Relatório de estágio Curricular IV

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS BORRACHAS WOLF LTDA. Relatório de estágio Curricular IV JARAGUÁ DO SUL 2008

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS BORRACHAS WOLF LTDA. Relatório de estágio Curricular IV Período: 05/05/2008 à 12/09/2008 Aluno: Henrique Pereira Machado Matricula: 05137136 Fase acadêmica: 11ª Coordenador de estágio: Antonio Pedro Novaes de Oliveira Orientador de estágio: Amauri Pontes Concordo com o conteúdo deste Relatório: Amauri Pontes JARAGUÁ DO SUL 2008

BORRACHAS WOLF LTDA. RUA HENRIQUE PIAZERA, nº 194. JARAGUÁ DO SUL, SC CEP: 89252-060 FONE: (47) 3371-7000 FAX: (47) 3371-3142 www.wolf.ind.br iii

AGRADECIMENTOS Gostaria de agradecer a empresa Borrachas Wolf LTDA. pela oportunidade de realização do estágio e pela confiança e liberdade deposta sobre os estagiários e sobre mim. Ao orientador de estágio Amauri Pontes pela troca de conhecimentos e experiências. Ao José Severnini, Janete Tiburski, Silvana Stipp, Armelina de Jesus e Jucélia Eckert pelo companheirismo no ambiente de trabalho e por serem sempre prestativos dispostos a solucionarem qualquer dúvida. A todos que colaboradores da Empresa que ajudaram de forma direta e indireta para o desenvolvimento dos projetos. Finalmente agradeço aos coordenadores de estágios pelo apoio durante as visitas. iv

SUMÁRIO LISTA DE ILUSTRAÇÕES...VII LISTA DE TABELAS E GRÁFICOS...VII LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS...VIII 1. INTRODUÇÃO... 1 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA... 2 2.1. MATÉRIAS-PRIMAS PARA FORMULAÇÃO DA BORRACHA:... 2 2.1.1. Elastômeros:... 2 2.1.2. Agentes de Vulcanização:... 4 2.1.3. Aceleradores:... 4 2.1.4. Ativadores e Retardadores:... 5 2.1.5. Antidegradantes:... 5 2.1.6. Auxiliares de Processo:... 5 2.1.7. Cargas:... 5 2.1.8. Plastificantes:... 6 2.1.9. Outras matérias-primas de formulação:... 7 2.2. MISTURA... 8 2.2.1. Misturador Fechado Banbury... 8 2.2.2. Misturador Aberto Cilindro... 9 2.3. MOLDAGEM... 9 2.3.1. Moldagem por compressão... 9 2.3.2. Moldagem por transferência... 10 2.3.3. Moldagem por injeção... 10 2.4. VULCANIZAÇÃO... 11 2.5. CURVA REOMÉTRICA... 12 2.5.1. Terminologia... 12 3. DESENVOLVIMENTO DE NOVOS FORNECEDORES DE MATÉRIA- PRIMA.... 13 3.1. PROBLEMA E JUSTIFICATIVA... 13 3.2. OBJETIVO... 13 3.3. MATERIAIS E MÉTODOS... 13 3.4. RESULTADO E DISCUSSÕES... 15 3.5. CONCLUSÃO... 17 4. ESTUDO DA DIFERENÇA ENTRE OS MISTURADORES FECHADOS TIPO BANBURY... 18 4.1. PROBLEMA E JUSTIFICATIVA... 18 4.2. OBJETIVO... 18 4.3. MATERIAIS E MÉTODOS... 18 4.4. RESULTADO E DISCUSSÕES... 18 v

4.5. CONCLUSÃO... 24 5. CONCLUSÃO... 25 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 26 ANEXO A A EMPRESA... 27 ANEXO B CRONOGRAMA DE ESTÁGIO... 28 vi

Lista de ilustrações Figura 1: Misturador fechado tipo Banbury.... 9 Figura 2: Molde de compressão direta... 10 Figura 3: Molde por transferência.... 10 Figura 4: Sistema de injeção.... 11 Figura 6: Tipos de curva de vulcanização. a) Curva em equilíbrio no torque máximo. b) Curva com torque máximo e reversão. c) Curva sem equilíbrio no torque máximo.... 13 Figura 7: Dimensões do penetrador do durômetro Shore A.... 15 Figura 8: Curvas reométricas do composto 50554-1.... 20 Figura 9: Curvas reométricas do composto 51008-4.... 20 Figura 10: Curvas reométricas do composto 50748-0.... 21 Figura 11: Curvas reométricas do composto 50748-0, após o treinamento... 23 Figura 12: Curvas reométricas do composto 50554-1, após o treinamento... 23 Lista de tabelas e gráficos Tabela 2: Propriedades do negro-de-fumo... 6 Tabela 3: Resultados dos testes de tração original e tração envelhecido.... 15 Tabela 4: Resultado teste de imersão em água destilada e óleo de milho.... 16 Tabela 5: Resultado teste de imersão em solução de ácido acético.... 17 Tabela 6: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50554-1... 19 Tabela 7: Tabela de tempos e temperaturas do composto 51008-4... 19 Tabela 8: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50758-0... 21 Tabela 9: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50758-0 depois do treinamento... 22 Tabela 10: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50554-1 depois do treinamento... 22 vii

