“ REDUÇÃO NAS QUANTIDADES DE ÓXIDO DE ZINCO EM COMPOSTOS DE BORRACHA, ATENDENDO AS NOVAS EXIGÊNCIAS AMBIENTAIS INTERNACIONAIS ” EDSON ALVES VIANNA ABTB SP 2009

INTRODUÇÃO : CONSUMO: USOS EM COMPOSTOS DE BORRACHA: Europa = 250.000 ton/ano. USOS EM COMPOSTOS DE BORRACHA: ATIVADOR DE VULCANIZAÇÃO: Maior uso. Entra na quase totalidade dos compostos curados com enxofre. Normalmente usa-se 5 phr. AGENTE DE RETICULAÇÃO: em polímeros clorados e carboxilados.

POR QUE REDUZIR? OSCILAÇÃO DOS PREÇOS: IMPACTO AMBIENTAL: Vem ocorrendo em nível mundial. ( menos importante ) IMPACTO AMBIENTAL: Pressão por redução de teores, principalmente pela ação sobre ambientes aquáticos. PROJETO “ECOZINC”: OBJETIVO: reduzir derivados de Zinco, principalmente Óxido de Zinco, em uma ampla gama de produtos. Nestes, estão inclusos os compostos de borracha.

LME - EVOLUÇÃO DOS PREÇOS DO ZINCO: 07/2008 A 07/2009

TENDÊNCIA Atualmente: pressão por redução Futuramente: provável restrição

EFEITOS NA NATUREZA Seres humanos : Falta é pior que excesso Ambientes aquáticos : Afeta fortemente Algas, peixes, Invertebrados , etc. Concentração : de 40 ppb a 60.000 ppb, dependendo do meio, pode representar toxicidade aguda . Bio-cumulativo EPA : environmental protection agency - USA : Rejeitou retirada do Zn da lista de produtos tóxicos .

REDUÇÃO É uma questão com relativa complexidade Existem várias possibilidades NOSSO OBJETIVO : Oferecer uma opção viável técnica e economicamente

PRODUÇÃO: Há 3 processos principais para produção do ZnO: AMERICANO ou DIRETO: Sucata ou minério de Zinco é fundido, reduzido com carvão e diretamente re-oxidado. FRANCÊS ou INDIRETO: A cinza do Zinco é vaporizada e o vapor oxidado usando Oxigênio. PRECIPITAÇÃO ou AQUOSO: Uma solução purificada de Cloreto de Zinco é precipitada em Hidróxido de Zinco ou Carbonato e então calcinado resultando num Óxido de Zinco altamente ativo.

Atividade e Área superficial: Processo Aquoso Atividade e Área superficial: ALTA ATIVIDADE: Grande área superficial e baixos níveis de metais pesados. ÁREA SUPERFICIAL: até 5 vezes maior, mas dosagem não pode ser reduzida proporcionalmente. NOVA TECNOLOGIA: Novo produto foi desenvolvido. Mantém a alta atividade de um óxido ativo, revestindo a superfície de um núcleo que não tem Zinco.

ISOQURE ZnO 25CC Carbonato de Cálcio revestido com 55% de um Óxido de Zinco altamente ativo, com uma área superficial de 20 a 30 m²/g.

PROPRIEDADES ISOQURE ZnO 25 CC:

IsoQure ZnO 25 CC aumento 1000x CaCO3 aumento1000x IsoQure ZnO 25 CC aumento 1000x

IsoQure ZnO 25 CC aumento 5000x CaCO3 aumento 5000x IsoQure ZnO 25 CC aumento 5000x

ESTUDOS COMPARATIVOS: Comparações foram feitas em vários compostos com ZnO convencional, IsoQure ZnO 25 CC e ZnO Ativo.

EPDM: Composto altamente carregado, com sistema de cura livre de nitrosamina: Tabela -1 Composto 1 Composto 2 Composto 3 Composto 4 Composto 5 EPDM 100 pphr Black N 550 50 pphr Black N 990 Sillitin N 85 80 pphr Stearic Acid 3 pphr Paraffinic Oil 45 pphr Isogran® CLD-80 1.6 pphr Isogran® CBS-80 0.6 pphr Isogran® ZDTP-50 MBT 0.5 pphr IsoQure® ZnO 25 CC 2 pphr 4 pphr IsoQure® ZnO Active 50 ZnO Processo Francês 6 pphr

EPDM: Composto altamente carregado, com sistema de cura livre de nitrosamina Figura-1

EPDM: Composto altamente carregado, com sistema de cura livre de nitrosamina Figura-2

EPDM: Composto altamente carregado, com sistema de cura livre de nitrosamina Figura-3

EPDM: Composto altamente carregado, com sistema de cura livre de nitrosamina Figura-4

Teste preliminar em um composto para Pneu: Tabela-2 NR 80,0 phr BR 20,0 phr Black N 330 60,0 phr Óleo Aromático 10,0 phr Estearina 2,0 phr Antioxidante Resina de Estireno 4,0 phr PVI 0,2 phr Cera de parafina 3,0 phr TBBS 1,0 phr Enxofre 2,4 phr ZnO 25 CC ZnO White Seal ZnO Ativo

