BR0105932B1 - método para o processamento de uma mistura de borracha ou de um composto para a fabricação de pneus, o dito processamento compreendendo pelo menos um ciclo de mistura e um ciclo de extrusão. - Google Patents

Description

"MÉTODO PARA O PROCESSAMENTO DE UMA MISTURA DEBORRACHA OU DE UM COMPOSTO PARA A FABRICAÇÃO DEPNEUS, O DITO PROCESSAMENTO COMPREENDENDO PELOMENOS UM CICLO DE MISTURA E UM CICLO DE EXTRUSÃO"

A presente invenção está relacionada a um método paraprocessamento de misturas e compostos feitos de borracha e diversos ingredientes,usados para obter pneus e componentes dos mesmos tais como bandas derodagem e assemelhados: a invenção é especialmente vantajosa quando usada emconexão com a produção de compostos de borracha reforçados com sílica.

Mais particularmente, os compostos que podem ser preparadoscom o método de acordo com a dita invenção são aqueles do tipo quecompreendem uma base polimérica que possui uma cadeia não saturada quepode ser reticulada com enxofre em condições de aquecimento, tendoadicionada pelo menos uma carga de sílica e um agente aglutinante contendopelo menos um átomo de enxofre.

A base polimérica pode ser qualquer polímero ou mistura depolímeros, não reticulados, do tipo natural ou sintéticos, capazes de assumirtodas as características químicas/físicas e mecânicas dos elastômeros apósuma reticulação apropriada.

O Pedido de Patente Europeu No. 998301899, no nome doRequerente da presente invenção, divulga um método para a produção doscompostos acima mencionados incluindo pelo menos uma primeira etapa deoperação pretendida para misturar os diversos ingredientes básicos de modo aobter uma mistura.

Essa etapa é levada a efeito em um misturador fechadodescontínuo, i.e., um dispositivo conhecido que compreende basicamente umrecipiente que aloja internamente um par de rotores que giram em direções opostas,de forma a misturar os ingredientes introduzidos no recipiente pelo topo do mesmo.

Para essa finalidade, o dito dispositivo é provido com umcilindro pneumático localizado na parte superior do recipieme e um pistãoque se move para cima para abrir o recipiente, permitindo deste modo aintrodução dos ingredientes por meio de tremonhas especiais de alimentação,e para baixo de modo a exercer uma pressão no material em processamentopelos rotores e localizado acima deles.

Um sistema pneumático localizado no fundo do recipientepermite a descarga da mistura no término do ciclo de mistura, pela aberturade uma saída apropriada.

Conforme acima mencionado, os dispositivos tais como esseacima descrito são bem conhecidos nesta técnica: na realidade eles sãoreferidos como "Bambury®" ou "Intermix®", dependendo se os rotoresoperam de forma tangencial um em relação ao outro, ou são inter-penetrantes.

Aqui abaixo o material processado durante as diversas etapasde operação serão indicados pelo termo "mistura" com a finalidade dedistinguir do termo "composto", o qual é por sua vez o produto obtido pelaadição do sistema de vulcanização à mistura.

O método reivindicado no pedido de patente acimamencionado é direcionado a proporcionar características substancialmenteconstante para aqueles compostos que possuem idêntica composição, mas quesão produzidos de forma descontínua em bateladas separadas, isto é, comuma nova carga dos ingredientes básicos no misturador após ele ter sidoesvaziado do conteúdo precedente.

Na realidade, não é pouco freqüente acontecer que, nosmétodos conhecidos de processamento, os compostos finais produzidosdepois de sucessivas bateladas possuem propriedades físicas e mecânicas quesão significativamente deferentes umas das outras, a despeito do fato deterem sido produzidas a partir dos mesmos ingredientes básicos e usando asmesmas receitas.

Para essa finalidade, no método precedente estão definidospelo menos dois parâmetros indiretos de método, como por exemplo, âpotência aplicada ao par de rotores opostos e a temperatura da misturaprocessada pelos mesmos, juntamente com pelo menos dois parâmetrosdiretos tais como a velocidade dos rotores e a pressão exercida pelo pistão domisturador descontínuo.

