Atualmente, a borracha de silicone e a borracha normal são utilizadas em vários domínios da nossa vida quotidiana. Desde pegas de borracha a utensílios de cozinha, passando por componentes médicos e aeronáuticos, a borracha de silicone e a borracha normal podem ser encontradas em todo o lado. Ao conceber produtos, especialmente aplicações reforçadas com componentes de borracha, é crucial escolher o tipo correto de borracha entre silicone e borracha. Ao compreender as diferenças subtis entre dois materiais, alguém pode fazer um produto mais satisfatório do que alguém que não presta atenção aos pormenores.

Ao selecionar materiais para utilização no fabrico de vários produtos e bens, é necessário reconhecer as vantagens e desvantagens dos muitos tipos de borracha atualmente disponíveis no mercado de consumo. Muitos produtos de borracha provaram ser versáteis. As borrachas de silicone e as borrachas normais são os dois tipos de borracha mais falados e utilizados em diferentes indústrias. Estes materiais têm propriedades e aplicações muito diferentes e até os seus processos de fabrico são significativamente diferentes.

Com esta publicação no blogue, não só educamos os fabricantes, consumidores e especialistas da indústria sobre a diversidade dos tipos de processamento de borracha, como também lhes fornecemos uma visão sobre a diversidade dos tipos de processamento de borracha.

Conhecimentos básicos de silicone e borracha comum

O que é a borracha de silicone?

Borracha de silicone é um polímero de hidrocarbonetos que tem como principais componentes o silício, o carbono, o hidrogénio e o oxigénio. Trata-se de um material sintético artificial. É popular pelas suas excelentes propriedades, tais como boa resistência ao calor, excelente flexibilidade e biocompatibilidade. Isto faz com que seja uma das principais escolhas para aplicações que estão sujeitas a grandes mudanças de temperatura ou outras condições adversas.

A borracha de silicone é normalmente utilizada em aplicações onde as temperaturas extremas e os riscos ambientais são uma preocupação, tais como juntas e vedantes no sector automóvel. A sua versatilidade é descrita pela oportunidade que oferece de criar diferentes graus, incluindo silicones condutores, retardadores de chama e de grau médico.

O que é a borracha comum?

Muitas vezes designada por borracha ou borracha natural, é extraída do látex, um produto natural da seringueira, que é um composto natural produzido pela seringueira. Os principais componentes químicos são separados, restando o cis-1,4-poliisopreno e algumas impurezas sob a forma de proteínas, água e compostos inorgânicos. As suas propriedades são: material altamente elástico, boa resistência à tração, resistência considerável ao desgaste e resistência à abrasão, aos solventes e à humidade.

A borracha normal é uma opção barata para muitas utilizações quotidianas comuns, como pneus ou sapatos. Pode ser encontrada em todo o lado e em muitos objectos. Embora a borracha normal não seja tão forte como o silicone em termos de resistência química, este material tem muito em comum com ele em termos de flexibilidade e resistência à tração.

A origem da borracha de silicone

Os elastómeros de silicone, um composto que surgiu nos últimos tempos, tornaram-se um material muito raro com excelente resistência térmica, química e eléctrica, bem como propriedades de flexibilidade (principalmente em condições extremas). A borracha normal, embora seja um material típico para muitas aplicações, não possui inerentemente todas as qualidades de reserva que a borracha de silicone oferece.

1. O que torna o silicone diferente

A borracha de silicone é única na medida em que pode suportar temperaturas de -55 a 300 graus Celsius sem mostrar quaisquer sinais de alterações de qualidade mecânica ou física que normalmente se pensa ocorrerem em aplicações de calor ou frio extremos. Este facto torna-o ideal para este tipo de aplicações. Em primeiro lugar, os silicones não derretem, queimam ou fundem como qualquer borracha comum; são termicamente estáveis, quimicamente inertes e não reagem a forças extremas. Por conseguinte, os silicones têm um bom desempenho em condições em que a maior parte das borrachas se degradaria a seu tempo.

2. Explorar a Química

Quanto à resistência química, é aqui que as coisas se complicam. A borracha não afetada (também aqui utilizada em condições normais) pode dissolver diferentes compostos. No entanto, o silicone à base de borracha confere a este material uma resistência intransigente não só aos agentes mais agressivos ou corrosivos, mas também ao ataque químico. Esta propriedade torna-o uma escolha eficaz para uma vasta gama de produtos químicos, exceto nos casos em que outras borrachas falhariam completamente.