Lista de abreviaturas e siglas NR = PoliIsopreno Natural BR = Polibutadieno IR = PoliIsopreno Sintético CR = Policloropreno NBR = Copolímero de Acrilonitrila Butadieno EPDM = Terpolímero de EtilenoPropileno Dieno Monômero IIR = Copolímero de IsoprenoIsobutileno CM = Polietileno Clorado CSM = Polietileno CloroSulfonado AU, EU = Poliuretano Polyester/ Polyether CO, ECO = EtilenoClorometilOxicado FVMQ = FlouroAlquilPolisiloxano VMQ = Polisiloxano FKM = Hidrocarbonetos Fluorados, Fluoropolímero SBR = Copolímero de Estireno Butadieno FFKM = PerfluorAlkyEtileno viii

1. INTRODUÇÃO O presente relatório demonstra as atividades realizadas durante o período de estagio na empresa Borrachas Wolf LTDA. em parceria com a Universidade Federal de Santa Catarina. A Borrachas Wolf é uma empresa focada na fabricação de componentes técnicos de elastômeros destinados aos mais variados segmentos do mercado, como: Automotivo, Linha Branca, Doméstica, Motores, Frigorífico, Saneamento, Transformadores. O estágio foi desenvolvido principalmente nos setores de Mistura, Préformatos e Laboratório. Além de realizar atividades rotineiras nestes setores serão citadas algumas principais atividades desenvolvidas na empresa. Estas atividades realizadas no estagio visaram à melhoria da qualidade dos produtos e ampliação de fornecedores de matéria-prima. 1

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O primeiro contato com os processos de transformação dos elastômeros foi em 1839, quando Charles Goodyear descobriu a vulcanização da borracha pelo enxofre, alterando sensivelmente as suas características. Em 1888, Dunlop inventou o pneu para bicicleta. Posteriormente, George Oenstager, em 1906, introduziu os aceleradores orgânicos reduzindo acentuadamente o tempo de vulcanização e as propriedades físicas do produto final vulcanizado. Esta evolução consolidou a utilização da borracha, cuja tecnologia de processo e componentes vem evoluindo constantemente, até chegarem a formulações atualmente utilizadas, com mais de dez tipos diferentes de Matérias- Primas. 2.1. Matérias-Primas para formulação da borracha: 2.1.1. Elastômeros: Elastômeros são classificados como polímeros não reticulados, mas reticuláveis (vulcanizáveis), materiais macromoleculares que recuperam rapidamente a sua forma e dimensões iniciais, após cessar a aplicação de uma tensão. O elastômero constitui a matéria-prima principal para as propriedades finais da borracha. Cada família é caracterizada por diferentes viscosidades, proporções de monômeros, cadeias poliméricas. A tabela 1 indica as principais propriedades físico-químicas de cada família de elastômero. 2

Tabela 1: Propriedades físico-químicas dos elastômeros PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DOS ELASTÔMEROS Nome Comun Natural Nitrilica SBR Butil Butadieno Neoprene EPDM TYRIM Poliuretano Hypalon* Epicloridrina Poliacrílica Silicone FluorSilicone Viton* ASTM D1418 NR/IR NBR SBR IIR BR CR EPDM CM AU,EU CSM CO,ECO ACM VMQ FVMQ FKM PROPRIEDADES FÍSICAS Dureza Shore A 30/90 40/95 30/90 40/75 40/90 40/90 30/90 60/90 80A-75D 40/90 40/90 40/90 25/80 58/68 65/90 Rasgamento R R R R R R R R R R R R NR R R Abrasão R R R R R R NR NR R R R NR NR NR NR D.P.C R R R NR R R NR R R NR NR R R NR NR Resiliência R NR R NR R R NR NR R NR R NR R NR NR Pressão R R R R NR R R NR R R R R NR R R Impermeabilidade aos gases R NR R R R NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR Alongamento R NR R R NR R NR NR NR NR NR NR R NR NR PROPRIEDADES QUÍMICAS (Resistência) Temperatura º C Regime máximo 70 100 70 120 70 100 150 120 90 120 100 125 250 250 200 Áciduos diluido NR R R R NR R R R NR R NR NR R R R Ácidos concentrado NR NR NR R NR NR R R NR R NR NR NR NR R Vapor(H2O) NR NR NR R NR NR R R NR R NR R R R R Solv. Alifáticos NR R NR NR NR NR NR R R NR R R NR R R Solv. Aromáticos NR R NR NR NR NR NR NR NR NR R NR NR R R Solv.Oxigenados R NR NR NR NR NR R NR NR NR NR NR NR NR NR Solv. Clorados NR NR NR NR NR NR NR NR NR NR R NR NR NR R ÓleosVegetais NR R NR NR NR R NR NR NR NR R R R R R Óleos Animais NR R NR NR NR NR NR R NR R R R NR R R Óleos Petróleo NR R NR NR NR R NR R R R R R NR R R Bases R R R R R R R R NR R R NR NR R R *Marca Registrada Du Pont Legenda: R = Recomendado NR = Não 3

