Choix des espèces à transporter dans CEDRE

O método experimental de avaliação das propriedades reológicas dos materiais é definido pelo termo geral de reometria. Estas avaliações podem ser relativas ou absolutas. Os métodos relativos são baseados em comparações com modelos de propriedades já conhecidos. O principal objetivo das avaliações absolutas é estabelecer uma relação entre a força (ou o binário aplicado) e a velocidade de escoamento (Malkin e Isayev, 2012). Neste caso de avaliação reométrica são usados métodos absolutos.

O aparelho utilizado é um reómetro e mede a capacidade de vulcanização da borracha quando esta é sujeita a uma força de torção provocada por oscilação constante (oscilação do rotor de 0.5º). Se for uma reometria rápida a temperatura é constante e igual a 200ºC se for uma reometria lenta a temperatura será de 160ºC. Obtém-se valores de torques, em dNm, e tempos, em minutos. O reómetro utilizado é o modelo MDR2000 da Alpha Technologies, representado

na Figura 16. Este reómetro tem uma massa de 280 kg e possui um software dedicado para empresas baseado num sistema LIMS (Laboratory information management system).

Figura 16 - Reómetro MDR2000 (MDR2000 Brochure, 2017)

Os reómetros utilizados na empresa têm algumas alterações na sua estrutura comparativamente com o reómetro notado na Figura 16. Uma das diferenças reside no facto de existir um sistema de alimentação com buffer circular (revólver), este acessório pode-se visualizar acoplado à direita do reómetro na Figura 17. À direita existe também um suporte para os rolos de embalagem. Antes de ser feito o processo de análise as amostras são embaladas da forma descrita na Figura 18 (a), para permitir uma maior automatização e garantir a limpeza do reómetro durante o processo. Após serem avaliadas, as amostras são então extraídas do reómetro, como se descreve na Figura 18 (b).

(a) (b)

Figura 17 - (a) Reómetro MDR2000, com acessório acoplado (Operator's Manual Appendix - MDR2000, 1998); (b) Sistema de alimentação com buffer circular

Figura 18 - (a) Imagem explicativa do método de embalagem das amostras para teste de reometria; (b) Imagem explicativa da saída das amostras vulcanizadas

Na Figura 19 encontra-se um esquema da zona de teste dos ensaios no reómetro, sendo esta zona constituída por duas matrizes, uma matriz superior e uma matriz inferior, sendo que a matriz inferior oscilante está detalhada na Figura 20. Existe um sistema de vedação que previne o vazamento do material a analisar durante o teste.

Figura 19 - Representação esquemática do processo de avaliação por reometria (MDR2000 Brochure, 2017) adaptado

Figura 20 - Detalhe da matriz inferior oscilante (MDR2000 Brochure, 2017)

Após os testes, os gráficos de controlo de reometria são traçados automaticamente e exibidos num monitor próximo do reómetro (Figura 21), sendo os resultados guardados numa base de dados. No eixo horizontal dos gráficos de controlo é descrito o tempo de vulcanização (em min), ou seja, o tempo necessário para alcançar um certo grau de vulcanização (em cura isotérmica). No eixo vertical é definido o valor do binário, em dNm, que está associado à percentagem de vulcanização. O software do reómetro permite a indicação da aprovação ou rejeição das amostras de maneira automática, pelas margens de controlo dos gráficos. Existem cinco zonas de controlo, nomeadamente o binário máximo, o binário mínimo e três tempos de vulcanização. Existe uma lista com as denominações dos compostos assim como a identificação das cargas. Sendo que após os testes, as aprovações são indicadas a verde e as rejeições são assinaladas a vermelho.

Figura 21 - Monitor que relata as aprovações/rejeições e gráficos de reometria obtidos (situação não real, apenas para efeitos explicativos)

Na Figura 22 estão representadas várias curvas de reometria de compostos aprovados, estas curvas estão dentro das margens de aceitação nas zonas relevantes. Na Figura 23, por sua vez, estão representadas curvas de compostos retidos, sendo que as mesmas apresentam dispersão em zonas críticas. Estes compostos são retidos e aguardam disposição por parte do departamento técnico.

Figura 22 - Curvas típicas de reometria, obtidas no software implementado, de compostos aprovados (situação não real, testes realizados apenas para efeitos explicativos)

Figura 23 - Curvas típicas de reometria, obtidas no software implementado, de compostos retidos (situação não real, testes realizados apenas para efeitos explicativos)

A amostragem para o teste de reometria é feita de acordo com a receita do composto, no mínimo, com duas amostras por cada carga produzida. De referir que amostragens de mais de duas amostras por carga apenas se verificam nos casos de testes em desenvolvimento de novos compostos, ou seja, são situações muito esporádicas e com procedimentos específicos. Atualmente, o tempo de ciclo das análises na totalidade tem grandes variações, estando em alguns momentos o reómetro em idle, ou seja, à espera de receber amostras e por vezes existe uma excessiva acumulação de amostras para analisar. Esta situação deve-se essencialmente ao facto de o operador ter outras atividades para realizar simultaneamente. Para além disso, no modo de funcionamento atual, existem flutuações nos tempos devido às operações manuais, tanto no manuseio das amostras como na marcação e transporte.

Atualmente, o procedimento de análise é feito de forma a que quando uma amostra é retida nos testes de reometria, a amostra de reanálise dessa carga, da carga anterior e da carga posterior são analisadas. A título de exemplo, na Figura 24, sendo a amostra 1.1 a primeira amostra da carga número 1, sendo a amostra 1.2 a segunda amostra da carga número 1, sendo a amostra 2.1 a primeira amostra da carga número 2, e assim sucessivamente. Se, eventualmente, a amostra 1.1 for aprovada por reometria e a amostra 2.1 reprovada, serão feitas as análises das amostras 1.2, 2.2, 3.1 e 3.2. Atualmente, está descrito no procedimento que é necessário analisar a amostra 3.2, esta análise é feita apenas por redundância, para excluir qualquer influência do operador na avaliação. Se as reanálises estiverem também fora das zonas de controlo, as respetivas cargas serão retidas.

Figura 24 - Exemplo de amostras para avaliação três cargas, em que existe uma amostra reprovada Segundo o procedimento atual, se mais de uma determinada percentagem das cargas de composto falharem os testes de reometria, deverão ser analisados os limites de controlo de reometria, pois poderá ser um sinal de que os limites estão desajustados para a avaliação do composto em causa.