Compreender as diferenças básicas

Composição química

A borracha de silicone é feita de sílica, um elemento que se encontra no subsolo e que só perde em peso para o oxigénio. Este componente determina quimicamente as propriedades do polímero, especialmente a sua excelente resistência ao calor.

Embora a borracha natural seja conhecida pela sua composição química menos complexa em comparação com a borracha sintética, que, por sua vez, é baseada em hidrocarbonetos. É por esta razão que a borracha normal é mais afetada quando exposta a fortes influências ambientais do que a borracha sintética. borracha de silicone.

Comportamento mecânico

A borracha de silicone apresenta uma elevada resistência ao desgaste e alongamento, o que lhe permite suportar diferentes cargas mecânicas causadas por compressão, deformação e cisalhamento sem fissurar ou alterar a forma inicial. Em contrapartida, a borracha tem normalmente uma excelente resiliência e resistência ao desgaste, o que significa que são adequadas para superfícies que estão frequentemente em contacto com objectos duros e rígidos e sujeitas a impactos.

Resistência térmica

A borracha de silicone pode obter notas máximas em testes de temperaturas extremas porque mantém as suas propriedades a temperaturas tão elevadas como 500°F (260°C) e tão baixas como -100°F (-70°C). A borracha que utilizamos normalmente é de natureza orgânica e, por isso, a sua utilização está limitada a uma gama de temperaturas elevadas de aproximadamente 60°C (140°F).

Aplicações e sectores

Silício para as indústrias eletrónica e médica

A bioinércia dos silicones é considerada uma grande vantagem, tornando a indústria importante no domínio médico, onde são fornecidos dispositivos como próteses e implantes. Para além das suas propriedades eléctricas, o silicone envolve e isola eficazmente os componentes electrónicos, especialmente a temperaturas elevadas.

Borracha comum em pneus e peças de automóvel

A grande dureza da borracha estende-se às suas propriedades mecânicas, tornando-a um padrão na indústria automóvel, incorporando a produção de pneus, juntas e vários componentes mecânicos. As propriedades de absorção e resistência ao choque do (EVA) não são apenas utilizadas em equipamento e calçado desportivo, mas estendem-se também à estrutura do calçado, onde a aterragem suave e o amortecimento do pé são requisitos importantes.

Diferenças de fabrico

Processo de Vulcanização

O fabrico de borracha normal requer a vulcanização, um processo químico utilizado para converter a borracha natural ou os polímeros relacionados num material mais durável. Este método envolve normalmente a utilização de enxofre e outros agentes de cura durante o aquecimento da borracha. De facto, a borracha de silicone não precisa de ser vulcanizada como os polímeros porque começa a formar uma rede desde o início.

Moldagem e processabilidade

Devido à sua maior estabilidade térmica, borracha de silicone é a escolha preferida em muitas indústrias porque pode ser moldado em formas altamente complexas utilizando muitos processos diferentes, incluindo moldagem por compressão, moldagem por transferência e moldagem por injeção de borracha de silicone líquido (LSR). Uma alternativa à borracha normal é utilizar silicone, que é altamente maleável mas requer um controlo mais preciso da temperatura e da pressão da máquina durante a produção.

Impacto ambiental e sustentabilidade

Biodegradabilidade e eliminação

A borracha é a substância mais comum. Embora seja borracha natural, decompõe-se se for deixada durante muito tempo. Como o processo pode ser lento e envolver condições específicas, os resultados também serão lentos. Uma desvantagem ambiental da borracha de silicone pode também ser o facto de não se decompor facilmente.

De facto, ao longo das últimas décadas, os resíduos de silicone tornaram-se menos problemáticos devido ao desenvolvimento contínuo de novas tecnologias e de reciclagem. As tecnologias inovadoras e de reciclagem estão gradualmente a atenuar o problema dos resíduos de silicone.

Recursos renováveis

A borracha natural pode ser extraída de árvores de borracha cultivadas em plantações de borracha ecologicamente conscientes. Além disso, cada vez mais fabricantes e consumidores preferem borracha proveniente de práticas responsáveis e ecológicas, pelo que o processo de produção é amigo do ambiente. No entanto, a borracha de silicone é feita principalmente de silanos obtidos a partir de silicatos encontrados na areia moída, um subproduto da queima de fontes de biomassa.

Considerações sobre os custos

Custos de produção

A razão pela qual a borracha de silicone é mais cara de produzir pode dever-se à natureza das suas matérias-primas e ao que parecem ser técnicas de fabrico mais complexas. Além disso, o processo de moldagem da borracha de silicone macia requer frequentemente moldes especiais dispendiosos, o que também aumenta o preço do produto inicial.

