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RECICLAGEM DA

BORRACHA

Valdemir José Garbim

www.cenne.com.br Página 1

A Reciclagem da Borracha Vulcanizada

Um dos grandes problemas encontrados pelos produtores e transformadores de compostos

e artefatos de borracha, depois de vulcanizados, é o destino dado a estas peças quando terminada a

vida útil a que se destinavam.

Bem conhecemos a preocupação dos órgãos competentes em dar um fim aos pneumáticos,

considerados os grandes vilões, porém preocupações semelhantes devem ser observadas com todo e

qualquer artigo produzido em borracha vulcanizada.

Estamos iniciando a segunda década do terceiro milênio e, conforme informações

comunicadas por levantamento de um censo mundial, conta-se uma população superior a 7,5 bilhões

de pessoas habitando nosso planeta. Em levantamentos estatísticos similares, também se verifica

que numa média mundial existe um veículo de transporte automotor para cada 11 habitantes, sem

considerar diversas conduções alternativas como bicicletas, charretes, etc.

Destas bases podemos verificar que resulta em quase 750 milhões de veículos

movimentando-se diariamente. Certamente, cada um destes é constituído por peças produzidas em

borracha vulcanizada, como pneus, mangueiras, guarnições, vedações, coxins, batentes, suportes,

buchas, correias de transmissão, tapetes, entre outras.

Se nos basearmos somente nos pneumáticos, estimam-se 1,32 bilhões de unidades/ano

produzidas em todo o mundo. Somente no ano de 2005 foram descartados quase 1 bilhão de pneus.

Segundo publicações da revista Polímeros: Ciência e Tecnologia1

, em 2006 foram produzidos 54,5

milhões de pneus, importados mais 21,4 milhões e exportados 18,7 milhões de pneus, somente no

Brasil. No mundo todo são aproximadamente 15 bilhões de toneladas de borracha sucateadas por

ano. Sabemos que certa quantidade deste material é depositada em aterros sanitários, demandando

alguns milhares de anos para total decomposição.

Numa visão otimista, podemos considerar que cada ser humano é responsável por dar um

fim ecológico a pelo menos 3kg de borracha por ano para que sob este aspecto deixemos de herança

aos nossos descendentes um planeta mais limpo.

1 Polímeros Ciência e Tecnologia, vol. 18, nº 2 p. 106 a 118 de 2008.


1. Sistemas Atuais de Reciclagem da Borracha Vulcanizada

Os pneumáticos descartados e inservíveis podem ter diversas destinações, de acordo com

classificações como: extensão de vida útil, reutilização como matéria prima para outras aplicações ou

ainda para geração de energia. Listamos abaixo alguns destinos dos pneus inservíveis.

- Uso das carcaças de pneus pesados (caminhões, ônibus, aviões, etc.) para recuperação

através de recondicionamento, como recauchutagem, recapagem e remoldagem.

- Uso de pneus leves na construção de barreiras para contenção em aterros, barragens, etc.

- Imersão submarina em determinadas regiões do oceano como bases de formação de recifes

de corais.

- Uso como apoio de sustentação para bobinas de chapas metálicas em usinas siderúrgicas

em substituição a vigas de madeira.

- Fabricação de artigos artesanais.

- Fonte de energia em indústrias de cimento, caldeiras, fornos, etc., uma vez que se obtém

alto poder calorífico do material que compõe o pneu (~ 7600 Kcal / Kg).

- Mistura de pedaços de pneus inservíveis com rocha de xisto pirobetuminoso (processo

Petrosix desenvolvido pela Petrobras), gerando daí diversas novas matérias primas para

petroquímicas.

- Processamento de industrialização por meio de moagens para produção de pó de pneu,

bem como as chamadas “Borrachas Regeneradas”. Sobre estas duas últimas abordagens, devido à

possibilidade de emprego em novos compostos de borracha, nos ateremos com um pouco mais de

profundidade na sequência destas explanações.

Apesar das possibilidades de reuso dos pneumáticos como comentado acima, uma grande

quantidade destes e de outros artefatos em borracha são descartados e jogados em aterros

sanitários ou armazenados em locais improvisados aguardando um fim adequado que não venha

agredir a natureza.

Além do caso crítico de descarte dos pneumáticos desgastados e inservíveis, há ainda o

descarte de volumes significativos de restos de artefatos de borracha vulcanizada advindo de

desmanche de automóveis, que representa aproximadamente 8,5 Kg por automóvel. Estima-se que a

frota renova-se a cada 7 anos, ou seja, acrescenta-se quase 1 milhão de toneladas por ano destes


descartes e mais aproximadamente 100 mil toneladas / ano oriundas de outras fontes diversas, como

indústrias, lixo doméstico, etc.