2.1.2. Agentes de Vulcanização: Agentes de vulcanização são as substâncias que promovem as ligações cruzadas entre as macromoléculas dos elastômeros. Utilizam-se distintos agentes de vulcanização para cada tipo de ligação química dos elastômeros. Podemos classificar os agentes de vulcanização em três tipos: a. Enxofre: Empregado na vulcanização de elastômeros insaturados. Normalmente utilizado na forma rômbica, por ser mais acessível. A forma amorfa é utilizada em casos em que a mistura crua deve ser armazenada por certos períodos de tempo, pois a o enxofre rômbico migra para a superfície da composição ressecando-a. b. Doadores de enxofre: Matérias-primas que contem enxofre, como certos aceleradores, decompõem-se a determinadas temperaturas e liberam quantidades significantes de enxofre. Quando utilizado este tipo de matéria-prima pode-se diminuir ou eliminar a quantidade de enxofre elementar. c. Agentes não sulfurosos: São constituídos por óxidos metálicos como o óxido de zinco e óxido de chumbo. Geralmente utilizados em borrachas nitrílicas, carboxílicas, policloropreno, hypallon, entre outras. 2.1.3. Aceleradores: São substâncias que controlam o tempo de vulcanização, podendo variar de um minuto a 120 minutos. Pode-se utilizar uma única substância ou uma combinação de aceleradores. A escolha do acelerador deve levar em conta, entre outros fatores, as dimensões da peça, o processo de moldagem e vulcanização. O acelerador tem grande influência na natureza das ligações cruzadas, as quais, largamente determinam as propriedades físicas. 4

2.1.4. Ativadores e Retardadores: Os ativadores ativam o sistema de aceleração e aumentam sua eficácia, geralmente constituídos de um óxido metálico na proporção de 5 phr e um óxido graxo na proporção de 0,5 a 3 phr. Os retardadores têm como objetivo reduzir a pré-vulcanização, proporcionando uma maior versatilidade e segurança de processamento. 2.1.5. Antidegradantes: Os elastômeros em geral são afetados pelo envelhecimento natural ou acelerado, ocasionados pela ruptura e/ou alterações das cadeias poliméricas, principalmente nos pontos de insaturação. Utilizam-se agentes de proteção que eliminam ou diminuem os afeitos dos agentes do envelhecimento, como O 2, O 3, calor, luz, flexão mecânica. 2.1.6. Auxiliares de Processo: Os auxiliares de processos geralmente são utilizados em pequenas quantidades. Seu objetivo é de melhorar o processamento, tais como mistura, calandragem, extrusão e moldagem, assim reduzindo custos de produção sem alterar as propriedades físicas do composto. 2.1.7. Cargas: São utilizadas para modificar as propriedades físicas, mudar características de processo, ou para reduzir custos. As cargas podem ser classificadas em dois grupos: a. Cargas claras: As cargas de utilização de técnicas são sílicas precipitadas e sílicas pirogenadas de alto grau de pureza. Entre as cargas de enchimento, destacamse o caulim, barita, talco, carbonato de cálcio. 5

b. Cargas pretas: São representadas pelos negros-de-fumo, que são caracterizados pelo processo de obtenção e pelo tamanho de partícula. Possuí três tipos de processo de obtenção: canal, térmico e de fornalha. A tabela 2 indica a influência do tamanho de partícula e da estrutura dos negros de fumos sobre as propriedades de um composto. Tabela 2: Propriedades do negro-de-fumo Propriedade Diminuindo-se o tamanho do partícula Aumentando-se a estrutura - Tamanho da partícula constante - Estrutura constante Dureza Aumenta Aumenta Tensão de Ruptura Aumenta Diminui Módulo elástico Não há influência Aumenta Alongamento Diminui Diminui Resiliência Diminui Não há influência Viscosidade Aumenta Aumenta Dispersão Diminui Aumenta Dimensional Não há influência Aumenta 2.1.8. Plastificantes: Os plastificantes controlam a dureza do composto, facilitam a incorporação de cargas e processamento em geral. Os plastificantes modificam as propriedades físicas do composto sem agir quimicamente. Modificam as propriedades tanto do composto não reticulado como do composto reticulado. Os mais utilizados são: a. Óleos minerais: São classificados em parafínicos, naftênicos e aromáticos. A escolha do óleo leva-se em consideração quatro fatores: cor do artefato, compatibilidade com o elastômero e a fração volátil do óleo. 6

