Filtração mantém a borracha sem grumos ou particulados e evita que o pó tóxico, liberado durante o processo de moagem e mistura química, agregue-se ao ar do ambiente

por Tiago Dias

Artefatos de borracha são itens obrigatórios em diversos segmentos. Para onde você olhar, verá que há algum revestimento ou um pequeno filete de borracha. Seja em vedações, na roda dos automóveis e até na quadra de tênis – a borracha preenche internamente toda a bolinha amarela. Para fabricar tantos itens dessa forma ou para suprir os fabricantes de artefatos com a matéria-prima utilizada para tais itens, são muitas as empresas no segmento para dar suporte a todo esse montante. Em números, são cerca de 1.200 empresas representadas no Brasil, segundo dados divulgados pela ABIARB - Associação Brasileira da Indústria de Artefatos de Borracha, que consomem matérias-primas e insumos.
O primeiro material conhecido como borracha é o material recolhido da seiva da árvore Hevea Brasiliensis, o látex, conhecido como borracha natural (NR). A borracha natural pode reagir com o enxofre a temperaturas elevadas para que ocorra a transformação de um estado pegajoso e fundamentalmente plástico num estado elástico, segundo a pesquisa Rubber Technology Handbook, publicada em 1989.
Depois vieram outras matérias-primas, como a borracha de isopreno e de butadieno estireno (SBR) – borracha sintética. A partir dessa parte sintética já surgiram diversas tecnologias e misturas. Por exemplo, hoje em dia o pneu geralmente é composto de borracha natural (látex), borracha sintética, aços e tecidos (para fortalecer a estrutura).
Para se ter uma idéia, a atividade artefatista é responsável pela utilização de 20 a 25% da borracha natural e de 27 a 30% das borrachas sintéticas, segundo a associação. No total, a produção anual dos acabados, em peso, é estimada em 125.000 toneladas.
A partir destas duas matérias-primas básicas e insubstituíveis, o mercado alcançou como resultados líquidos, isto é, sem inclusão de impostos, cerca de US$ 2,18 bilhão – valores equivalentes ao exercício fiscal de 2007.

Borracha Sintética
Para cada um dos artefatos produzidos são utilizadas matérias-primas diferentes.
Egon Filter, Gerente de Produção da DSM Elastômeros Brasil Ltda, principal fabricante de borracha sintética EPDM (copolímero de etileno-propileno-dieno) da América Latina, explica que a elaboração da borracha sintética desse tipo é realizada através do processo de produção contínua em reator agitado. “Para a produção, usa-se como matérias-primas etano/propeno/ENB e catalisador tipo Ziegler-Natta, a base de vanádio. A fabricação da borracha é em solução, tendo como solvente n-hexano”, explica Egon.
A borracha EPDM é vendida ao mercado em fardos prensados (blocos).
Para sua fabricação, a planta da fábrica divide-se essencialmente em 3 seções principais:
- Polimerização: Processo de produção contínuo em reator agitado.
- Esgotamento: Utilizando-se vapor d’água em contra-corrente, onde o solvente hexano é removido e o EPDM fica em formato de grumos (forma semelhante a uma pipoca estourada) que bóiam na água.
- Acabamanto: Secagem utilizando-se extrusoras em série, prensagem dos fardos e embalagem final.
A filtragem entra como etapa essencial entre as seções de polimerização e a de esgotamento, como explica Egon: “São utilizados filtros tipo cesto com malhas cruzadas e com sistemas de auto-lavagem, onde a solução viscosa de EPDM dissolvido em hexano é filtrada para remoção do “gel” - polímero de altíssimo peso molecular que pode gerar-se no reator”.
O gel citado causa falhas de superfície nos artefatos de borracha vulcanizada, prejudicando fabricantes de qualquer tipo de borracha sintética e também borracha natural.
“O gel em polímeros pode ter diversas origens e ampla variedade de formas. O mais simplesé o “hard gel”, facilmente removível por filtração comum. Além de formas intermediárias, pode também chegar a ser um “elastic gel”, de mais difícil remoção”. Por conta da dificuldade, algumas plantas dos fabricantes de borrachas são equipadas com mais de um filtro na seqüência, garantindo assim produtos com qualidade.