Como podemos observar, somos responsáveis por um volume de resíduos que alcança quase

14 bilhões de toneladas por ano de borracha vulcanizada. A cada dia devemos buscar diferentes

maneiras de reciclar este material, encontrando finalidades alternativas, onde a reutilização mostra-

se premente, seja como matéria prima para outros artefatos, seja como agregado de compostos

diversos para emprego em construção civil, aditivos asfálticos para rodovias, impermeabilizações ou

qualquer outra aplicação que, tenho certeza, mentes brilhantes já estão arquitetando para

reutilização deste lixo riquíssimo.

Não obstante, já em 1999, foi aprovada no Brasil a Resolução nº 258 / 99 do CONAMA

(Conselho Nacional do Meio Ambiente), que instituiu a responsabilidade do produtor e do

importador pelo ciclo total do produto, ou seja, a coleta, o transporte e a disposição final de seus

produtos, o que inclui também os pneus inservíveis. Desde 2010, órgãos governamentais utilizam

dispositivos legais como a Lei Federal nº 12.305 de 2010, que define a Política Nacional de Resíduos

Sólidos e praticamente obriga os produtores e beneficiadores de qualquer produto manufaturado a

dar um destino reciclável e ecológico ao objeto de sua produção.

Importante informar que na composição bruta do pneu leve (de automóvel) e pesado (de

caminhões, ônibus, tratores, aviões, veículos fora de estrada, etc.) existem aproximadamente as

seguintes porcentagens de componentes2

2 IBAMA, foco recursos naturais renováveis, instrução normativa nº 8 de 15 de maio de 2002.

:

Materiais Componentes do Pneu Pneu Leve Pneu Pesado

- Borracha Natural ----------------------------------------- ~14 % --------------------------- ~ 27 %

- Borracha Sintética --------------------------------------- ~ 27 % -------------------------- ~ 14 %

- Negro de Fumo -------------------------------------------- ~ 28 % ---------------------------- ~ 28 %

Adhikari, B.; De, D.; Maiti, S. Reclamation and recycling of waste rubber. In: Progress in Polymer

Science, v 25, 2000. P. 909-948.

Nota: o peso médio de um pneu novo (categoria leve) no Brasil é de 8,5 Kg e é considerado

inservível quando atinge aproximadamente 5 Kg. Um pneu novo ( tipo de caminhões e ônibus)

pesa aprox. 55 kg e é considerado inservível com aproximadamente 40 Kg.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670000000204?_rdoc=2&_fmt=high&_origin=browse&_srch=hubEid(1-s2.0-S0079670000X00457)&_docanchor=&_ct=4&_refLink=Y&_zone=rslt_list_item&md5=729cb974aa8f5d78e236d869eb499f8c�


- Aço -------------------------------------------------------- ~ 14 a 15 % ------------------- ~ 14 a 15 %

- Tecidos, Agentes de Cura,

Anti-degradantes, Plastificantes ------------------------- ~ 16 a 17 % -------------------- ~ 16 a 17 %

2. A Devulcanização da Borracha

Para que obtenha as características técnicas exigidas, qualquer artefato de borracha deve ser

produzido a partir de um composto que contempla além do polímero elastomérico criteriosamente

escolhido, outros ingredientes que ofereçam incremento das boas propriedades já naturalmente

apresentadas pelo elastômero, bem como, aditivos que permitam a tal composto modificar sua

estrutura molecular quando submetido a determinadas condições físico/químicas. Este fenômeno é

comumente denominado de vulcanização.

O fenômeno da vulcanização promove ao composto de borracha um intrincado efeito que

conduz a ligações químicas, também chamadas de ligações de encadeamento, entre unidades

moleculares constituintes da mesma cadeia polimérica ou entre cadeias vizinhas, aumentando

significativamente as propriedades técnicas do composto já na forma de artefato final.

Sabemos que os polímeros elastoméricos são combinações hidrocarbônicas. Os estudos da

físico/química dos polímeros informam que nestas constituições moleculares hidrocarbônicas

existem forças que unem tais montagens constitucionais (cadeias poliméricas). Essas são nominadas

pelas energias intramoleculares (energias de grande intensidade) que ligam os átomos constituintes

de tais formações moleculares e as energias intermoleculares (com intensidade bem inferior) que

tendem a conservar as formações moleculares ligadas entre si, mantendo unidas as cadeias

moleculares vizinhas. No caso das borrachas, após a reação de vulcanização, aparece mais um grupo

energético de extremo potencial, a energia de encadeamento. Este grupo soma-se as ligações

intermoleculares numa formação tridimensional, intensificando sobremaneira o potencial das

ligações estruturais intermoleculares, o que proporciona aos artefatos vulcanizados propriedades

técnicas excepcionais.


A intensidade das energias intermoleculares e intramoleculares podem ser obtidas através

de ensaios de DSC (Differencial Scaning Calorimetry, ASTM – E – 928 - 03), desenvolvidos em

amostras do composto de borracha sob análises.

