Pó de borracha reutilizado na confecção de compostos de borracha natural para a produção de peças de engenharia do setor automotivo

Abstract

Devido à estrutura altamente reticulada e presença de antidegradantes, os produtos de borracha não são termorecicláveis e não decompõem com facilidade. Assim o descarte inadequado de produtos de borracha no meio ambiente tem gerado sério problema ambiental. Portanto, a reciclagem do pó de borracha de pneus ou de outros artefatos e uso como matéria-prima em novos compostos elastoméricos é uma alternativa promissora para o desenvolvimento de projetos tecnológicos sustentáveis. Com o objetivo de viabilizar tecnicamente a reciclagem de produtos elastoméricos na fabricação de peças de engenharia do setor automotivo, foi investigado neste trabalho o uso de pó de borracha (PB) em formulações de compostos de borracha natural (NR). Foram avaliados nove compostos elastoméricos de NR com até 120 phr de PB, comparativamente a um composto de NR referência usado na fabricação de peças automotivas. Foram utilizadas duas granulometrias de PB obtidos por moagem criomecânica com diferente tamanho de partículas (40 e 80 mesh). A granulometria do PB foi avaliada em peneiras vibratórias e por difração de laser. Os compostos de NR/PB foram avaliados por FTIR e TGA, e as características de cura determinadas por análise reológica e DSC. As propriedades mecânicas dos compostos de NR/PB foram avaliadas em ensaios de tração uniaxial e a morfologia da secção da fratura por MEV. A degradação térmica dos compostos de NR/PB foi avaliada pela análise comparativa das propriedades mecânicas antes e após o envelhecimento térmico a 70°C durante 70 horas. A durabilidade em fadiga dos compostos de NR/PB foi analisada em ensaios de tração e compressão com carregamentos cíclicos. Os resultados obtidos mostraram que a quantidade e o tamanho do pó de borracha tem influência direta nas propriedades mecânicas, propriedades de cura e durabilidade em fadiga do composto de NR/PB. Quantidades significativas de pó de borracha podem ser adicionadas ao composto de NR com pequena redução no desempenho do produto, o que mostra ser totalmente viável o uso de pó de borracha em peças técnicas elastoméricas do setor automotivo.

Due to the cross-linked structure and the presence of antidegradants, rubber products decomposition is very hard and the disposal of waste material has been caused many environmental problems. Therefore, rubber recycling and the use of it as raw material in fresh rubber compounds are strongly necessary to achieve more sustainable technological projects. The efforts of this study were based on supporting technically the application of recycled rubber material in the manufacture of automotive engineering parts. Thus, the use of reused rubber powder (PB) in natural rubber (NR) compounds was investigated. Nine NR compounds with up to 120 phr were evaluated comparatively to a NR compound already used in technical goods production. PB with particle size of 40 and 80 mesh obtained by cryomechanical grinding was evaluated, and the PB particle size distributions were characterized by vibratory sieves and laser diffraction. The NR/PB compounds were evaluated by FTIR and TGA, and the cure characteristics by rheological and DSC analysis. The mechanical properties were determined by stress strain tests and the morphology evaluated by MEV. The thermal degradation of the NR/PB compounds was assessed by their mechanical properties before and after thermal ageing at 70°C during 70 hours. The fatigue life was evaluated by tensile and compressive tests with cyclic loading. The results showed that both the size and amount of PB rubber powder have had influence on the NR/PB compound mechanical and cure properties and fatigue durability. NR compounds with huge amounts of rubber powder could be obtained with no appreciable effect on the properties values which are still acceptable for the technological application evaluated.