A seguir, com a finalidade de obter o resultado desejado, ométodo de acordo com o já mencionado pedido sugere detectarperiodicamente um ou ambos os parâmetros indiretos e, caso necessário,corrigir a progressão dos mesmos ao longo do tempo, pela variação de um ouambos os parâmetros diretos.

Esse método de operação permite alcançar o objetivo deproduzir de uma maneira repetitiva, compostos que apresentamcaracterísticas constantes ou, de qualquer modo, que se enquadram dentro deuma faixa de variação predefinida.

Entretanto, esse método está relacionado a somente as etapasde operação que ocorrem dentro do misturador descontínuo e não analisa ométodo de fabricação da mistura como um todo; em outras palavras, ométodo descrito no Pedido de Patente Europeu No. 998301899 não analisa asconseqüências trazidas pela não conformidade com os valores limitepredefinidos para os parâmetros (diretos ou indiretos) do método de mistura,das outras etapas da mistura e ciclo de processamento dos compostos (porexemplo, em etapas adicionais que envolvem a mistura com outras misturas,com a finalidade de obter as assim chamadas "combinações", ou navulcanização, etc.).

por exemplo, deverá ser feita referência ao caso no qual o malfuncionamento de uma máquina ou um erro humano poderá resultar em umatemperatura na mistura ou na potência usada pelos rotores em um dadoinstante, se desviando dos valores predefinidos: quais são as conseqüências eque passos podem ser dados no sentido de remediar essa situação?Deve ser observado que as respostas a essas perguntas são deconsiderável importância uma vez que, conforme será visto, elas evitam aprodução de grandes quantidades de material que precisam ser descartados notérmino do método de fabricação, juntamente com todas as conseqüênciasnegativas que se originam deste fato.

O objeto da presente invenção é portanto resolver esseproblema proporcionando um método para o processamento de misturas ecompostos de borracha, pelo qual é possível operar imediatamente em-linhacom a finalidade de limitar as conseqüências negativas que se originam dasflutuações dos parâmetros do método além dos limites de tolerânciapreviamente definidos.

A invenção provém da percepção pelo Requerente de que asetapas de operação que compõem o ciclo de processamento das misturas ecompostos são de importância variável para a obtenção das característicasdesejadas para o produto final.

Em conseqüência, de acordo com a presente invenção, foidesenvolvido um método para processamento pelo qual, em primeiro lugar,valores de referência associados com tolerâncias de desvio para osparâmetros de método, durante uma ou mais etapas de operação, sãodefinidos.

Esses parâmetros podem ser a energia usada pelos rotores, atemperatura da mistura e a duração da etapa de mistura dentro do misturadorou, adiante desta última, a duração do ciclo para a extração do produto semi-acabado na forma de folha (daqui por diante referido de forma resumidacomo "extrusão"), bem como qualquer outro parâmetro de acordo com ascircunstâncias.

A seguir, coeficientes indicando o peso (ou importância) daconformidade com as tolerâncias, com a finalidade de obter as característicasfinais desejadas para um determinado composto, são determinados.Ao longo do método de fabricação, os acima mencionadosparâmetros de método são medidos para cada batelada e os respectivoscoeficientes de avaliação são atribuídos, dependendo dos valores medidos;para finalizar, os coeficientes atribuídos são adicionados em conjunto e, combase no resultado obtido, uma classificação dos produtos semi-acabadosobtidos das diversas bateladas de material é determinada.

Essa classificação proporciona uma avaliação qualitativa doproduto semi-acabado e, na base da mesma, se torna possível operardiretamente ao longo da linha de produção no sentido de evitar que quaisquermisturas ou compostos defeituosos venham a causar danos na produçãosubsequente.

Por exemplo, poderá ser considerado o caso no qual umamistura a ser descartada é misturada juntamente com outras misturas isentasde defeitos, afetando assim de modo adverso a "combinação" obtida: istopoderia requerer o descarte de grandes quantidades de material produzido.