As ligações de encadeamento ou vulcanização entre as cadeias moleculares (polímero-

elastoméricas) são promovidas através do enxofre em borrachas com cadeias estruturais insaturadas

e em casos de estruturas moleculares saturadas pela reação química peroxídica. Neste caso, o

peróxido captura átomos de hidrogênio efetivando ligações entre os átomos “carbono – carbono” de

cadeias estruturais vizinhas durante sua decomposição (composto sob ação de temperatura).

Observando as figuras 1 e 2, podemos verificar as energias de interações para associação

(união) entre átomos de formação das unidades moleculares (energia intra-molecular). Também

podemos constatar as energias que promovem junções entre as cadeias moleculares (energia


intermolecular), ligações fracas entre cadeias poliméricas e ainda, as ligações de encadeamento

(vulcanização) formando as arquiteturas moleculares tridimensionais atuantes na estruturação física

do artefato final.

Entendemos assim que se trata da interação de energias internas intrínsecas e

interdependentes existentes na massa polimérica que mantém estas uniões estruturais com

potencial suficientemente forte, de forma a oferecer aos artefatos finais as características e

resistências a que se destinam.

Para que ocorressem as citadas construções poliméricas foi necessária a imposição de

energias externas, através de reatores e equipamentos típicos sob condições específicas, também

durante as reações de polimerização e vulcanização. Trata-se de energias de diversos potenciais

interagindo entre si, portanto, a desativação de qualquer uma destas energias exigirá que a energia

externa imposta seja superior à somatória vetorial das energias de ligação a qual se deseja romper.

Fundamentando-se neste raciocínio, é possível perceber porque é extremamente dificultoso

o processo de romper o efeito da ligação de encadeamento (vulcanização), pois a somatória vetorial

das energias de ligação intermolecular com a energia de encadeamento (seja do tipo “C – S – C” ou

do tipo “C – C”) é superior à energia de ligação intramolecular (“C – H” ou “C – C”). Desta forma, toda

ocasião em que tentarmos impor energia externa à massa polimérica vulcanizada, tentando romper

a energia de ligação de encadeamento, a tendência será de romper primeiro as energias de ligação

intramolecular desligando daí a estrutura atômica elementar (visto pela carbonização do polímero)

antes de ocorrer o rompimento das ligações de vulcanização.

Portanto, ao que se sabe até o momento, qualquer processo industrial convencional de

manipulação de energias para promover a devulcanização da borracha não oferecem resultados

satisfatórios3

3 Neste trabalho entendemos como “devulcanização da borracha vulcanizada” quando o resultado

dos processamentos para tal empenho ofereça um material no qual sejam atribuídas propriedades

similares àquelas encontradas em um composto igual ao que deu origem ao processamento,

porém, não vulcanizado.

.


3. A Vulcanização Técnica

Antes de falarmos sobre a “vulcanização técnica” e as condições atribuídas a esta, vale

informar que as formações elastoméricas são constituídas de infinitas quantidades de

macromoléculas com peso molecular entre 100.000 a 500.000, arranjadas de forma essencialmente

amorfa.

Um composto de borracha compreende uma massa cuidadosamente misturada e

perfeitamente homogênea contendo uma combinação de diversos ingredientes como cargas,

aditivos antidegradantes, plastificantes, promotores de vulcanização e o principal, o polímero

elastomérico. É a formação estrutural amorfa do eslastômero, que oferece as mobilidades típicas

borrachosas esperadas pela engenharia.

No processamento para conformação do artefato desejado, quando o composto é submetido

às condições específicas de pressão, temperatura e durante certo período de tempo ocorre a reação

de vulcanização.

Um controle preciso nas dosagens dos ingredientes promotores de vulcanização proporciona

taxas, densidades e estados de cura (características típicas da vulcanização) as quais resultam na

denominada “vulcanização técnica”, onde se compreende que tenha ocorrido, numa média

estatística, uma ligação de encadeamento espaçada em distâncias de aproximadamente 4.000 a

10.000 do peso molecular do elastômero. Isso representa aproximadamente 2,3% de ligações

intermoleculares atribuídas á vulcanização. Tecnicamente considera-se que um artefato vulcanizado

quando atende esta condição de encadeamento já oferece todas as propriedades almejadas pela

engenharia, portanto ocorreu a “vulcanização técnica”.

Obviamente que taxas de cura muito mais elevadas podem ser conseguidas, principalmente

em compostos elastoméricos cujas cadeias poliméricas apresentam unidades moleculares contendo

100% de insaturação (duplas ligações) como é o caso da Borracha Natural. Elevadas taxas de cura são

conseguidas com o excessivo incremento dos agentes de vulcanização, comumente o enxofre, onde,

durante a reação de vulcanização, praticamente todas as unidades moleculares ligam-se umas às

outras em distâncias muito curtas de forma a impedir qualquer movimento relativo entre moléculas.

