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| Óleos naftênicos, uma boa solução para a indústria da borracha |
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O interesse da indústria da borracha em encontrar alternativas para o uso de extratos aromáticos na fabricação da borracha está aumentando constantemente. Este artigo apresenta uma visão geral do lugar que pode ser preenchido pelos óleos naftênicos dentro deste contexto.
Também se deve chamar a atenção para o fato de os óleos naftênicos serem não só uma boa alternativa para os extratos aromáticos, mas também poderem ser utilizados como
plastificantes na borracha EPDM. Por outras palavras, podem fornecer uma solução geral
para muitos produtores de borracha.
Tradicionalmente a escolha mais comum de óleos plastificantes, por exemplo para a borracha natural e o SBR, tem sido a de extratos altamente aromáticos, freqüentemente chamados extratos aromáticos do destilado (DAE). São baratos, em geral são bem adequados para os fins a que se destinam e, até agora, têm sido facilmente disponíveis. Desde meados dos anos 90, contudo, a situação mudou em vários aspectos. Do ponto de vista puramente técnico, ainda dão bons resultados, mas à medida que a importância dada a questões como a toxicidade e o impacto ambiental aumentou, as exigências do mercado mudaram.
Nos últimos anos também se presenciou uma marcada tendência decrescente na disponibilidade de DAE no mercado. O motivo reside na menor disponibilidade dos extratos, porque os produtores que os fornecem geralmente também produzem gasolina e outros combustíveis. Embora no passado isto não fosse econômico, os preços atuais do petróleo bruto fazem com que seja vantajosa a conversão de extratos em gasolina por meio do craqueamento catalítico.
Existe também uma tendência crescente, que se prevê continuar, para as refinarias se afastarem da extração como uma etapa da refinação em favor do hidrotratamento, sendo uma das razões desta tendência a adaptação dos produtos aos requisitos dos óleos básicos dos produtores de lubrificantes.
Proibição da utilização de extratos aromáticos?
No que se refere às exigências ambientais, foram vários os fatores que se destacaram recentemente. Existe muita ansiedade entre os fabricantes de borracha industrial no que se refere às conseqüências do manuseamento de óleo contendo substâncias carcinogênicas, para os trabalhadores e para o ambiente de trabalho em suas fábricas. E em 1994 a Inspetoria Sueca de Produtos Químicos Nacionais (Swedish National Chemicals Inspectorate) publicou um relatório sobre o fato de a borracha usada das faixas dos pneus estar espalhando toxinas nas regiões rurais.
Conseqüentemente, é muito provável que dentro de alguns anos seja proposta uma diretiva da UE que proíba o uso de extratos aromáticos em pneus, assim como a venda de pneus contendo tais extratos no mercado europeu. Isto significa que até os pneus fabricados fora da UE, mas destinados a venda na UE, só poderão ter aditivos plastificantes não tóxicos.
Atualmente são utilizadas cerca de 250.000 toneladas de plastificantes por ano na UE, sendo o valor relativo a todo o mundo 1 milhão de toneladas por ano. Isto significa que a indústria de pneus necessita de ter grandes quantidades de produtos alternativos o que, por sua vez, provavelmente vai afetar as quantidades de outros produtos que a indústria de óleos pode oferecer.
Por outro lado há fabricantes que, naturalmente, querem ter alternativas para o extrato por outras razões, por exemplo, para evitar a descoloração produzida pelo mesmo, ou para produtos cuja utilização requer que estejam isentos de substâncias tóxicas, por exemplo, produtos que entrem em contato com a pele humana ou com alimentos.
Todos estes fatores significam que é necessário encontrar alternativas sérias para os extratos aromáticos e é neste contexto que se inserem os óleos naftênicos.
Os óleos naftênicos são fáceis de utilizar
Em meados dos anos 90, quando o interesse nestes óleos começou a aumentar fortemente, a Nynas já estava trabalhando há alguns anos no desenvolvimento de óleos de processo para a fabricação da borracha. A questão era, naturalmente, se do ponto de vista puramente técnico os óleos podiam dar resultados tão bons como os extratos aromáticos. Obviamente que só era possível responder a esta pergunta com a ajuda de resultados de testes e por isso foram realizados muitos estudos em várias partes do mundo. Neste artigo vamos apresentar os resultados de alguns dos estudos que a Nynas realizou ou nos quais participou.