Em particular, o método de acordo com a invenção é usadoespecificamente para a produção de compostos reforçados com sílica os quaiscompreendem os seguintes ingredientes em quantidades variáveis, por cempartes em peso da base polimérica (phr), entre os seguintes limites:

Base polimérica 100

Negro de fumo 0-80

Sílica 10-80

Agente aglutinante de sílica 4% - 15% da sílicaóxido de zinco (ZnO) 1-3

Ácido esteárico 0-3

Agentes anti-degradação 1 - 3

Óleo plastificante 0-30

Cera anti-ozônio 0,5 - 3

Ingredientes químicos específicos 0-15De acordo com este aspecto da invenção, as faixas detolerância dos parâmetros de método são predefinidas para cada tipo decomposto a ser produzido.

Outros aspectos que caracterizam a presente invenção e asvantagens que derivam dos mesmos tornar-se-ão mais claros a partir dadescrição proporcionada aqui abaixo, em relação a uma forma de realizaçãopreferida e não exclusiva da mesma, ilustrada nos desenhos queacompanham, onde:

- A Fig. 1 ilustra em uma forma diagramática as etapas deprocessamento típicas de uma mistura usando o método de acordo com apresente invenção;

- A Fig. 2 mostra de forma simplificada um misturadordescontínuo usado no método de acordo com a invenção;

- A Fig. 3 mostra, na forma de um diagrama Cartesiano, asvariações ao longo do tempo dos principais parâmetros de método durante otrabalho no misturador da Fig. 2;

- As Figs. 4 e 5 mostram tabelas respectivas para avaliaçãodos produtos semi-acabados com o método de acordo com a invenção;

- A Fig. 6 mostra uma outra tabela relacionada com ascaracterísticas de dois compostos produzidos usando o método de acordocom a invenção.

Tomando como referência as figuras listadas acima, a primeiradelas mostra de forma esquemática as principais etapas que compõem o ciclode processamento para a preparação de uma mistura a partir dos ingredientesbásicos; os aspectos gerais dessas etapas já são conhecidos uma vez que elessão usados normalmente para a produção de compostos para pneus.

A primeira das mencionadas etapas, indicada por 1, consisteem pesar os diversos ingredientes e alimentar os mesmos a um misturadordescontínuo o qual será melhor descrito abaixo.O dito misturador, durante a etapa 2, leva a efeito a misturados diversos ingredientes de acordo com determinados parâmetros de métodoe a mistura assim obtida é conduzida para um extrusor onde a etapa 3 élevada a efeito.

O extrusor pode ser de duplo parafuso ou de parafuso único;em ambos os casos, na entrada do extrusor, a mistura é rolada usando um parde rolos de calandragem (visíveis pelo lado na etapa 3 da Fig. 1) de modo aformar a mesma como folhas de largura (60 - 80 cm) e espessura (6-10 mm)predefinidas.

De acordo com uma forma de realização preferida dainvenção, os rolos para calandragem são do tipo de atrito variável de talmodo que é possível variar o seu torque e a sua velocidade de operação.

Como uma alternativa para esse sistema de extrusor mais rolosde calandragem para conformar a mistura em uma folha, é também possível ouso de misturadores do tipo aberto, onde a mistura é vertida de cima emrelação a um par de tambores que giram em sentidos contrários os quaisrolam a mesma que depois se enrola em um deles.

As folhas obtidas sofrem um tratamento de "retirada dabatelada" (etapa 4) onde elas são molhadas com uma solução líquida quereduz a aderência da sua superfície; em seguida a essa etapa elas são deixadaspara resfriar e secas, sendo penduradas em varais dentro de câmaras especiaisventiladas.

As folhas assim tratadas são então dispostas em bancadas àespera de um processamento adicional das mesmas.

