Lista de Exercícios 5

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Nome: Raiana Roberta Corrêa 
Matrícula: 17203781 
Disciplina: Processamento de Materiais Poliméricos 
 
1)​ Qual a importância da cura/vulcanização no processamento de um elastômero? 
A cura/vulcanização é importante para o processamento de um elastômero, pois essa 
reação confere as propriedades físicas e químicas necessárias para sua aplicação. 
Essa reação consiste na formação de ligações cruzadas entre as cadeias, formando 
uma estrutura tridimensional rígida que impede que o polímero se deforme 
plasticamente. A resistência adquirida pelo elastômero é proporcional à quantidade 
dessas ligações cruzadas. 
O termo vulcanização é usado quando a reação de reticulação (formação das ligações 
cruzadas) é conduzida com enxofre. Se for usado outro agente de reticulação, o termo 
utilizado é de reticulação ou cura. 
 
2)​ Qual a importância da formulação de um elastômero? 
A formulação de um elastômero é importante para a cura/vulcanização e 
processamento do elastômero. A quantidade e qualidade dos componentes da 
formulação de um elastômero, bem como as condições de processamento, o processo 
de fabricação e o elastômero usado, afetam diretamente as propriedades do produto 
final. Os componentes da formulação são: 
-Elastômeros: borracha bruta (antes de ser curada); 
-Agentes de vulcanização: moléculas menores que promovem a formação de ligações 
cruzadas no elastômero; 
-Aceleradores: aceleram o processo de cura/vulcanização; 
-Ativadores: são responsáveis pela quebra das moléculas dos agentes de 
vulcanização, gerando radicais livres que iniciam a formação de ligações cruzadas; 
-Antioxidantes, estabilizantes: evitam a degradação do polímero durante o seu 
processamento; 
-Cargas: concedem melhores propriedades mecânicas ao elastômero e são usadas 
como enchimento para baratear o produto; 
-Plastificantes, lubrificantes: diminuem o atrito entre o elastômero e o misturador, isto 
é, facilitam o processo de mistura dos elastômeros com os componentes da 
formulação; 
-Retardadores: são moléculas que retardam o início da reação de cura/vulcanização 
para que não ocorra a cura precoce do elastômero. Parte do agente de reticulação irá 
reagir com o retardador. 
3)​ Descreva o que é um sistema de vulcanização e como este funciona? 
O sistema de vulcanização realiza a formação de ligações cruzadas entre as cadeias 
poliméricas devido a adição de enxofre ao elastômero, resultando em reações 
químicas que formam uma rede permanente que dá rigidez ao polímero. A 
vulcanização pode acontecer durante o processo de conformação ou após o processo 
de conformação. 
4) ​Descreva detalhadamente as duas etapas do processamento de um elastômero? 
A primeira etapa de processamento de um elastômero é a etapa de mistura. 
Inicialmente, é feita uma mistura chamada de composto não vulcanizado que consiste 
na mistura do elastômero (borracha bruta) com antioxidante, cargas de reforço, 
plastificantes e retardadores (quando necessário). A segunda etapa é a de 
cura/vulcanização e conformação. O composto não vulcanizado é misturado com o 
sistema de vulcanização, que é constituído pelo agente de vulcanização, ativador e 
acelerador, e assim, ocorre a formação de ligações cruzadas. Finalmente, a peça é 
conformada. Os componentes são misturados em um misturador aberto ou fechado e 
a conformação ocorre pelo tipo de processo escolhido, onde o polímero é moldado em 
sua forma final. A vulcanização pode ocorre durante o processo de conformação ou 
após. 
5)​ Explique as diferenças entre um misturador aberto e um misturador interno na 
composição de um elastômero? Quais as vantagens e desvantagens de ambos? 