Artefatos vulcanizados produzidos à base de compostos em borracha natural, nos quais se

desejam elevadas taxas de cura, normalmente são denominadas de peças em “ebonite”, as quais


apresentam elevadas durezas, baixíssimos alongamentos e nenhuma mobilidade, ou seja, são

extremamente rígidos, similares ao osso.

Ensaios específicos para medição do nível de gel residual podem nos oferecer informações

precisas sobre a taxa de cura de um composto vulcanizado (conforme Norma ASTM –D–2765).

Compostos vulcanizados obedecendo as exigências de vulcanização técnica, ou seja, que

apresentem aproximadamente 2,3% de densidade de cura, além de oferecerem a mobilidade elástica

e outras propriedades desejadas pela engenharia, ainda permitem certa vantagem na escolha de

processamentos posteriores à vida útil do artefato para obtenção da “borracha regenerada” (caso

típico de bandas de rodagem de pneus).

4. Trituração do Pneu

Os processos de trituração de pneus são possíveis sob duas condições de temperatura:

trituração em temperatura ambiente e trituração em baixa temperatura, chamada também de

trituração criogênica.

Na realidade, a trituração em temperatura ambiente pode chegar até 120°C. Conjuntos de

máquinas como moinhos de rolos contendo dentes cortantes trituram os pneus inservíveis em

pequenos pedaços, inicialmente lascas entre 50 a 200 mm, seguindo para o granulador (máquinas

similares a extrusoras de dupla rosca em que os filetes das roscas são dentados). Nesta máquina os

pedaços são reduzidos a grãos com tamanho médio de 10 mm e em seguida, com o emprego de um

refinador (máquina similar a extrusora já comentada), acontece o refino para partículas de tamanho

entre 0,6 a 2 mm. Na sequência, por meio de um separador magnético, as partículas metálicas são

totalmente removidas. Sistemas de separadores centrífugos de ciclone ou outros princípios de

separação retiram os resíduos de fibras de algodão, nylon, poliéster, rayon, etc. O chamado pó de

borracha ainda passa por um peneiramento para selecionar partículas de diversas granulometrias,

entre 0,2 a 0,6 mm.

A trituração pelo processo criogênico consiste em resfriar os pedaços de pneus em

temperatura inferiores a da transição vítrea da borracha (composto do pneu), aproximadamente

120°C, utilizando para isso o nitrogênio líquido. Os pedaços resfriados são alimentados em um

granulador similar a moinhos de martelo, produzindo finas partículas de pó de borracha.


Simultaneamente são separadas as fibras têxteis e os resíduos metálicos. Peneiras separadoras

classificam a granulometria do pó produzido.

O pó de borracha produzido a partir dos processos de trituração pode ser usado em diversas

aplicações industriais, como carga de enchimento em outros compostos de borracha e

termoplásticos, na construção civil, na produção do asfalto, entre outros.

5. Processamento para Obtenção da Borracha Regenerada

A borracha regenerada também é produzida a partir do pó de pneu. Neste caso a matéria

prima é oriunda de partes específicas dos pneus desgastados, principalmente das bandas de

rodagens e laterais dos pneus, porque constituem tipos de compostos de borracha bem conhecidos

(NR, SBR e blendas entre estas com BR) e contém somente borracha, sem enchimentos têxteis ou

metálicos.

A sequência abaixo indica o processamento para obtenção do pó de pneu que dará origem à

borracha regenerada:

5.1. Seleção das matérias primas

Como já dissemos, os pneus são as principais fontes de matéria primas, porém a borracha a

ser processada para se transformar em pó também pode vir de outras fontes.

Nesta pré-seleção são considerados o tipo de pneu, o grau de desgaste (quanto menos

desgastado melhor, pois oferece maior volume de matéria prima, uma vez que somente a banda de

rodagem e uma pequena porção da lateral são colhidas para produção do pó), o estado de

envelhecimento da banda de rodagem e a existência de pregos ou corpos estranhos.

5.2. Raspagem do pneu

Os pneus selecionados são dispostos em máquinas apropriadas para promover a raspagem,

onde é retirada a borracha da banda de rodagem e das laterais do pneu. Normalmente a borracha

raspada é obtida em forma de fitas ou pedaços grandes.

5.3. Preparação primária do pó

Os pedaços e tiras obtidos através da raspagem são triturados em moinhos de rolos

horizontais, nos quais existem ranhuras afiadas nas superfícies e giram com velocidades periféricas

diferentes, apresentando relação de fricção de aproximadamente 1:5. Após a trituração são obtidos

grãos de borracha de tamanho entre 3 e 5 mm.


5.4. Separação

Depois da trituração, os grãos de borracha seguem para um peneiramento onde ocorre a

separação dos diferentes tamanhos de partículas da borracha, sendo que os grãos maiores retornam

para a etapa anterior.