b. Ésteres: Tem como característica de baixar a temperatura de transição vítrea dos polímeros, portanto utilizado em composto com aplicações em baixas temperaturas. Os ésteres mais utilizados são oleatos, sebaçatos e ftalenos. c. Plastificantes Poliméricos: Os mais importantes são as resinas cumarona e fenólica. A resina cumarona tem característica de auxiliarem no processo e conservar as propriedades mecânicas do reticulado. As resinas fenólicas combinadas com outros elementos curam durante a vulcanização proporcionando altas durezas. 2.1.9. Outras matérias-primas de formulação: 1. Regenerados: Os resíduos de borracha regenerados podem ser obtidos por processo mecânico ou criogênico. Os regenerados têm como características importantes conferindo ao composto resistência a abrasão, reduzir o tempo de mistura, facilitar o processamento, reduzir o fenômeno de reversão e permitir uma vulcanização em tempos menores. 2. Pigmentos: Podem ser utilizados tanto orgânicos como inorgânicos utilizados para tornar o composto da cor desejada. 3. Peptizantes: Também chamados de plasticizantes químicos, são empregados com a função de catalizar a quebrar das macromoléculas de elastômeros. Devem ser utilizados na faze inicial da mistura, antes de adicionar cargas e agentes de vulcanização. 7

4. Odorizantes: Essências e mascaradores de cheiro. 5. Agentes de adesão borracha/metal e borracha/têxtil: Normalmente são misturas complexas de elastômeros, catalisadores e resinas, em emulsão ou solução. 6. Retardadores de chama: Substâncias halogenadas e óxido de antimônio para reduzir a flamabilidade. 2.2. Mistura 2.2.1. Misturador Fechado Banbury Os misturadores fechados têm como característica principal de exercer altas taxas de cisalhamento sobre o material e uma baixa razão de movimento de cisalhamento. O misturador fechado tipo Banbury (figura 1) apresenta misturadores com rotores tangenciais. As forças de cisalhamento ocorrem basicamente entre os rotores e a parede da câmera. As matérias-primas são adicionados através da Entrada de ingredientes e misturados na Câmera e mistura. Os rotores tangenciais são controlados por motores elétricos enquanto uma pressão é aplicada do topo pelo Peso flutuante. Os rotores movimentam-se em sentidos opostos com uma pequena diferença de velocidade. A água controla a velocidade de aquecimento através da Zona de resfriamento. Nos parâmetros adequados, tempo e temperatura, a evacuação do composto é realizada pela Porta de descarga. Posteriormente ao descarregamento o composto deve passar por dois rolos de um misturador aberto para ser laminado. 8

Figura 1: Misturador fechado tipo Banbury. 2.2.2. Misturador Aberto Cilindro É constituído por dois cilindros metálicos de alta dureza, dispostos horizontalmente. Os cilindros giram em sentidos opostos com velocidades periféricas diferentes, sobre os quais são colocados a borracha e os ingredientes a serem misturados. Os cilindros abertos podem ser utilizados como substitutos dos misturares fechados. Muito utilizados em misturas de pequena escala e compostos que exigem grande controle de pureza. 2.3. Moldagem 2.3.1. Moldagem por compressão Este processo é o mais utilizado pela indústria de elastômero. Consiste em um molde aquecido, carregado com um pré-formato do composto com um leve excesso de massa (figura 2). O composto é comprimido por meio de uma prensa 9

hidráulica ou mecânica. O composto ao ser exposto a pressão e calor ativa o processo de reticulação. Para melhorar a qualidade de preenchimento do molde, na moldagem por compressão é realizado uma etapa de degaseificação que consiste na abertura e fechamento do molde rapidamente, visando à expulsão de gases retidos nas cavidades. Figura 2: Molde de compressão direta 2.3.2. Moldagem por transferência Consiste na transferência do composto por uma câmara de transferência para a cavidade final intermediado por canais (figura 3). Este processo origina um melhor acabamento para as peças, menor índice de refugo, peças com pouca rebarba, peças mais complexas que a moldagem por compressão e paredes finas. Figura 3: Molde por transferência. 2.3.3. Moldagem por injeção Os elastômeros moldados por injeção são vulcanizados no interior do molde, saindo quentes das cavidades. Diferentemente da injeção de polímeros termoplásticos, que são resfriados no molde (figura 4). 10

A máquina é alimentada por um perfil de composto previamente preparado em formato de tiras por extrusão ou calandragem. A rosca da injetora submete o composto a um trabalho mecânico e aquecimento, plastificando-o. Figura 4: Sistema de injeção. 2.4. Vulcanização A vulcanização é um processo de reticulação pelo qual a estrutura química do eslastômero, é alterada. As cadeias do elastômero são unidas através de ligações cruzadas entre as cadeiras. Constitui-se de uma reação química não-reversível, ordinariamente realizada numa temperatura elevada. Em muitas reações de vulcanização, compostos de enxofre são adicionados ao elastômero aquecido; átomos de enxôfre se ligam com as cadeias adjacentes. Ligações cruzadas por ponte de enxôfre são formadas em poliisopreno de acordo com a seguinte reação (figura 5): Figura 5: Reação de vulcanização do poliisopreno. 11