Durabilidade a longo prazo

Desde borracha de silicone A borracha de silicone tem custos de arranque mais elevados em comparação com outros materiais, mas a durabilidade da borracha de silicone vale muitas vezes o custo. A produção de silicone excede frequentemente o seu rendimento em aplicações em que a resistência ao calor e as propriedades de envelhecimento são favoráveis. Os produtos de silicone duram mais tempo e poupam muito tempo.

Estudo de caso: Vedantes de silicone vs. vedantes de borracha normais

Os anéis de vedação de silicone e os anéis de vedação de borracha comuns são materiais de vedação comuns, mas existem algumas diferenças em termos de desempenho e utilização.

Material

Os anéis de vedação de borracha comuns são feitos de borracha natural ou de borracha sintética, enquanto os anéis de vedação de silicone são feitos de borracha de silicone. A borracha é borracha natural, derivada do látex produzido pelas seringueiras, enquanto a borracha de silicone é feita de cadeias de polímeros, que são moléculas de cadeia longa derivadas do petróleo refinado e do carvão. Pode verificar-se que a borracha de silicone é superior à borracha comum em termos de resistência a altas temperaturas e à corrosão, pelo que tem mais significado prático para várias aplicações especiais.

Resistência à temperatura

Os vedantes de silicone apresentam melhores capacidades de funcionamento do que os vedantes de borracha normais no intervalo de temperatura de -60°C-230°С. Portanto, eles podem operar sem problemas dentro da faixa de temperatura especificada. Este desempenho a altas temperaturas confere ao material muitas vantagens e é amplamente utilizado em aplicações que requerem resistência a altas temperaturas, como mangueiras de ar condicionado para automóveis, vedantes de gasolina e sistemas de ar comprimido, motores a jato de aeronaves, dispositivos fotovoltaicos e outros campos. Os vedantes normais do tipo borracha têm uma gama de temperaturas de funcionamento limitada em comparação com a gama de temperaturas ambiente, normalmente -40°C -120°C.

Resistência química

Os materiais de vedação feitos de silicone são mais resistentes aos agentes químicos do que os seus homólogos de borracha normais. As pequenas vedações de silicone, como O-rings, juntas, etc., são amplamente utilizadas em ambientes agressivos.

Por exemplo, os ácidos, os álcalis e os solventes orgânicos corroem as vedações de borracha normais, mas as vedações de silicone podem suportar estes meios e funcionar. Por conseguinte, devido às particularidades de certos domínios industriais, como as indústrias farmacêutica, química e de exploração petrolífera, é necessário escolher anéis de vedação de silicone.

Desempenho de vedação

Em comparação com os anéis de vedação de borracha, os anéis de vedação de material de silicone melhoram a eficiência da vedação. Os vedantes de gás e fluido feitos de silicone são eficazes na prevenção de fugas, porque a borracha tem menos probabilidades de se tornar frágil e dura, e os vedantes têm uma vida útil relativamente longa.

Entre as vantagens da utilização de vedantes de silicone, este é um fator importante que tornou os vedantes de silicone populares em sectores industriais como o fabrico automóvel, sistemas aeroespaciais, eletrónica e outras indústrias que requerem vedantes de silicone em grandes quantidades.

Custo

Uma razão comum pela qual os vedantes de silicone custam mais do que os anéis de borracha normais é a qualidade do material. Isto deve-se ao facto de o custo das matérias-primas de silicone ser elevado e de o processo de produção ser complexo.

No entanto, em ocasiões especiais, a resistência a altas temperaturas, a resistência química e o excelente desempenho de vedação proporcionados pelas vedações de silicone excedem o seu custo e são mais aceitáveis do que as vedações de borracha tradicionais.

Em suma, estes dois métodos de vedação (vedantes de silicone e vedantes de borracha comuns) têm os mesmos princípios básicos, mas cada um tem as suas próprias vantagens e desvantagens.

Na prática dos materiais de vedação na vida real, os materiais de vedação adequados são selecionados com base nas necessidades do projeto e nas condições reais.

Quando escolher borracha de silicone?

Ao contrário da borracha natural, a borracha de silicone pode ser uma escolha versátil em determinadas aplicações porque:

1. Ambiente extremo

Com isto, podemos definir muito bem o intervalo dentro do qual o silicone pode funcionar, o que é muito útil, especialmente em grandes cozinhas e cozinhas industriais que, por vezes, têm temperaturas extremas. Consideremos o caso das aplicações aeroespaciais, onde as peças precisam de funcionar a temperaturas acima dos limites aceitáveis, e onde os dispositivos médicos precisam de ser cumulativamente expostos a vários procedimentos de esterilização.