O misturador aberto possui dois cilindros, uma câmara, e é utilizado para obtenção do 
composto não vulcanizado. Inicialmente é adicionada a borracha, depois os 
componentes sólidos, e por fim, se houver, os componentes líquidos. Esse misturador 
é capaz de dispersar homogeneamente todos os componentes, é versátil, podendo ser 
contínuo, possui um melhor controle de resfriamento e menor custo. O atrito gerado é 
menor e o polímero não corre o risco de degradar pela quebra das cadeias. Porém, 
apresenta longos ciclos, necessita de um operador experiente durante todo o processo 
de mistura, é suscetível a contaminação por impurezas, e possui dificuldade em 
garantir a uniformidade de mistura para mistura. 
O misturador fechado é usado para realizar a mistura do composto não vulcanizado 
com o sistema de vulcanização. Ele possui dois ou três cilindros, que se encontram 
em uma temperatura acima da temperatura ambiente para facilitar a mistura, 
localizados entre uma distância pequena, onde a borracha e o sistema de 
vulcanização passam, até que ocorra total mistura entre eles. A mistura é causada 
pelo cisalhamento que ocorre entre o material e os cilindros do misturador. O 
misturador fechado possui mínima de dependência do operador e boa 
reprodutibilidade da qualidade de mistura, visto que é um processo programado. Além 
disso, por ser fechado, impede que impurezas entrem em contato com o polímero. 
Possui curtos tempos de mistura e alta produtividade. No entanto, possui maquinário 
mais caro, de manutenção complexa e proporciona um aumento rápido de 
temperatura durante a mistura, que pode gerar a degradação do polímero, visto que o 
atrito e cisalhamento são maiores que no misturador aberto. 
6) ​Qual a importância de se controlar a temperatura durante formulação no misturador 
aberto? 
É importante controlar a temperatura durante a formulação no misturador aberto para 
não ter uma reação de vulcanização precoce, pois se ocorrer, pode atrapalhar a 
conformação do polímero. 
7)​ Explique detalhadamente o processo de conformação via extrusão? Como o 
material é curado/vulcanizado neste processo? 
Inicialmente, a mistura gerada no misturador aberto, juntamente com o sistema de 
vulcanização, é colocada na extrusora. Utiliza-se retardadores para retardar a reação 
de cura/vulcanização para que o material elastomérico não cure/vulcanize totalmente 
dentro da extrusora. No processo de conformação via extrusão o elastômero é 
cisalhado e aquecido pela rosca e cilindro. A rosca possui uma razão de compressão 
maior, comparada as utilizadas no processamento de outros polímeros, e a 
temperatura de processamento é baixa, visto que o cisalhamento é menor. O material 
passa pela matriz, onde é conformado, e por um forno que irá operar em uma 
determinada temperatura para ocorrer a ativação do processo de cura/vulcanização. 
Após isso, ocorre o resfriamento e o corte do material. 
8)​ Explique detalhadamente o processo de conformação via calandragem? Como o 
material é curado/vulcanizado neste processo? 
No processo de calandragem um composto de borracha passa entre dois ou mais 
cilindros que giram em sentidos opostos para criar lâminas de borracha. A borracha 
bruta, com o sistema de vulcanização e um retardador, é colocada em forma de tiras 
entre os cilindros que giram em sentidos contrários. Depois que o polímero é moldado, 
ele é curado em um forno. O processo consiste basicamente na diminuição da 
espessura e aumento do comprimento. 
9) ​Descreva o processo de imersão? Quais artefatos podem ser fabricados através 
deste processo? 
Inicialmente, o molde entra em um banho de ácido para fazer a retirada de impurezas. 
Após isso, ele é enxaguado e imerso em uma solução coagulante que ajuda na união 
das partículas de borracha, que estão em tamanho micrométrico, para tomar o formato 
do molde. Adiante, o molde é imerso no látex que contém o sistema de vulcanização. 
Após isso, ocorre a secagem onde ocorre a formação de uma fina película de borracha 
vulcanizada (vulcanização em estufa) que toma o formato do molde. Por fim, ocorre a 
remoção da peça do molde e a aplicação de talco. 