2.5. Curva Reométrica Através de um reômetro de cavidade oscilante podemos obter a curva reométrica. Este método é utilizada para determinar as características de vulcanização. É utilizado para controle de qualidade e para desenvolvimento de matérias-primas e compostos. Uma amostra de um composto é contida entre duas matrizes, uma das quais oscila através de pequena amplitude rotacional. O composto é mantido por dois minutos a 180 C. Esta ação produz um torque de cisalhamento senoidal, a qual depende do módulo de cisalhamento do composto. A curva é definida como a amplitude da força de oscilação registrada em função do tempo. A rigidez do corpo-de-prova de borracha aumenta com a evolução da vulcanização. 2.5.1. Terminologia a. Torque máximo (M H, M HR e M HF ) Medida do módulo de cisalhamento da amostra completamente vulcanizada em dada temperatura de vulcanização obtida como o ponto máximo da curva (figura 6). b. Torque mínimo (M L ) Menor módulo de cisalhamento da amostra não-vulcanizada obtida como o ponto mais baixo da curva. c. Tempo de scorch ou pré-vulcanização (ts 1 ) Tempo onde começa a vulcanização, caracterizado como tempo requerido para aumentar uma unidade de torque acima do torque mínimo, usando um arco de aproximadamente 1 -Ts 1. d. Tempo ótimo de vulcanização (t 90 ) Tempo requerido para vulcanização, caracterizado como o tempo requerido para atingir 90% do torque máximo. 12

Figura 6: Tipos de curva de vulcanização. a) Curva em equilíbrio no torque máximo. b) Curva com torque máximo e reversão. c) Curva sem equilíbrio no torque máximo. 3. Desenvolvimento de novos fornecedores de matéria-prima. 3.1. Problema e justificativa Devido à grande expansão do mercado de elastômeros e conseqüentemente o aumento da demanda por matérias-primas é necessário ampliar o numero de fornecedores de matéria-prima para manter o nível de crescimento da produção. Foram realizados inúmeros testes de novos fornecedores como exemplificação dos testes segue abaixo um teste realizado. 3.2. Objetivo Aumentar o numero de fornecedores de borracha nitrílica. 3.3. Materiais e métodos Para aprovação do teste utilizou-se a massa de código 51011-4. Foi substituído o componente BAN-16 (código interno, borracha nitrílica) pela borracha teste NBR-3350, mantendo os pesos da formulação original. Foi realizado testes comparativos com lotes da produção da massa 51011-4 e os parâmetros exigidos pelos clientes. a. Teste de Tração ASTM D-412. O teste de tração consiste em submeter um corpo-de-prova a uma solicitação de tração até a ruptura, registrando-se a carga em função do tempo. 13

Nos ensaios normatizados, a tensão é obtida através da razão entre a força e a área de secção transversal do corpo-de-prova antes de ser deformado. b. Envelhecimento acelerado em estufa com ar circulante ASTM D-573. Este método de teste consiste em submeter corpos-de-prova em uma estufa, por 70 horas a 100 C, com ausência de luz, avaliando a deterioração de suas propriedades físicas com o tempo causado pela oxidação e temperatura. c. Líquidos para teste padrão: Este método cobre os procedimentos para avaliar comparativamente a habilidade dos compostos de borracha vulcanizados de resistir ao efeito de líquidos. Realizaram-se os testes em uma estufa de ar circulante, 70 horas a 100 C, os líquidos utilizados nos testes foram: Imersão em água destilada ASTM D-471 NBR 11. Imersão em óleo de milho ASTM D-471 NBR 11. Imersão em solução fervente com 3% de ácido acético e 97% de água destilada ASTM D-471 NBR 11.407. d. Deformação Permanente à Compressão sob Deformação Constante. O teste de Deformação Permanente à Compressão é utilizado para medir a capacidade dos compostos de borracha para reter as propriedades elásticas após prolongada ação de forças compressivas. O teste foi submetido a uma compressão de 25%, 22 horas a 100 C. e. Determinação de dureza shore A. Este método é baseado na penetração de um tipo específico de penetrador (figura 7) quando forçado sobre um material sobre condições específicas. A dureza é relatada inversamente proporcional à penetração e é dependente do módulo elástico e viscoso do material. 14

Figura 7: Dimensões do penetrador do durômetro Shore A. 3.4. Resultado e discussões A tabela 3 apresenta os resultados dos testes de tração realizados nas peças dispostas ao envelhecimento e tração original. Podemos observar um decréscimo de 3 % na tensão de ruptura no teste original da massa com NBR- 3350 em relação à produção e um decréscimo no alongamento de 16 %. No teste de envelhecimento a tensão de ruptura aumentou 29 % e o alongamento diminuiu 10 % em relação ao de produção. A dureza obteve uma variação de quatro pontos no teste original e 5 pontos no teste envelhecido em relação à produção. Tabela 3: Resultados dos testes de tração original e tração envelhecido. Tração Original Tração Envelhecido 51011-4 com NBR-3350 Produção 51011-4 51011-4 com NBR-3350 Produção 51011-4 Corpo de prova Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) 1 51,40 200 56,50 220 55,70 200 41,67 220 2 57,77 180 56,16 220 56,86 180 32,03 160 3 50,57 200 53,83 220 53,32 180 46,71 200 4 48,56 140 55,58 220 59,53 180 47,25 220 5 61,48 200 56,00 220 52,82 180 48,23 220 média 53,95 184,00 55,61 220,00 55,64 184,00 43,18 204,00 DUREZA 64 DUREZA 68 DUREZA 65 DUREZA 70 15