As partículas selecionadas seguem para serem submetidas a equipamentos contendo

eletroímãs em que impurezas metálicas são retiradas.

5.5. Refinamento e purificação

As partículas selecionadas seguem para um refinamento onde passam por moinhos de

cilindros horizontais, com dois rolos lisos ou contendo micro frisos longitudinais. Estes rolos giram

com velocidades periféricas diferentes, relação de fricção de 1:1,5, sendo a velocidade do cilindro

mais rápido de aproximadamente 40 m/min.

Ao serem refinadas, as partículas de borracha atingem granulometria bastante finas, entre

0,2 a 0,8 mm. Estas partículas novamente são submetidas a eletroímãs, para retirar alguns resíduos

metálicos remanescentes. Depois o fino pó de borracha é alimentado em sistemas de filtragem

centrífugos para separação de outros possíveis contaminantes.

A partir daqui, o pó de borracha refinado e purificado pode seguir para os processos

posteriores onde produzirá a borracha regenerada4

Uma camada de aproximadamente 10 cm da torta obtida é colocada em bandejas metálicas

perfuradas. As bandejas são montadas em carrinhos na forma de prateleiras, deixando um espaço de

.

5.6. Preparação da torta

O pó de borracha é colocado em misturadores comuns (típicos para misturar materiais

sólidos com líquidos) e são adicionados óleos plastificantes, combinações de solventes altamente

aromáticos e oxigenados e agentes peptizantes. Esta mistura é deixada em repouso por

aproximadamente 24 horas para que aconteça um forte ataque químico dos produtos ao pó de

borracha, o que é percebido devido a um grande inchamento da borracha.

5.7. Efeito térmico - método de bandeja

4 O pó de borracha purificado, até este estágio, algumas vezes é utilizados em compostos de

borracha como carga de enchimento, para produção de artefatos com baixa exigência de

características técnicas.


5 cm entre bandejas, suficiente para que ocorra uma boa circulação de vapor e oxigênio e outros

gases que terão contato direto com a torta.

As bandejas carregadas e devidamente montadas nos carrinhos são acondicionadas no

interior de autoclaves especiais sendo a torta submetida a temperatura entre 180 a 200° C, sob

pressão entre 15 a 30 bar, numa atmosfera de vapor d’água saturado e oxigênio, permanecendo sob

esta condição por aproximadamente 3 horas.

5.8. Efeito térmico - método de cestos em autoclaves verticais

Este método consiste em alimentar a torta em cestos metálicos perfurados e acondicioná-los

em autoclaves verticais especiais, empilhando-os uns sobre os outros e deixando espaço de

aproximadamente 15 cm entre eles, por onde circulará a mistura de gases (vapor, oxigênio, etc.) sob

pressões entre 40 a 50 bar e temperatura próximo a 190°C, permanecendo nestas condições entre

30 a 40 minutos.

5.9. Efeito térmico - método com agitação constante

Neste método são usadas autoclaves especialmente projetadas contendo um eixo central

onde são fixadas hélices cujo conjunto gira em rotação lenta. Certa quantidade da torta é colocada

no interior da autoclave ficando sob agitação promovida pelas hélices. Também neste método é

injetado vapor e oxigênio em alta pressão (25 a 30 bar) a temperatura entre 180 a 200°C, durante

aproximadamente 3 horas.

5.10. Descarregamento da autoclave

Concluído o processo que chamamos de “efeito térmico”, a torta é descarregada da

autoclave resfriada e enviada para o processo de filtração.

Obs: O efeito termoquímico promovido ao pó de borracha obviamente mudou completamente o

aspecto e as características de borracha que anteriormente se mostrava em estado vulcanizado,

porém, entendemos que ainda não aconteceu a devulcanização. Adiante, no “apêndice I”,

estudaremos um pouco mais sobre o assunto.

5.11. Filtração

No processo de filtração a torta descarregada da autoclave é alimentada em uma extrusora

mono-rosca típica, em que no cabeçote é montado um conjunto de telas com áreas de passagem

predefinidas por onde ocorrerá a filtragem da torta. Este processo tem por finalidade separar

grumos e pequenos pedaços ou grãos primários do composto de borracha sob processamento, que

não sofreram plastificação devido aos efeitos termoquímicos a que a torta foi submetida. Grande


parte do resíduo que fica retido na tela de filtragem é exatamente os aglomerados de géis formados

pelas ligações de vulcanização não rompidas.

5.12. Laminação

Depois de filtrada, a torta é alimentada em moinhos de rolos horizontais lisos (tipo

misturador aberto para borracha). Os rolos giram com rotações diferentes entre si, obedecendo a

uma relação de fricção de 1:1,25. Normalmente são montados conjuntos em série de três moinhos. A

torta filtrada é laminada, sendo reduzida a espessura das lâminas em cada moinho que a processa. A

sua espessura final é um filme de 0,2 a 0,3 mm. Esse filme é bobinado formando rolos de

comprimento 50 cm e com aproximadamente 15 Kg.

