriunda da laminação a quente. A laminação a frio é executada, geralmente, em laminadores quádruplos, reversíveis ou não, sendo este último mais empregado. O número de passes depende da espessura inicial da matéria-prima, da espessura final, da liga e da têmpera do produto desejado. Os laminadores estão dimensionados para reduções de seções entre 30% e 70% por passe, dependendo, também, das características do material em questão. Laminadores mais sofisticados possuem sistemas computadorizados de controle de espessura e de planicidade. Na laminação a frio utilizam-se dois recursos: tensões avante e tensões a ré.
Ambas aliviam o esforço de compressão exercido pelos cilindros ou aumentam a capacidade de redução por passe. Estes recursos são também responsáveis pela redução da espessura no caso de laminação de folhas finas, em que os cilindros de laminação estão em contato e praticamente sem abertura perceptível.

Figura 1
Processo de laminação a frio do alumínio

A deformação a frio confere encruamento ao alumínio. Aumenta os limites de resistência à tração e ao escoamento, com diminuição do alongamento. Esse procedimento produz um metal com bom acabamento superficial e preciso controle dimensional. 
Os produtos laminados de alumínio são utilizados em todas as operações metalúrgicas usuais de chapas, incluindo aquelas que exigem do metal de excepcional ductilidade, como é o caso de processos como estampagem, extrusão por impacto, perfilação (roletagem), etc. Recozimentos intermediários podem ser realizados para amolecimento (recristalização) e para facilitar posterior laminação ou determinar têmperas específicas. Os produtos laminados a frio mais finos (folhas), com espessura de até 0, 005 mm, são produzidos em laminadores específicos, que concebem o processo de laminação de folhas dupladas com lubrificação entre elas.
Figura 2
Processo de laminação contínua

Outro processo atualmente muito utilizado é o de laminação contínua que elimina a etapa de laminação a quente. O alumínio é solidificado entre dois cilindros refrigerados internamente por água, que giram em torno de seus eixos, produzindo uma chapa com seção retangular e espessura aproximada de 6 mm. Posteriormente, esta chapa é enrolada, obtendo-se assim um produto similar àquele obtido por laminação a quente. Porém, este produto apresentará uma estrutura bruta de fusão bastante refinada, dada a alta eficiência do refinador de grão utilizado no vazamento.

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