Na tabela 4 observam-se os resultados dos testes de tração realizados nas peças dispostas no óleo de milho e água destilada. O teste imersão em óleo de milho da massa com NBR-3350 apresenta um acréscimo de 12 % na tensão de ruptura em relação à produção e um decréscimo no alongamento de 20 %. O teste de imersão em água destilada indica uma tensão de ruptura 20 % superior e o alongamento 14 % de acréscimo em relação ao de produção. A dureza se manteve com o mesmo valor no teste de imersão em água e no teste em óleo de milho obteve quatro pontos de diferença em relação à produção. Tabela 4: Resultado teste de imersão em água destilada e óleo de milho. Corpo de prova Imersão em água destilada Imersão em óleo de milho Prod. 51011-4 lote: Prod. 51011-4 lote: 51011-4 com NBR-3350 076/08 51011-4 com NBR-3350 076/08 Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) Tensão ruptura - força- (kgf/cm2) Alongamento (%) 1 50,27 180 34,62 220 54,88 160 41,70 120 2 51,80 180 50,57 260 54,06 180 43,37 140 3 51,91 180 53,78 220 52,08 160 44,93 140 4 50,05 180 60,11 200 48,28 160 40,94 160 5 53,07 180 29,81 220 46,65 160 42,96 160 média 51,42 180,00 45,78 224,00 51,19 164,00 42,78 144,00 DUREZA 62 DUREZA 62 DUREZA 68 DUREZA 71 O teste de imersão em ácido acético representado pela tabela 5 observase um decréscimo de 13 % na tensão de ruptura da massa com NBR-3350 em relação à produção e um decréscimo no alongamento de 16 %. 16

Tabela 5: Resultado teste de imersão em solução de ácido acético. Imersão em solução de ácido acético Corpo de prova 51011-4 com NBR-3350 Tensão ruptura - força- Alongamento (kgf/cm2) (%) Prod. 51011-4 lote: 076/08 Tensão ruptura - força- Alongamento (kgf/cm2) (%) 1 51,13 200 54,73 220 2 44,23 160 60,15 220 3 52,49 200 59,59 220 4 52,24 180 57,86 220 5 49,60 180 55,85 220 média 49,94 184,00 57,64 220,00 Foi realizado um lote amostra com a massa 51011-4 com NBR-3350, seu processo de manteve com os mesmos parâmetros da produção normal. Observou-se maior facilidade dos operadores em retirarem a rebarba da peça. 3.5. Conclusão De acordo com os resultados obtidos comparando o material NBR-3350 com o composto produzido atualmente e comparado com as normas dos clientes podemos concluir que o NBR-3350 pode ser utilizado na massa 51011-4. 17

4. Estudo da diferença entre os misturadores fechados tipo Banbury. 4.1. Problema e justificativa Identificação de diferenças de processos entre os dois misturadores fechados do setor de mistura. As massas podem ser misturadas tanto em um misturador quanto em outro, é essencial que ambos os equipamentos realizem o processo de mistura do composto de forma uniforme evitando diferenças de processo nas etapas futuras de fabricação. 4.2. Objetivo Identificar a causa da diferença de processo. 4.3. Materiais e métodos Foi realizado um acompanhamento de produção durante cinco dias no setor de mistura nos dois misturadores tipo banbury. Foi auditado os tempos e temperaturas dos grupos de mistura, dia do processo, composto misturado, turno, e curva reométrica do composto acompanhado. Foram acompanhadas mais de uma massa de um mesmo composto afim de verificar a freqüência de repetição do processo. 4.4. Resultado e discussões Ao total foram acompanhados quatorze compostos. Destacam-se três composto para exemplificar o estudo realizado. De acordo com a tabela 6 podemos observar a falta de repetição no processo, tanto no turno quanto nos misturadores. No turno um podemos observar uma diferença de 16 graus Celsius no Grupo Dois entre o composto de cartão 258218 e 258226. Essa variação também pode ser encontrada na diferença entre os misturadores, o composto de cartão numero 258215 e 258226 apresentam 40 graus Celsius de diferença. Analisando as variáveis do processo essa diferença de temperatura poderia ser ocasionada pela troca de operador ou pela troca de misturador. 18

