Por que a borracha envelhece?
A borracha é um material elástico popular que é utilizado tanto na vida cotidiana quanto nos negócios por causa de sua elasticidade superior, resistência ao impacto e resistência ao desgaste. Mas a borracha não é indestrutível e, com o tempo, perderá progressivamente sua eficácia — um fenômeno conhecido como envelhecimento da borracha. Este post discutirá as principais causas do envelhecimento da borracha e oferecerá algumas soluções práticas para adiar o processo.
Definição de envelhecimento da borracha
O envelhecimento da borracha é o processo pelo qual as qualidades materiais da borracha se deterioram progressivamente como resultado de estressores mecânicos, químicos e físicos combinados. A borracha envelhece e perde sua elasticidade e resistência, além de ter o potencial de se tornar dura, quebradiça e até mesmo quebrar e fraturar. A borracha envelhece e perde sua resiliência e flexibilidade iniciais, às vezes tornando impossível que ela continue servindo ao seu propósito pretendido.
Principais fatores que levam ao envelhecimento da borracha
O processo de envelhecimento da borracha é afetado por muitos fatores, os seguintes são os mais importantes:
Oxidação
Um dos principais fatores para o envelhecimento da borracha é o oxigênio. As ligações duplas das moléculas de borracha passam prontamente por uma reação química com o oxigênio atmosférico para produzir produtos de oxidação. A estrutura da cadeia molecular da borracha é destruída por essa oxidação, o que torna o material menos elástico, mais duro e ainda mais propenso a rachaduras. Aceleração significativa da taxa de oxidação ocorrerá, particularmente em ambientes com altas temperaturas.
Desempenho de oxidação:
A superfície de borracha fica branca ou amarela
Endurecimento do material
Elasticidade reduzida
Erosão do ozônio
A atmosfera inferior contém o gás extremamente oxidante conhecido como ozônio (O₃). Mais do que o oxigênio regular, o ozônio quebra as cadeias moleculares da borracha, causando fissuras na superfície quando a borracha é esticada ou deformada. Isso é especialmente verdadeiro com a borracha natural, já que materiais de borracha insaturados são mais vulneráveis à degradação do ozônio.
Desempenho da erosão do ozônio:
Rachaduras óbvias na superfície
As rachaduras na borracha são mais graves quando esticadas
Radiação ultravioleta (UV)
A radiação UV tem um efeito prejudicial na borracha que não pode ser desconsiderado. Quando itens de borracha são deixados no sol por um longo período de tempo, os raios UV causam um processo chamado foto-oxidação, que quebra as moléculas de borracha e acelera o processo de envelhecimento. A radiação ultravioleta pode levar à rachadura da borracha, descoloração e perda de flexibilidade.
Desempenho da radiação ultravioleta:
A cor da borracha desbota ou escurece
Rachaduras na superfície da borracha
A textura fica dura
Efeito de calor
O processo de envelhecimento da borracha será acelerado pelo aumento das temperaturas. Temperaturas elevadas fazem com que as moléculas de borracha se movam mais rapidamente, acelerando processos químicos como oxidação e degradação pelo calor. A borracha frequentemente perde sua flexibilidade, endurece rapidamente e fratura sob condições quentes.
Desempenhos do envelhecimento térmico:
A borracha endurece
Produz pequenas rachaduras
A elasticidade é significativamente reduzida
Estresse mecânico
A estrutura da cadeia molecular da borracha varia em resposta a estressores mecânicos, incluindo alongamento, compressão e flexão, o que por sua vez altera o desempenho do material. A tensão de longo prazo pode causar relaxamento de estresse ou fadiga no material de borracha, o que pode resultar em fratura. Além disso, a borracha acabará falhando se for repetidamente desgastada e submetida a atrito.
Desempenhos de estresse mecânico:
Desgaste na superfície de borracha
Diminuição da elasticidade
Aumento de fraturas ou fissuras
Erosão química
Produtos químicos em algumas condições químicas degradarão a borracha, reduzindo seu desempenho. Por exemplo, a borracha pode degradar ou inchar mais rapidamente na presença de ácidos, álcalis, solventes, óleos e outros produtos químicos, o que reduzirá a resistência e a elasticidade do material. O material de borracha certo deve ser escolhido com base no ambiente de aplicação específico, pois diferentes tipos de borracha têm tolerâncias químicas variadas.
Manifestações de ataque químico:
Inchaço ou amolecimento da superfície de borracha
Redução da resistência do material
Os solventes causam a quebra das cadeias moleculares
Como retardar o envelhecimento da borracha
A borracha eventualmente envelhecerá naturalmente, mas tomar as medidas certas pode reduzir muito esse ritmo e aumentar a vida útil dos itens de borracha. Aqui estão algumas técnicas antienvelhecimento bem-sucedidas:
Uso de antioxidantes
Antioxidantes podem ser adicionados enquanto a borracha está sendo produzida. Ao bloquear a reação em cadeia molecular oxigênio-borracha, essas substâncias podem reduzir a taxa de oxidação. Uma variedade de antioxidantes comuns, como fenóis e aminas, podem aumentar significativamente a vida útil da borracha.
Uso de antiozonantes
Produtos de borracha podem ter antiozonantes adicionados a eles para impedir fraturas induzidas por ozônio. Ao interagir com o ozônio, esses compostos podem impedir que o ozônio danifique diretamente as cadeias moleculares da borracha. A cera antiozonante também pode ser usada para isolar danos causados pelo ozônio, criando um revestimento protetor na superfície da borracha.
Armazenar longe da luz
Itens de borracha devem ser mantidos o mais longe possível da exposição prolongada à luz solar devido ao dano extremo que a radiação ultravioleta causa à borracha. É aconselhável utilizar materiais de borracha com recursos de proteção UV ou colocar um revestimento anti-UV na superfície do produto se ele for usado ao ar livre para diminuir os efeitos da radiação UV.
Controle de temperatura
Tente manter itens de borracha em uma temperatura moderada e fique longe de áreas com altas temperaturas ao usá-los e armazená-los. Selecionar borrachas resistentes ao calor exclusivas, incluindo borracha de silicone, fluororubber, etc., que podem continuar a funcionar bem em altas temperaturas é aconselhável se a borracha tiver que ser utilizada em um ambiente com altas temperaturas.
Reduzir o estresse mecânico
Estresse mecânico, como alongamento excessivo, compressão ou flexão, deve ser minimizado ao instalar ou utilizar produtos de borracha. O envelhecimento da borracha será acelerado por tensão excessiva. Portanto, a vida útil da borracha pode ser aumentada por design e instalação bem pensados.
Evite corrosão química
Produtos de borracha não devem entrar em contato direto com ácidos, álcalis, solventes ou óleos. Variedades de borracha quimicamente resistentes, como borracha fluorada ou borracha cloropreno, devem ser escolhidas para uso em ambientes químicos. A condição da borracha também deve ser monitorada rotineiramente, e quaisquer fontes potenciais de corrosão devem ser prontamente limpas.
Conclusão
O envelhecimento da borracha é um processo multifacetado que resulta da interação de vários elementos, incluindo calor, estresse mecânico, oxidação, erosão do ozônio, radiação UV e corrosão química. A borracha envelhecerá naturalmente com o tempo, mas pode ser feita para envelhecer mais lentamente e ter uma vida útil mais longa usando os materiais certos, técnicas de processamento e medidas preventivas. Em aplicações do mundo real, conhecer e abordar as razões do envelhecimento da borracha é essencial para garantir a durabilidade dos produtos de borracha ao longo do tempo.