Teste preliminar em um composto para Pneu: Tabela-3 Resultados WS ZnO 25 CC Active ZnO Dureza, shore A 66 67 100% modulus, MPa 2.04 2.15 2.05 200% modulus 5.01 5.14 5.73 300% modulus 9.01 9.11 9.71 400% modulus 13.30 13.64 14.33 500% modulus 17.89 18.11 18.66 Tensão de Ruptura 18.55 18.72 19.93 Alongamento, % 518 517 555 Torque 1.50 1600C, dNm ML 8.40 8.77 9.0 MH 67.04 68.75 68.4 Tempo de cura, min ts2 4.63 4.04 4.54 t90 8.58 7.88 8.42 Rasgamento, N/mm 91.3 106.3 90.2 Abrasão, DIN (Perda de volume mm3) 49.6 37.6 38.8

Teste preliminar em um composto para Pneu: Figura-5 Propriedades Físicas: 10 20 30 40 50 60 70 Dureza ShA R. Tração Mpa Módulo 300% MPA ZnO 25 CC ZnO White Seal Zno Active

ENSAIOS FEITOS NO BRASIL EM EPDM E SBR (Laboratórios da Flexsys) INGREDIENTES: EPDM ISOQURE EPDM ZnO SBR ISOQURE SBR ZnO EPDM KELTAN 96 150 - SBR 1502 100 Sillitin N85 30 N. Fumo N-550 N. Fumo N-772 80 Dispergator FL 1,5 Estearina 1,0 Oleo Parafmico 10 IsoQure ZnO 25 CC 2,5 Óx. Zinco 99,5 % 5,0 Perkacit ZDEC 0,4 Perkacit TMTD 0,5 Perkacit MBT Enxofre Perkacit MBTS 2,0

PROPRIEDADES REOLÓGICAS 170ºC EPDM ISOQURE EPDM ZnO SBR ISOQURE SBR ZnO Tempo de Cura T 90, min 3,52 3,42 2,45 2,70 Tempo de Scorch T 31, min 0,55 0,53 0,76 0,73 Torque Máximo MH, lb-in 17,91 17,87 17,77 18,87 Torque Mínimo ML, lb-in 2,68 2,76 1,61 1,67

PROPRIEDADES FÍSICAS : EPDM ISOQURE EPDM ZnO SBR ISOQURE SBR ZnO Norma: Tensão de Ruptura, MPa 16,38 16,35 15,75 15,55 ASTMD 4l2-98a Alongamento, % 529,6 522,6 358,7 338,3 ASTM D 412-98a Módulo 100 %, MPa 3,11 3,18 3,35 3,60 Módulo 200 %, MPa 6,78 6,83 8,43 8,81 Módulo 300 %, MPa 10,00 9,97 13,74 14,24 ASTMD 412-98a Dureza, Shore A 68,5 69,0 66,5 68,0 ASTM D 2240-03 Rasgamento, Kgf/cm 45,4 44,7 32,8 34,8 ASTM D 624-00c Resiliência, % 43 44 DIN 53512

EPDM – ENVELHECIMENTO (70 H, 100ºC) Propriedades: EPDM ISOQURE EPDM ZnO Norma: Tensão de Ruptura, MPa 16,60 16,28 ASTMD 412-98a Var. Tensão, % + 1,3 - 0,4 ASTM D573-99 Alongamento, % 278,7 279,3 Var. Alongamento, % - 47,3 - 46,5 Dureza, Shore A 72,0 ASTM D 2240-03 Var. Dureza, pontos + 3,5 + 3,0 SBR – ENVELHECIMENTO (70 H, 70ºC) Propriedades: SBR ISOQURE SBR ZnO Norma: Tensão de Ruptura, MPa 15,60 16,04 ASTMD 412-98a Var. Tensão, % -0,9 + 3,1 ASTM D573-99 Alongamento, % 239,2 226,2 Var. Alongamento, % - 33,3 - 33,1 Dureza, Shore A 72,0 ASTM D 2240-03 Var. Dureza, pontos +5,0 +4,0

CONCLUSÕES: TESTES INICIAIS: Evidenciam eficiência na substituição de diversos tipos de Óxidos de Zinco. ISOQURE ZnO 25 CC X ZnO COMUM: Redução de 72% do teor efetivo de Óxido de Zinco. ISOQURE ZnO 25 CC X ZnO ATIVO: Redução de 45% do teor de ZnO ativo. REDUÇÃO DE PESO ESPECÍFICO: ZnO comum: 5,6 Isoqure ZnO 25 CC: 3,7 Vantagem econômica, com densidade 34% menor.

VIABILIDADE ECONÔMICA Custo do ZnO representa algo entre 1 % a 2,5% na formula . Varia muito de composto. Depende do total de phr Substituição representa redução de custo devido a densidade ou no mínimo, um custo equivalente.

GANHOS OBTIDOS: IMPACTO AMBIENTAL: Adequação às novas tendências e exigências que estão surgindo no mercado mundial. PADRONIZAÇÃO: Um só produto pode ser usado em substituição ao ZnO convencional ou ao ativo. ECONÔMICO: Menor teor de Zinco, que tem tido forte variação de preços, além do ganho significativo na densidade do produto.

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