Pode-se confirmar que esta grande variação foi ocasionado pela troca de misturador comparando com outras massas, como o composto 51008-4 (tabela 7). Identifica-se esta diferença entre as temperaturas do Grupo Dois auditadas dos cartões 274964 entre o 274946 que apresentam uma diferença de 23 graus Celsius entre máquinas diferentes, porém mesmo operador. Tabela 6: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50554-1 Dia Turno Composto nº Cartão Banbury Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 17/07/08 1 50554-1 258218 D 1'45" 98 C 2'30" 108 C 30" 114 C 2'30" 17/07/08 1 50554-1 258225 D 1' 111 C 1'45" 111 C 30" 115 C 2' 17/07/08 1 50554-1 258226 D 1'50" 109 C 3'30" 124 C 25" 127 C 2' 17/07/08 2 50554-1 258211 E 1'30" 88 C 1'25" 84 C 45" 85 C 3'20" 17/07/08 2 50554-1 258214 E 1'40" 89 C 4'55" 89 C 30" 91 C 4'15" 17/07/08 2 50554-1 258215 E 2' 90 C 4'45" 96 C 30" 97 C 3'20" Tabela 7: Tabela de tempos e temperaturas do composto 51008-4. Dia Turno Composto nº Cartão Banbury Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 16/07/08 1 51008-4 274946 D 1' 101 C 4'15" 105 C 30" 107 C 2'30" 16/07/08 1 51008-4 274947 D 1' 104 C 4'40" 105 C 30" 107 C 2'30" 16/07/08 1 51008-4 274953 D 2'15" 96 C 2'45" 98 C 30' 98 C 2'30" 16/07/08 1 51008-4 274964 E 1'45" 78 C 6'20" 82 C 30" 83 C 2'30" A conseqüência desta falta de padronização dos tempos pode ser observada nas curvas reométricas do composto 50554-1 e 51008-4 (figura 8 e 9), que ilustra este fato. As curvas reométricas deste composto estão todas dentro do padrão de qualidade, porém esta falta de homogeneidade entre as curvas pode gerar mudanças constantes nos parâmetros das máquinas nos processos posteriores. 19

Figura 8: Curvas reométricas do composto 50554-1. Figura 9: Curvas reométricas do composto 51008-4. 20

Na tabela oito podemos observar a falta de padronização entre os operadores. O composto 50758-0 foi misturado no mesmo dia e mesmo misturador porém em turnos diferentes. O composto com o cartão 275118 apresenta 13 graus de diferença entre o composto de cartão 275109, foram misturados por operadores diferentes. Pode-se observar na figura 10 que as curvas reométricas dos compostos estão dentro dos parâmetros de qualidade, porém apresentam muita variação entre elas, podendo ocasionar atrasos de produtividade em processos subseqüentes. Tabela 8: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50758-0 Dia Turno Composto nº Cartão Banbury Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 18/07/08 1 50758-0 274654 D 1'55" 106 C 4'30" 115 C 35" 118 C 6' 18/07/08 1 50758-0 275124 D 2' 106 C 4'40" 120 C 45" 125 C 6'45" 18/07/08 1 50758-0 275109 D 2'50" 115 C 5'20" 130 C 30" 134 C 8'40" 18/07/08 2 50758-0 275118 D 3'20" 103 C 3'50" 117 C 1' 125 C 8' Figura 10: Curvas reométricas do composto 50748-0. 21

Através dos dados adquiridos podemos observar duas fontes causadoras de processos diferentes, operadores e maquinários com características de trabalho diferentes. Realizou-se um trabalho de conscientização e qualificação dos operadores no setor de mistura. Foi apresentado os parâmetros auditados, as diferenças de parâmetros entre operadores e as conseqüências dessa diferença na curva reométrica e processos posteriores. Os parâmetros de produção de cada composto estava separados em cada ordem de fabricação diferentes, dificultando a visualização do operador. Foi criado uma tabela com todos os compostos e exposto próximo ao misturador, assim o operador tem acesso a todos os parâmetros facilmente. Após duas semanas deste treinamento e a criação das tabelas de parâmetros foi realizado uma retomada de tempo e temperatura das mesmas massa analisando as características da curva reométrica. Na tabela 9 e 10 pode-se observar a homogeneidade das temperaturas após o treinamento realizado com os operadores. Na tabela 9 o Grupo Dois variou somente dois graus Celsius entre as massas e na tabela 10 o Grupo Dois variou três graus Celsius entre as massas. Tabela 9: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50758-0 depois do treinamento. Dia Turno Composto nº Cartão Banbury Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 4/9/08 1 50758-0 262632 D 1'10" 115 C 5' 130 C 15' 131 C 8' 4/9/08 1 50758-0 262629 D 1'12"115 C 5' 129 C 20'131 C 8' 4/9/08 1 50758-0 262628 D 1' 115 C 4'50" 128 C 23' 133 C 8' Tabela 10: Tabela de tempos e temperaturas do composto 50554-1 depois do treinamento. Dia Turno Composto nº Cartão Banbury Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 4/9/08 2 50554-1 275981 D 1'15" 100 C 4' 114 C 5' 4/9/08 2 50554-1 275982 D 1'14" 99 C 4'15" 111 C 5' 4/9/08 2 50554-1 275983 D 1' 97 C 4'10" 111 C 5' 22