Mais especificamente, de acordo com o método da invenção,as folhas em forma de tiras são selecionadas sobre diversas bancadas,dependendo do grau segundo o qual os parâmetros de método predefinidos secombinam com as mesmas durante o método; a maneira pela qual essaseleção é levada a efeito será descrita em maiores detalhes abaixo.É necessário ressalvar aqui, entretanto, que como um resultadoda seleção das folhas em diversas bancadas seguindo o grau de qualidade doproduto, os respectivos usos podem ser previstos para as diversas folhasselecionadas para evitar que aquelas que são defeituosas, ou em algum casonão satisfaçam perfeitamente as exigências necessárias, sejam misturadas emseguida com as folhas livres de defeitos.

Em conseqüência, as folhas de uma bancada podem sofreroperações de processamento diferentes daquelas de outra bancada; porexemplo, algumas folhas (aquelas consideradas como satisfazendo asexigências necessárias) serão processadas adicionalmente em um misturadordescontínuo juntamente com o agente de vulcanização para formar ocomposto bruto final, sendo as outras folhas (consideradas como defeituosas)combinadas com outras misturas de modo a obter uma combinação desejada,enquanto para finalizar as outras folhas (consideradas como inaceitáveis)serão descartadas.

As operações adicionais de processamento podem ser levadasa efeito com os mesmos meios usados para as etapas 2 - 5 ou também eminstalações diferentes.

As tabelas das Figs. 4 e 5 mostram alguns valores que indicamas tolerâncias em relação a valores nominais de referência, aplicáveis adeterminados parâmetros de método que são respectivamente monitoradosdurante as etapas correspondentes H-N; esses valores nominais e astolerâncias associadas podem ser obtidos de modo experimental e obviamentedependem do tipo de mistura que está sendo processada.

Esses valores portanto dependem da composição da mistura edas características da mesma a serem obtidas durante as diversas etapas doprocessamento.

Por exemplo, com um misturador descontínuo 10 tal comoaquele mostrado na Fig. 2 (tipo Banbury®), dotado de um par de rotorestangenciais 11 e 12 que possuem um perfil de espiral-interrompida e quegiram em direções opostas dentro de uma câmara 13, e um cilindropneumático (ou hidráulico) que opera um pistão 16 por meio de uma haste 15de modo a comprimir a mistura 17, é possível levar a efeito uma operação demistura tal como aquela mostrada na Fig. 3.

No misturador, realmente, a pressão exercida pelo pistão 16 namistura 17 pode ser variada pela elevação ou pelo abaixamento do ditopistão; isto conseqüentemente também permite a variação da potêncianecessária para proporcionar a rotação dos rotores 11, 12, e portanto aenergia usada pelo sistema; a energia aparece como um aumento ou umadiminuição na temperatura da mistura.

Com a finalidade de conduzir o método da invenção, osparâmetros de método indiretos tal como a energia usada pelo par de rotores,11 e 12, são monitorados durante o processamento em uma seqüência detempo predeterminada; em geral, o intervalo de tempo entre duas operaçõessucessivas de monitoração é menor que dois minutos, de preferência não maisde 30 segundos, e ainda mais preferivelmente não maior que 15 segundos, demodo a permitir a correção em tempo real de qualquer oscilação dentro dosintervalos de tolerância definidos previamente.

Onde considerado necessário, ou apropriado, esses parâmetrosde método indiretos são monitorados em intervalos ainda menores, abaixo deum segundo, durante os diferentes estágios de processamento acimamencionados, de modo a minimizar o grau de desvio dos valores dos ditosparâmetros do valor nominal previamente definido.

No início do ciclo de trabalho, o pistão 16 é totalmenteelevado de modo a permitir a introdução, através de um alimentador lateral18 do misturador, de uma carga de material compreendendo pelo menos umpolímero ou uma mistura de polímeros, uma carga de reforço compreendendosílica em combinação com, ou em vez de, negro de fumo, e um agenteaglutinante para a carga branca.