5.13. Prensagem

Antes de serem armazenados para posterior comercialização, os rolos são prensados

formando pequenos fardos com tamanho aproximado de 50 cm de comprimento, 35 cm de largura e

5 cm de espessura, pesando cerca de 15 Kg. Sobre os fardos é espargido uma finíssima camada de pó

inerte, por exemplo estearato de zinco, de maneira a não deixar que os fardos se grudem devido ao

empilhamento.

5.14. Resultado

Este produto final é comumente chamado de Borracha Regenerada.

6. Características da Borracha Regenerada

Até agora, sabemos que a borracha regenerada normalmente é procedente dos

pneumáticos, sendo principalmente compostos de base NR, em segunda instância o SBR ou ainda

combinações destas com BR. Praticamente 100% das unidades moleculares da NR apresentam

duplas ligações suscetíveis de serem ligadas por vulcanização, porém, vimos que taxas de

vulcanização próximas a 2,3% já oferecem vulcanizações técnicas adequadas.

Observamos ainda que, nos compostos de pneus, aproximadamente 30% é borracha sendo o

restante outros ingredientes como cargas, fibras têxteis, malhas de aço. Porém, no caso dos

compostos de bandas de rodagens e partes das laterais de pneus, matérias primas da borracha

regenerada, basicamente contemplam o elastômero, principalmente NR, em teores entre 33 a 40 %

mais cargas, aditivos antidegradantes, alguma pequena quantidade de plastificantes e agentes de

vulcanização.


Quando ocorre a vulcanização do composto da banda de rodagem do pneu, entende-se que

aproximadamente 2,3% das insaturações contidas na quantidade de elastômero (33 a 40 % da NR no

composto), ou seja, cerca de 1 % do composto sofreu ligações de encadeamento.

Depois que aquela borracha passou por todo processo termoquímico, dando origem à

borracha regenerada, acredita-se que aquele 1% de ligações de vulcanização tenha sido separado do

composto durante o processo de filtragem. Logo, teríamos uma boa quantidade de unidades de

moléculas (30 a 38% que não tinham sofrido a vulcanização) que ainda estão aptas a formar ligações

entre cadeias, ou seja, podem ser vulcanizadas.

Então, na borracha regenerada podemos dizer que temos à disposição aproximadamente

35% em peso passíveis de vulcanização.

A borracha regenerada pode ser usada como único elastômero para produzir novos

compostos, quando se deseja fabricar artefatos que não apresentem nenhuma exigência técnica

muito elevada. Compostos assim elaborados normalmente são empregados na moldagem por

compressão para fabricar tapetes automotivos, pisos para assoalhos, solados para calçados, placas

de forração de bancadas, etc.

Também a borracha regenerada pode participar em combinação com SBR, NR e BR em novos

compostos para fabricação de diversos artefatos moldados quando se deseja peças com alguma

qualidade técnica, por exemplo, melhor resistência à abrasão, comparado com artigos produzidos

somente a partir de compostos em borracha regenerada. Estes compostos que combinam

elastômeros virgens com borracha regenerada apresentam como vantagem o baixo custo5

5 É importante ressaltar que em composições usando borracha regenerada, da quantidade em peso

indicada na formulação, somente cerca de 35 % está apta a sofrer vulcanização, o restante pode

ser considerado como carga inerte.

.

6.1. Algumas características técnicas oferecidas pela Borracha Regenerada

- Peso especifico Kg/dm3 ------------------------------------------------------------ 1,15 a 1,30

- Teor de cinzas% ------------------------------------------------------------------------- 10 a 20

- Estrato de acetona ou clorofórmio% ----------------------------------------------- 8 a 15


6.2. Propriedades mecânicas da Borracha Regenerada vulcanizada ( 30 min. @ 150° C )

- Dureza Sh – A ----------------------------------------------------------------------------- 60 ± 5

- Tensão de ruptura MPa ---------------------------------------------------------------- 50 ± 10

- Alongamento à ruptura% -------------------------------------------------------------- 50 a 300

- Resistência ao rasgo Kg/cm ------------------------------------------------------------ 10 a 15

6.3. Uso comum de Borracha Regenerada em composições para:

- Alguns tipos de pneus, principalmente agrícolas;

- Camelbackes para recapagem de pneus sem muita responsabilidade técnica,

- Solados industriais diversos,

- Tapetes automotivos,

- Solas, saltos e enchimentos para calçados,

- Caixas para baterias de veículos,

- Rodas e rodízios de carrinhos,

- Pisos para escadas, elevadores, passarelas, etc.,

- Peças para conjuntos de sinalização de obras em trânsito de veículos,

- Outras.