As curvas reométricas dos compostos 50758-0 e 50554-1 mostraram-se uniformes após o treinamento e criação da tabela de parâmetro, assim otimizando os processos posteriores (figura 11 e 12). Figura 11: Curvas reométricas do composto 50748-0, após o treinamento. Figura 12: Curvas reométricas do composto 50554-1, após o treinamento. 23

4.5. Conclusão Através deste estudo pode-se observar a carência de informação dos operadores e diferenças entre maquinário. Os métodos utilizados de treinamento e criação de tabelas expostas ao lado do maquinário mostraram-se eficazes para manter os processos padronizados. Afim de continuar a manter o padrão de qualidade da produção, estão sendo realizados periodicamente treinamentos com os operadores. Os maquinários que apresentaram diferenças no estudo realizado estão sendo avaliados pela manutenção para reformular o sistema de resfriamento com o objetivo de igualar as temperaturas de processo entre misturadores. 24

5. Conclusão Nos últimos anos a indústria de borracha no Brasil sofreu grandes expansões em seu segmento. Foi de grande valia realizar estágio na Borrachas Wolf neste momento, devido as constantes evoluções de maquinário e matériasprimas fomentados pela ascensão deste mercado. A Borrachas Wolf apresenta inúmeros processos e uma grande gama de produtos, características que apontam uma grande oportunidade para se aprofundar nesta área tão particular. O curso de Engenharia de Materiais não apresenta nenhuma matéria específica em elastômeros, somente polímeros em geral. O estágio na área de borracha agregou grandes conhecimentos específicos neste segmento e incentivou o seu estudo na universidade. A cada estágio concluído nota-se a grande versatilidade do curso cooperativo de Engenharia de Materiais. Este intercâmbio entre a indústria e universidade amplia a visão do aluno para os mercados existentes. Esta aliança entre a prática e a teoria, estimula o estudo e a procura de novos problemas a serem resolvidos 25

Referências Bibliográficas LOVISON, Viviane M. H.; BRITO, Karin J.S.; PACHECO, Genilson de S. Metrologia e Ensaios Básicos na Indústria da Borracha Centro Tecnológico de Polímeros SENAI São Leopoldo RS 2003. CANEVAROLO, Sebastião V., Ciência dos Polímeros: Um Texto Básico para Tecnólogos e Engenheiros Artliber Editora São Paulo SP 2002. BORRACHAS WOLF, Apostila de Tecnologia dos Elastômeros. CALLISTER, William D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais Uma Introdução 5ª ed. Rio de Janeiro RJ LTC 2002. Sites: www.wolf.ind.br acessado em: 28/08/2008. www.vulcanizar.com.br acessado em: 28/08/2008. www.rubberpedia.com acessado em: 28/08/2008. 26

Anexo A A Empresa Desde sua fundação, em 1953, a Borrachas Wolf vem se dedicando à produção de artefatos de borracha, utilizados nas mais diversas áreas. Em 1994, foi adquirida pela Duas Rodas Industrial, importante grupo empresarial catarinense. A partir de então, a Borrachas Wolf passou a contar com uma moderna estrutura e desenvolveu uma nova dinâmica de trabalho, agregando tecnologia e conceitos de serviços que resultaram em eficiência e qualidade no atendimento às necessidades dos clientes. Há mais de 50 anos esta empresa situada na cidade de Jaraguá do Sul vem se expandindo, baseando seu trabalho em profissionalismo na prestação de serviços otimizados de linha branca, frigorífica, transformadores, motores, saneamento, e agora, mais do que anteriormente, devido à certificação da norma ISO TS 1649:2002, atendendo a linha automotiva. De maneira continua e gradual, a Borrachas Wolf prospecta seus setores com o objetivo de atender todas as expectativas de seus clientes. Caminhando nesse mesmo objetivo, a empresa estabeleceu um sistema de gestão de qualidade de acordo com o padrão mundial ISO 9001:2000 que permite transformar uma simples implementação numa peça chave de melhoria contínua do sistema, visando o aumento na eficiência de todos os processos e suas interações. Isso quer dizer que a empresa está devidamente pronta para oferecer o melhor produto, dentro dos mais rigorosos procedimentos de qualidade para o mercado nacional e internacional. Atualmente, são 280 cooperadores em exercício na empresa e esta experimenta um crescimento em seu espaço físico, tendo um galpão recém construído que já abriga um novo túnel de vulcanização contínua. 27

Anexo B Cronograma de Estágio Cronograma das atividades de estágio Curso de Engenharia de Materiais Cooperativo UFSC Estagiário: Henrique Pereira Machado Nº. Matricula: 05137136 Borrachas Wolf LTDA. Orientador: Amauri Pontes Maio Junho Julho Agosto Setembro Atividades Realizadas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Leitura dos trabalhos realizados nos últimos estágios e artigos da Empresa Conhecimento do processo de produção da fábrica Pesquisa bibliográfica sobre os projetos Acompanhamento de análises no laboratório Apontamento de produção Desenvolvimento de novas matérias-primas Auditoria de pré-formatos e atualização de fichas de produção Estudo dos misturadores tipo Banbury Realização do Relatório de Estágio Orientação ao novo estagiário 28