A esse respeito é preciso ser observado que na presentedescrição por "cargas de reforço brancas" deve ser entendido aquelesingredientes do tipo inorgânico, tais como gesso, talco, caulim, bentonita,dióxido de titânio, alumina e diversos silicatos, e sílica, usados noscompostos para pneus com a finalidade de, por exemplo, aumentar aaderência ao pavimento em condições molhadas ou reduzir a resistência aorolamento do pneu.

A bem da brevidade, essas cargas brancas têm sido referidas, eserão referidas em geral, pelo termo "sílica" ou "cargas de sílica"; entretanto,este termo não obstante deve ser entendido no sentido mais amplo do seusignificado.

A quantidade de material carregado, dependendo do volumedo misturador, neste caso é de preferência entre 220 e 250 kg.

Conforme pode ser observado no gráfico da Figura 3, duranteo carregamento a curva da potência mecânica absorvida apresenta um valormínimo uma vez que o par de rotores ainda não iniciou o processamentomecânico dos materiais; ao longo desta seção a curva de temperatura mostrauma tendência para baixo devido ao fato de que os termopares medem atemperatura dentro da câmara 13 a qual está resinando, em seguida aodescarregamento da mistura anterior e a subsequente introdução de novomaterial na temperatura ambiente.

A quantidade total de sílica pode ser introduzida no início dociclo de processamento ou de preferência durante pelo menos duas etapasseparadas do ciclo acima mencionado.

Quando o carregamento do material se acha completado, opistão 16 é baixado de modo a comprimir o material dentro da câmara 13;neste caso bem como na descrição que se segue os movimentos do pistão sãoconsiderados como sendo substancialmente instantâneos.Em seguida a esse movimento de abaixamento, a potênciamecânica adsorvida aumenta rapidamente até que ela alcança um valor depico (após 30 segundos) uma vez que os rotores 11 e 12, que são mantidosgirando em rotação constante, exercem a máxima força requerida para rompere misturar entre si os componentes da mistura que ainda apresentam elevadosvalores de viscosidade; do mesmo modo a temperatura começa a se elevar.Em seguida, na medida em que a mistura prossegue e a temperatura aumenta,a viscosidade, e conseqüentemente também o consumo de potência,diminuem.

No ponto C do ciclo de processamento, o número de rotaçõesdos rotores sofre uma primeira redução (da ordem de 10 %) e ao mesmotempo o pistão é elevado de tal modo que a potência adsorvida é reduzida atéum correspondente valor mínimo: entretanto, após uns poucos momentos opistão é novamente baixado, dando origem desta forma a um novo valor depico da potência adsorvida (ponto D ao longo da abcissa), em seguida ao qualo valor cai novamente devido à gradual redução da viscosidade, tambémligada ao contínuo aumento da temperatura a qual alcança um valor deaproximadamente 100°C.

A elevação do pistão também apresenta o efeito de deixar cairna direção dos rotores aquelas porções da batelada que não foramincorporadas na mistura e se acumularam na superfície de fechamento dodispositivo como um pó entre o corpo do pistão e a parede do recipiente. Osdiversos percentuais dos componentes da mistura são assim levados aos seusvalores predeterminados, preenchendo assim uma condição prévia essencialpara se obter as propriedades finais da mistura.

Conforme acima mencionado, a operação de controle doprocessamento da mistura por meio do pistão permite que a progressão datemperatura seja mantida ao longo do tempo, dentro dos valores desejadosnecessários para corrigir a formação do produto final.Na realidade, a elevação do pistão, reduzindo deste modo apressão no material em processamento, assegura um aumento gradual datemperatura com um gradiente predeterminado e em qualquer caso apresentao efeito de manter esse parâmetro dentro de limites aceitáveis, de modo a nãoafetar de forma adversa as propriedades da mistura que está sendoprocessada.

Ao mesmo tempo a variação no número de rotações dosrotores é usada para otimizar ambos, o processamento mecânico e o controleda temperatura.

O tempo total de trabalho desde o início do ciclo até o pontoE, para os compostos contendo cargas de sílica, poderá ser entre 95 e 115segundos.