A Nynas passou a ser um participante de grande importância dentro deste contexto, em parte porque temos uma forte concentração em óleos naftênicos e em parte porque desde os anos 80 mudamos para uma tecnologia de refinação na qual o teor poliaromático do óleo é convertido em moléculas naftênicas, em vez de ser separado através de extração. Isto deu uma série de vantagens aos nossos produtos – tais como baixo teor de enxofre e baixos níveis de compostos polares. Por sua vez estes fatores determinam as vantagens de baixa descoloração e boa estabilidade à oxidação apresentadas por tais produtos.
O que facilita a utilização de extratos em formulações da borracha é o fato de as moléculas aromáticas possuírem características polares fortes e, portanto, boas propriedades de solubilidade relativamente aos ingredientes presentes numa mistura de borracha. Quando o teor de moléculas aromáticas no óleo diminui, as outras estruturas de hidrocarbonetos passam a ter um papel mais importante. As propriedades de solubilidade dos óleos naftênicos são consideravelmente melhores do que as dos óleos parafínicos relativamente a elastômeros polares como o SBR e a borracha natural. Os óleos naftênicos também atuam como plastificantes do policloropreno, se o teor de óleo não tiver de ser especialmente elevado. Isto se deve ao fato de a molécula naftênica ser mais polar que a molécula parafínica. Quanto mais refinado for o óleo, mais importante se torna essa diferença.
SBR, borracha natural e elastômeros semelhantes
Em colaboração com laboratórios independentes, a Nynas comparou as características de duas formulações de SBR, uma com extratos aromáticos e outra com um óleo naftênico da Nynas. Os resultados (consulte a Tabela 1) apresentam diferenças surpreendentemente pequenas nas características da borracha acabada. O nível de cura é um pouco inferior nas borrachas com óleo naftênico. Isto é conseqüência de os extratos conterem muito mais enxofre ligado nas moléculas poliaromáticas, que atua como acelerador natural da reação de vulcanização. Em uma formulação real com óleo naftênico isto pode ser compensado ajustando a formulação relativa aos compostos químicos de vulcanização. Nesta experiência não se fez tal otimização. Apesar do menor grau de reticulação com o óleo naftênico, obtiveram-se características mecânicas quase idênticas para os dois compostos.
É provável que sejam obtidos resultados semelhantes para os outros elastômeros com um grau de polaridade semelhante.
EPDM
Tem havido muito ceticismo em relação à utilização de óleos naftênicos como plastificantes na borracha EPDM, principalmente porque os óleos naftênicos mais antigos e menos altamente refinados podem afetar o processo de cura com peróxido de hidrogênio. Contudo, o hidrotratamento que se usa atualmente na refinação remove as substâncias que poderiam afetar este processo. Isso foi confirmado por um estudo realizado pela Nynas. Parte do estudo envolveu a comparação de dois óleos naftênicos altamente refinados com um óleo naftênico com baixo grau de refinação e também com um óleo parafínico típico dos que são utilizados na fabricação de borracha EPDM. Os compostos foram curados com peróxido. Os resultados mostram claramente que o óleo naftênico pouco refinado deu um resultado fraco, enquanto os óleos altamente refinados tiveram um funcionamento excelente (consulte a Fig. 1.).
A utilização de óleo naftênico na borracha EPDM também significa obtenção de boa compatibilidade com o resto dos componentes da borracha. Obtém-se boa capacidade de processamento e boas características mecânicas através de boa ação molhante da carga. Se na cura com enxofre o sistema de cura for otimizado de modo a conseguir o mesmo grau de cura para os dois compostos, é provável que sejam conseguidas características semelhantes para ambos os produtos. Isto observou-se quando se compararam as características de duas borrachas curadas com peróxido e se atingiu um grau de reticulação maior no composto de borracha plastificado com óleo naftênico. Este composto também apresentou melhores características mecânicas e, ao mesmo tempo, menor endurecimento por compressão.
Com base nestes ensaios é óbvio que, independentemente de a cura ser efetuada com enxofre ou com peróxido, um óleo naftênico bem refinado tem um desempenho pelo menos tão bom quanto o de um óleo parafínico (consulte as Tabelas 2 e 3).
MARIKA JOONA
Coordenadora Técnica Sênior,
Indústria Química, Nynas Naphthenics
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