7. Alguns comentários sobre processos de devulcanização que estão em pesquisas e estudos:

7.1. Devulcanização por Ultrassom

Depois que o pneu é triturado e o pó selecionado, como já abordamos neste texto, estes

grãos e partículas de borracha alimentarão uma extrusora, a qual promove um forte trabalho

mecânico de estiramento, compressão e calor que tem por finalidade reduzir sobremaneira o peso

molecular, tendendo a formar uma massa. Localizado no centro da cabeça de descarga da máquina,

fica um eletrodo que emite ondas de energia ultrassônicas com frequências devidamente calibradas

para provocar ressonância exatamente nas ligações formadas pelas pontes de enxofre da borracha

em processamento, tentando então destruí-las ou reduzir sua intensidade. Acredita-se que a forte

ação mecânica, somada ao calor e a radiação ultrassônica, provoque certo grau de devulcanização

tornando a borracha apta a ser revulcanizada e oferecer propriedades técnicas próximas àquelas


oferecidas a artefatos produzidos a partir de compostos com elastômeros virgens. Ao sair da

extrusora, a massa de borracha é resfriada para fácil manuseio.

7.2. Devulcanização Biológica

Este método já vem sendo pesquisado a mais de 25 anos e compreende o conceito da

utilização de bactérias para promover a devulcanização da borracha. Partículas de borracha são

depositadas em uma solução aquosa contendo determinados tipos de bactérias (thibacillus,

rodococcus e o sulfolobus) que se alimentam e consomem enxofre e seus derivados, provocando o

rompimento da ligação de vulcanização entre cadeias moleculares dos compostos de borracha.

Experimentos demonstraram que o emprego de até 15% de borracha devulcanizada por este método

já foi utilizada em compostos de pneus novos sem nenhuma nmodificação das propriedades técnicas

exigidas.

Apêndice I

Comentamos no texto acima, que a arquitetura estrutural de um elastômero vulcanizado

está basicamente fundamentada em combinações de energias que promovem a união entre átomos

elementares, depois entre as unidades moleculares e por fim a energia de encadeamento que

comumente é chamada de ligação por vulcanização.

Sabemos que a energia promotora da ligação entre os átomos elementares, energia

intramolecular, em nosso caso, entre polímeros elastoméricos, são combinações hidrocarbônicas

onde se observa valores da energia de ligação C – H aprox. 99 Kcal/mol, a uma distância de 1,09 Å, C

– C, aprox. 83 Kcal/mol, a uma distância de 1,54 Å, e ainda, C = C, aprox. 147 Kcal/mol, a uma

distância de 1,34 Å. Esta arquitetura estrutural de montagem para unidade molecular da borracha

natural pode ser vista na Fig. 3.


Se for imposta à unidade estrutural molecular certa intensidade de energia externa de

qualquer natureza, que seja superior à energia de ligação intramolecular, com intuito de desligar tal

energia, obviamente a estrutura se desmonta, logo, descaracterizando o material.

A cadeia molecular do polímero é na realidade uma quantidade quase infinita de unidades

moleculares ligadas entre si por meio de energias secundárias chamadas de ligações

intermoleculares. As energias intermoleculares, embora apresentem grande intensidade de ligação,

são bem inferiores em relação às energias de ligação intramolecular.

As energias intermoleculares também são responsáveis por ligações que unem e aproximam

as cadeias moleculares vizinhas.

Portanto, as energias de ligação intermolecular são mais facilmente desativadas sob ação de

energias externas, procedimento comumente utilizado em processamento de materiais poliméricos

termoplásticos onde se imprime calor com objetivo da fusão do material para moldagem e

conformação.

No caso dos polímeros termoplásticos, como apresentam formações macro-estruturais

tendendo a semicristalinas, a imposição de energia térmica externa tende a fundir o material de

maneira a quase desativar por completo as ligações intermoleculares, o que permite o livre

deslizamento das cadeias moleculares umas sobre as outras enquanto aquecidas, permitindo daí a

conformação do artefato. Tais ligações intermoleculares retomam sua intensidade original depois

que o material polimérico retorna à temperatura ambiente.

Como os polímeros elastoméricos, diferentemente dos termoplásticos, apresentam

macroestruturas essencialmente amorfas, tendem a reduzir também as forças das ligações

intermoleculares quando é imposta energia externa. Porém, devido ao arranjo emaranhado entre as

cadeias poliméricas vizinhas, não apresentam a liberdade de deslizamento relativa como a

apresentada pelos termoplásticos, mas a redução das energias de ligação intermoleculares pode ser

facilmente verificada pela significativa redução da viscosidade mostrada por ensaios específicos.