Coagulação
Entre as matérias-primas básicas, há borrachas criadas especialmente para determinadas utilidades, por exemplo, as borrachas Nitrílicas (NBR), NBR/PVC (ambas recomendadas para artefatos que necessitem de boa resistência), NBR em pó (agente modificador de PVC em compostos termoplásticos), Copolímeros de SB (reforçantes em composições elastoméricas), Nitrigum (polímeros específicos para uso na indústria alimentícia, como gomas de mascar), além de Copolímeros Especiais de Estireno Butadieno-SB e Látices Nitrílicos para diversas finalidades.

Para que o artefato tome forma, as matérias primas podem ser compradas ou então produzidas via polimerização em emulsão. Esse processo consiste em adicionar ao reator: água, um sistema emulsificante para formação da emulsão, monômeros (que depende do tipo de borracha a ser produzida), aditivos e um iniciador de reação. “O processo é controlado, por temperatura, pressão e também pelo grau de conversão dos monômeros. Terminada a etapa de polimerização, é realizada a recuperação dos monômeros residuais em sistemas específicos, para isto o látex é enviado para a etapa de coagulação e secagem”, comenta Ronaldo Valle, Gerente técnico da Nitriflex, empresa que fabrica em regime cativo polímero especial – utilizado para diversos artefatos de borracha.
Na coagulação, adiciona-se uma solução salina para quebrar a emulsão e obter uma suspensão de borracha em água.
Esta solução é passada por telas filtrantes de aproximadamente 1 mm2 de abertura, separando, assim, os grumos de borracha e reduzindo a quantidade de partículas finas perdidas nas águas residuais.
Em seguida, a borracha úmida é enviada para um sistema de desumidificação e secagem, obtendo-se a borracha final. O resultado é a borracha em fardos ou em pó, pronta para ser encaminhada às empresas fabricantes de artefatos.
“No caso da produção da borracha em pó, os fardos de borracha passam por uma unidade de moagem, obtendo-se partículas de aproximadamente 0,5mm”, esclarece.
Ronaldo ainda explica que, no caso de resinas, por exemplo, usa-se tecido filtrante para centrífugas de cesto.

Filtro cesto e telas metálicas
O filtro cesto funciona quase sempre como filtro de segurança, tanto em linhas de recalque, como na sucção de bombas. “Sua utilização se concentra mais em aplicações onde o teor de sólidos suspensos, a serem retidos na filtração, seja baixo. Sua construção é bastante compacta, tendo como grande diferencial dos outros filtros os bocais de entrada e saída alinhados, facilitando bastante a instalação, principalmente em tubulações existentes”, detalha Maurício Biral, do Departamento de Engenharia de Aplicação da Techfilter.
Para a utilização na fabricação das matérias-primas para artefatos de borrachas, os elementos filtrantes dos filtros cesto são sempre em chapa perfurada e revestidos internamente com telas metálicas.
“As malhas de filtração são mais utilizadas entre 150 e 400 micra, mas são disponíveis a partir de 25 micra de abertura. Malhas com abertura de 20 micra são encontradas, porém com custo elevado”, esclarece Maurício. “As telas metálicas utilizadas nesse segmento geralmente são feitas de aço inox AISI 304. Usa-se aço inox devido à alta temperatura do processo”, explica Ricardo Fantini, da Assistência Técnica da Tegape. Sendo de aço inox, esses elementos têm uma vida mais longa, pois caso sejam em aço carbono, qualquer início de corrosão já seria suficiente para inutilização dos mesmos, uma vez que as espessuras são bastante finas neste caso.
“Os filtros tipo cesto trazem enormes benefícios, protegendo principalmente bombas que são a alma do processo”, comenta Maurício, da Techfilter. Instalados na sucção das mesmas, os filtros evitam que materiais estranhos, e em dimensões maiores, se adentrem ao rotor, danificando e inutilizando as
bombas, causando horas ou até dias de produção parada. “Por isso, os filtros cesto acabam sendo utilizados em quase todas as etapas de processo, desde o bombeamento de formulação inicial até o envase final, como filtro de segurança”, diz.
Com sua utilização voltada para a extrusão e filtração dos produtos químicos integrantes, essas telas proporcionam um bom resultado no produto final. “Remove-se as impurezas das partes cujas emissões prejudicam a moldagem ou injeção posterior”, comenta Ricardo da Tegape. Além disso, Ricardo diz que há outros equipamentos que auxiliam nesse segmento, como lençóis anti-aderentes para prensas e mangas para captação de pó de borracha.