 
Exemplos de artefatos fabricados por imersão: luvas descartáveis,balões de festa e 
preservativos. 
10)​ Por que os materiais termorrígidos são considerados de fácil conformação e 
processamento? 
Os materiais termorrígidos são considerados de fácil conformação e processamento, 
pois eles são processados de forma simples. Inicialmente, é feita a mistura do 
polímero com o agente de cura, catalisador e os demais componentes. Após isso, 
essa mistura é colocada em um molde e ocorre o fornecimento de calor para que 
aconteça a cura. 
11) ​Compare as técnicas de moldagem por contato e moldagem por pistola. Em quais 
condições você usaria moldagem por contato e em quais condições usaria moldagem 
por pistola? 
Na moldagem por contato, coloca-se coloca o gel coat para facilitar a aderência da 
resina líquida na superfície do molde. Essa resina é misturada e aplicada 
manualmente com o auxílio de um pincel ou rolo em um molde com o formato da peça 
desejada. 
Na moldagem por pistola, faz-se também o uso de gel coat, porém, nesse processo, 
ocorre a alimentação controlada de resina líquida através de uma pistola e feixes de 
reforço (quando houver). O depósito da resina na superfície do molde ocorre de 
maneira controlada pela ação do spray. Nesse processo, é necessário ter uma 
consolidação manual extra, porém é mais fácil e mais rápido do que na moldagem por 
contato. 
Podemos utilizar a moldagem por pistola quando for necessária a obtenção de um 
processo mais ágil e com maior controle. 
12) ​Explique a diferença entre moldagem por compressão a frio e a quente? 
Na moldagem por compressão a frio, o material é moldado pela ação de uma pressão 
que faz o material fluir e preencher o molde. Nesse processo, a cura demora mais 
para acontecer devido a moldagem se dar em temperatura ambiente. Além disso, 
durante a cura, irá ocorrer uma contração do material que será compensada pela 
pressão exercida. Já na moldagem por compressão a quente, o calor faz com que 
ocorra o amolecimento do polímero, para que ele flua com maior facilidade e se ajuste 
ao formato do molde. Nesse processo, a cura ocorre mais rapidamente, e a pressão 
necessária deverá ser maior, pois há um maior encolhimento do polímero. 
13) Quais as diferença entre a moldagem por injeção de termorrígidos e de 
termoplásticos? 
As diferenças são que na injeção de termorrígidos a temperatura no cilindro é menor, 
para evitar cura prematura da resina reativa, o molde é mantido em temperaturas mais 
elevadas, para que haja a cura rápida dentro do molde, e a razão de compressão é 
maior, para evitar o superaquecimento por forças de cisalhamento e a reticulação 
precoce. 
14)​ Descreva detalhadamente a técnica de RTM. 
A moldagem por transferência de resina (RTM) consiste na injeção de uma resina 
líquida dentro de um molde fechado, com o formato da peça, a partir de variações de 
pressões. Em um vaso de pressão tem-se a resina e o agente de cura, e, em outro 
vaso de pressão temos o catalisador. Ambos são bombeados, e fluem da maior 
pressão para a menor. O material entra no molde, e a partir do seu centro, começa a 
fluir até preenchê-lo completamente. A partir do momento em que o molde está 
completamente preenchido, o aumento da pressão interna causa o fechamento da 
válvula de entrada de material para o interior do molde. Essa válvula é calibrada para 
a partir de uma determinada pressão, fechar, que indica que o molde está totalmente 
preenchido. E então a resina é curada (com molde em temperatura ambiente ou 
aquecido) e o molde é aberto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
Materiais de aula da disciplina. 
MASSAROTTO, Marines. ​Obtenção e caracterização de compósitos 
celulares à base de resíduo de sbr proveniente da indústria calçadista​. 
2007. 117 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia e Ciências de 
Materiais, Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2007. Disponível em: 
https://repositorio.ucs.br/xmlui/bitstream/handle/11338/286/Dissertacao%20Mar
ines%20Massarotto.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 30 nov. 2020.