2. Aplicações de grau médico e alimentar

A biocompatibilidade e a sua utilização em próteses, cateteres e tubos médicos fazem do silicone de qualidade médica um material obrigatório. Em vez disso, deve dar-se prioridade ao silicone de qualidade alimentar para utensílios de pastelaria e de cozinha, uma vez que não se impregna nos alimentos, pode ser lavado na máquina de lavar louça e é anti-aderente.

3. Equipamento elétrico e eletrónico

Para além da capacidade do silicone para suportar altas tensões e das suas propriedades isolantes, as empresas de eletricidade, bem como os fabricantes de silicone e de componentes electrónicos, consideraram-no indispensável em cabos, conectores e outros componentes electrónicos.

É conhecido pela sua natureza ecológica e, por isso, é muito popular na indústria de semicondutores.

Quando escolher a borracha comum

1. Todos os dias Itens e definições gerais

A razão é que as coisas simples e quotidianas, como o transporte de cargas ou de bens de consumo simples, raramente requerem outra coisa que não a borracha pura. Pensa-se que a sua maior elasticidade está relacionada com o seu baixo custo, tornando-a compatível com artigos desportivos como bolas, sapatos e elásticos.

2. Aplicações industriais

Por exemplo, em ambientes industriais menos exigentes, em que a exposição a produtos químicos e as flutuações de temperatura não são considerações importantes, uma borracha com uma preferência de resistência inferior pode ser satisfatoriamente adequada para a sua utilização. É frequentemente escolhida quando se trabalha com correias transportadoras, vedantes e juntas, e peças simples.

3. Sustentabilidade e biodegradabilidade

O que muitas pessoas podem não considerar é que a vantagem ecológica da borracha é o facto de se degradar quando enterrada - um fator-chave na produção amiga do ambiente e na consciência ambiental do produto. Esta caraterística é útil para artigos que acabam por ser deitados fora devido à capacidade de serem facilmente reciclados nestas categorias, como as embalagens.

O futuro dos produtos de borracha

Devido ao contínuo desenvolvimento e avanço da ciência dos materiais, é provável que a borracha de silicone se torne sinónimo de borracha comum e que a diferença entre a borracha de silicone e a borracha comum se esbata.

Atualmente, os materiais híbridos, como os elastómeros sintéticos fluoroelastómeros, estão a melhorar o desempenho em muitas destas aplicações exigentes. No entanto, com o tempo, as diferenças entre estes tipos de borracha deverão tornar-se cruciais para os criadores de vapores e os seus utilizadores.

Acredita-se que a investigação sobre a próxima geração de produtos de borracha ecológicos irá corrigir a imagem da indústria de pneus. À medida que avançamos lentamente em direção a uma cultura decididamente ecológica, a borracha compostável tornou-se uma tendência recente com a vantagem adicional de melhorar o ambiente.

Conclusão

O mercado de produtos de borracha é enorme, e as variedades de silicone e de borracha comum representam apenas uma pequena parte de todos os produtos de borracha. No entanto, embora o número dos seus subgéneros possa ser infinito, estamos a falar dos subgéneros que têm as suas próprias caraterísticas e um lugar especial nos livros sobre ciência dos materiais. Cada tipo tem o seu próprio conjunto de propriedades, utilizações e um lugar único na grande tapeçaria da ciência dos materiais.

No entanto, compreender estes contrastes entre materiais não é apenas para académicos, mas é também uma ferramenta útil que os engenheiros, designers e qualquer outra pessoa que construa produtos deve compreender para escolher os materiais certos para o produto. Uma parte integrante da compreensão de ambos os materiais vem da compreensão das nuances da borracha e do silicone. Por sua vez, estas permitirão a tomada de decisões mais informadas, tornando a aplicação de ambos os materiais mais segura, mais eficiente e mais prática.

A controvérsia entre silicone e borracha não é uma questão a preto e branco, mas um ato de equilíbrio complexo que reconhece as situações de aplicação de uma forma composta e seleciona a tecnologia em conformidade. No caminho para materiais mais estáveis e baseados na utilidade, temos de reconhecer os aspectos positivos e negativos de cada componente.

Desde o conforto quotidiano da sensação de fiabilidade ao desempenho inovador da borracha de siliconeNo entanto, os materiais repetitivos que são utilizados no fabrico de uma grande variedade de produtos que usamos regularmente merecem ser conhecidos e apreciados por todos nós a um nível muito mais profundo.