A DESCOBERTA DO PROCESSO DE VULCANIZAÇÃO E A SUA EVOLUÇÃO

A borracha começou a ser utilizada pelos índios americanos, os quais descobriram suas propriedades. Posteriormente, os europeus começaram a fazer uso desse material. Ela era utilizada como impermeabilizante de roupas e também era moldada em forma de argila para produzir uma espécie primitiva de botina, ou em vasilhames flexíveis e seringas. Porém, a utilização desse produto tinha duas grandes desvantagens, era muito difícil de trabalhar com o produto sólido e quando submetido ao calor tornava-se mole e pegajoso, e  quando exposto ao frio tornava-se cada vez mais duros e rígidos, ficando até inflexíveis. Além disso, também desenvolviam odores desagradáveis após um curto período de tempo.

Por conta desses fatores, o uso da borracha não foi tão difundido até 1840, quando Charles Goodyear, nos Estados Unidos, e Thomas Hancock, na Inglaterra, registraram patente do processo de vulcanização, palavra derivada da mitologia romana (Vulcano, Deus do fogo e dos trabalhos com metais), que consiste em adicionar enxofre em quantidades ideais, bem como na temperatura e tempo correto. O enxofre se adiciona às ligações duplas do polímero isopreno, formando ligações entre as cadeias poliméricas, modificando as propriedades químicas e físicas da borracha.

FONTE: Polímeros. http://seja-ead.com.br/2-ensino-medio/ava-ead-em/3-ano/06-qm/aula-ead/29-32.pdf

Porém, esse processo ainda estava longe de ser ideal, pois devido ao desconhecimento do tempo, da temperatura e das quantidades de enxofre adequadas, ocorria a migração do enxofre para a superfície do material e apresentava pouca resistência ao envelhecimento. Então, em 1900, teve outro passo bastante importante para o melhoramento dessa técnica, que foi a descoberta dos aceleradores orgânicos, os quais permitiram o emprego de temperaturas mais baixas e tempo de cura menor, fazendo com que a borracha não ficasse mais exposta a condições extremas, minimizando assim a degradação térmica e oxidativa. Além disso, a quantidade de enxofre pode ser reduzida, sem prejudicar as propriedades físicas do material, bem como diminuiu a ida do enxofre a superfície, lhe conferindo maior resistência ao envelhecimento.

Primeiros compostos orgânicos usados como aceleradores
FONTE: Aspectos históricos da vulcanização
https://www.redalyc.org/pdf/470/47013210.pdf

Posteriormente a Primeira Guerra Mundial, observou-se um grande avanço no meio dos aceleradores químicos. As três principais classes desenvolvidas naquela época ainda hoje são as mais utilizadas. Elas são:

  • Aceleradores baseados em guanidina;
  • Aceleradores baseados em sais metálicos de amônio e ácido ditiocarbânico e
  • Aceleradores baseados no 2-mercaptobenzotiazol.

Outro composto que é inserido durante a vulcanização são os ativadores orgânicos e/ou inorgânicos, que tem como função fazer os aceleradores atingir seu potencial. Os mais utilizados são o óxido de zinco e o óxido de magnésio.

Durante o processo de vulcanização vários fatores alteram as propriedades físicas e químicas do produto final, isso depende do método de vulcanização a ser utilizado, o tipo de elastômero, a presença de aditivos, o tempo e a temperatura de vulcanização. Por essa razão, atualmente, existem diversos tipos de processos e estudos nessa área, que fazem a verificação de como melhorar determinadas propriedades do produto final. Quando ocorre a adição do enxofre, várias reações complexas estão acontecendo, levando assim a diferentes tipos de ligações cruzadas. A densidade e o tipo dessas ligações são partes importantes, devido aos efeitos dominantes sobre as propriedades mecânicas do composto.    

Referências

Aspectos históricos da vulcanização

Introdução à Vulcanização

Influência do método de vulcanização nas propriedades mecânicas e na densidade de ligações cruzadas da borracha natural

Polímeros

Vulcanização da borracha