Pó tóxico
Nicola Giordiano, Engenheiro de Projetos da Pirelli Pneus, comenta que a utilização do filtro está intrinsecamente ligada até na produção do próprio artefato de borracha. ”Na fabricação do pneu, é necessário utilizar algum sistema de aspiração, seja filtros manga ou filtros cartuchos, na etapa da linha de mistura – onde ocorre o mix da borracha com a parte química”.
Como exemplo, a mistura entre o látex natural e a solução ácida equimolar de ácido sulfúrico e sulfato de zinco. Após a coagulação, as finas partículas são submetidas à remoção da acidez residual, sendo que o produto separado da suspensão aquosa por filtração foi, então, seco em estufa com circulação de ar, a 50 °C, e submetido aos diferentes ensaios.

Os aditivos químicos misturados à borracha variam conforme o produto final. No caso dos pneus, a mistura resulta no Carbon Black (ou sílica) - pó tóxico que precisa ser retirado antes que se misture com o ar. Para outros tipos de borracha, as partículas variam de cor e espessura, mas precisam ser eliminadas através dos filtros do mesmo modo.

O desprendimento de partículas, que são muito aglomerativas e ficam em suspensão, também ocorrem no processo de moagem da borracha.
“Essas partículas devem ser capturadas utilizando coletores de pó com cartuchos e também ciclones na entrada dos coletores quando a quantidade de pó for excessiva para remover partículas maiores e reduzir o risco de incêndio no interior do coletor”, explica Valnyr Lima, Engenheiro de vendas da Donaldson, fabricante de elementos do tipo cartucho, utilizados em seus coletores de pó com meio filtrante sintético com nanofibra. A finalidade em utilizar filtros do tipo cartucho nessa etapa é de ventilar as partículas de borracha que foram desprendidas durante o processo de moagem.
E qualquer tipo de borracha – desde as utilizadas para recapagem de pneus até a que vai dentro da bolinha de tênis –, nessa etapa do processo, soltam partículas tóxicas.
Em condições mais severas, ainda nesse processo, também são encontrados contaminantes em aerossol sendo liberados no ambiente e até vapores dos polímeros. Dependendo do caso, é necessário mais de um filtro ao longo do processo, após o qual, graças ao filtro, o ar limpo é liberado, mantendo a fabricação (e conseqüentemente o ambiente) segura, evitando que essas partículas sejam aspiradas por pessoas que estejam no mesmo ambiente e que sejam prejudicados os componentes de máquinas e o funcionamento das mesmas.
“Essas partículas podem ser prejudiciais à saúde e se fixar em equipamentos ou estruturas que estejam próximos ao processo de moagem”, comenta Valnyr. Para bons resultados na retenção dos particulados, os filtros cartuchos requerem propriedades específicas, como por exemplo, plissas com altura baixa e bem espaçadas. Porém, em sua maior parte, esses coletores são equipados com sistemas de limpeza para que as partículas retidas sejam desprendidas dos filtros cartuchos. “Essas partículas precisam ser depositadas em recipientes ao fundo do coletor, para isso os cartuchos devem estar preparados para receber essa pressão no sentido inverso ao fluxo de ventilação”, explica Valnyr.