Como sabemos, a atuação plena da intensidade de ligação, seja intramolecular ou

intermolecular, acontece quando existe distância típica entre as partes sob união em temperatura

ambiente. É também conhecido pelas leis da termodinâmica que qualquer corpo ao qual é aplicado

calor tende a dilatar, o que significa que as distâncias intermoleculares aumentam e, como existe

uma relação direta entre a força de ligação (atração) com o quadrado da distância, torna-se


conclusivo que ao aplicar certa quantidade de calor à massa polimérica, as distâncias

intermoleculares aumentam a ponto de anular as energias intermoleculares, daí ocorrendo o

deslizamento livre entre as moléculas poliméricas adjacentes. Por isso, percebe-se a fusão dos

termoplásticos e a redução da viscosidade dos polímeros elastoméricos. Este fenômeno é revertido

quando a massa polimérica retoma a temperatura ambiente.

Encadeamento – Vulcanização

Os polímeros elastoméricos que possuem cadeias com insaturações nas unidades

moleculares, quando são destinados à produção de artefatos que devam apresentar propriedades

técnicas muito elevadas especificadas pela engenharia, consegue-se, através da adição de outro

elemento químico (aqui somente nos referenciaremos ao enxofre) e sob condições físico-químicas

específicas, promover uma terceira família de ligações potencialmente altas à vulcanização, que

somadas às ligações intermoleculares intrínsecas da estrutura polimérica resultam em artefatos com

características singulares.

A soma vetorial das energias de ligação C – Sx – C (vulcanização) com as energias

intermoleculares formadas nos pontos de união nas cadeias poliméricas vulcanizadas são de tal

intensidade que se tentarmos desfazê-las através da ação de energia externa (ex. calor), quase

sempre ocorre a destruição das energias intramoleculares e a separação das formações

hidrocarbônicas das unidades moleculares, descaracterizando o polímero antes de romper as

ligações de encadeamento, ou seja, percebe-se a carbonização do material antes de acontecer a

devulcanização.

Borracha regenerada – Preparação de torta – Efeito térmico

No texto que estudamos acima, foram explicados os processos pelos quais seguem o pó de

borracha do pneu para finalmente obter a borracha regenerada.

Na preparação da torta, o pó de borracha é submetido ao contato com diversos solventes e

outros aditivos que provocam o ataque pela ação de energias químicas, provocando um inchamento

da estrutura polimérica. Esse inchamento mostra que ocorreu certo distanciamento entre as cadeias

moleculares.

Já vimos que o distanciamento entre moléculas produz a redução das energias

intermoleculares. Este efeito é incrementado pela ação do calor e pressão quando a torta é colocada

na autoclave.


Como hipótese entendemos que esta ação de energias externas (físicas e químicas

simultâneas) ainda não são suficientemente fortes para romper as ligações de encadeamento, sendo

comprovado facilmente por meio de ensaio de gel. Porém, provocam a cisão da cadeia polimérica em

pontos bastante adjacentes de onde aconteceu a ligação de encadeamento (cabeça – calda da parte

da cadeia cisalhada). Este trecho de cadeia polimérica acaba sendo selado por grupos contendo

oxigênio, efeito similar ao que ocorre quando se provoca a peptização química da borracha natural

no início do processo de mastigação na produção de um novo composto, assim diminuindo o

comprimento da cadeia e consequentemente seu peso molecular.

No processo de filtragem da torta, após o efeito térmico, boa parte do gel (parte da cadeia

que sobrou onde está localizada a ligação de vulcanização) é separada, restando grande quantidade

de cadeias, embora de baixo peso molecular, mas ainda contendo insaturações suficientes para

sofrerem processo de vulcanização.

Conclusão

Estudos sobre extensão de vida útil, reaproveitamento, reuso ou reciclagem de materiais,

mesmo produtos das mais diversas categorias, além de uma necessidade premente é ainda mais uma

responsabilidade de cada um de nós, porque esta é mais uma dívida que temos com a Mãe Natureza.

Já observamos desequilíbrios significativos do nosso bem viver, que na maioria das vezes

desafiam as mentes mais privilegiadas.

O tema aqui tratado é somente mais uma pequeníssima gotícula num imenso oceano que

trata de assuntos muitas vezes colocados em segundo plano, principalmente, quero acreditar, que

seja devido a poucos recurso nos diversos níveis ainda não disponíveis.

Este assunto, pelo menos para mim, mostra-se extremamente excitante, pois extrapola as

linhas de conhecimentos técnicos normais, vai muito além. Analisando com um olhar de

profundidade cirúrgica, percebemos que ao estudarmos este tema, somos instigados a avançar com

intensidade maior nos conceitos da engenharia dos materiais, ou da química, bem na intersecção

onde essas ciências fundem-se com a física nas interações magnéticas, conjuntamente com as ações

dos fundamentos vibracionais e energias de ordens diversas esbarrando-nos quase na ciência das

teorias quânticas, universo este, no qual acredito estar a chave para o fenômeno da desvulcanização

da borracha vulcanizada.


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http://www.anip.com.br/�

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