Uma vez alcançado este ponto, a incorporação da carga desílica na matriz polimérica é considerada como estando adequada; assimsendo, outros ingredientes são introduzidos no misturador. De preferência,durante essa etapa uma quantidade residual de sílica, igual aaproximadamente 25 % da quantidade total, é introduzida.

A operação é conduzida elevando o pistão e mantendo omesmo nessa posição por todo o tempo requerido: durante essa operação oconsumo de potência cai para valores mínimos (E - F) e também atemperatura da mistura cai, não somente devido à eliminação da pressão dopistão, mas também seguindo a introdução de ingredientes na temperaturaambiente, ingredientes esses que podem incluir ingredientes líquidos emparticular, tal como óleo plastificante, o que vai favorecer esses efeito deresfriamento.

Uma vez estando a carga completada (ponto F), o pistão énovamente baixado e mantido comprimido de encontro a mistura causandoum novo aumento na potência adsorvida e um aumento correspondente natemperatura.O tempo total de trabalho desde o mício do ciclo até esteaumento, no caso de compostos com uma carga de sílica, poderá ser entre 150e 195 segundos.

Em seguida, outros (um ou mais) ajustes dos parâmetrosdiretos de processamento são levados a efeito, isto é, variações no número derotações dos rotores (por exemplo, duas reduções no valor deaproximadamente 40 % cada) e/ou movimentos do pistão de compressão,com os conseqüentes aumentos na potência adsorvida, em combinação, ou deforma separada um do outro, e com duração predefinida, com a finalidade decompletar a dispersão e homogeneização de ambos, da sílica e dos outrosingredientes recém adicionados, dentro da matriz polimérica.

É assumido que ao final dessa fase de processamento, quecomeça com o início do ciclo e vai até o ponto indicado por M ao longo doeixo de abcissa, em relação com o último movimento de abaixamento dopistão, uma dispersão ótima das cargas na matriz polimérica tenha sidoobtida: essa fase é referida como a etapa de silicização.

No término dessa fase, de acordo com a invenção, atemperatura da mistura alcançou seu valor máximo, da ordem de 140°C, aolongo de um perfil térmico que permanece sempre dentro de uma faixa devalores predeterminados.

Agora se inicia a assim denominada fase de silanização a qualocupa todo o período sucessivo até o término do ciclo e durante o qual ocorreprincipalmente a reação entre o silano, a sílica e polímero.

Esta reação consiste na ligação química da sílica com a matrizpolimérica por meio do silano.

Durante essa fase o par de rotores giram em um baixo númerode rotações (de preferência da ordem de 5 a 10 rpm aproximadamente) demodo a manter a temperatura substancialmente constante; isto é possível umavez que a dispersão da sílica e outros componentes na matriz polimérica já foilevada a efeito e não é mais necessário conduzir um alto grau de trabalhomecânico na mistura.

De acordo com a invenção, o parâmetro temperatura é mantidoem um valor substancialmente constante durante esta fase; isto se deve aocalor armazenado durante as etapas anteriores e à ação do pistão que corrigesomente qualquer desvio da temperatura do valor médio predefmido, sendoem particular os desvios maiores que a faixa de flutuação permitida emrelação ao dito valor médio.

Uma vez completada a silanização, a mistura é descarregada.

Essa operação é levada a efeito pela abertura da saída dedescarga 19 localizada no fundo da câmara 13 e pelo aumento do número derotações do par de rotores, de tal forma que ela é levada de novo, depreferência, ao valor do início do ciclo.

Durante essa etapa, a potência adsorvida imediatamenteregistra um novo valor de pico (ponto N no eixo da abcissa) o qualimediatamente diminui em seguida à descarga da mistura; a energia utilizadadurante todo o ciclo de trabalho descrito, indicada pela curva correspondentena Figura 3, é neste exemplo de aproximadamente 0,12 kWh por kg decomposto produzido.

O processamento do material dentro do misturador fechado10, em particular para a produção de compostos reforçados com sílica,influencia as características do material (composto) obtido durante as etapassubsequentes.

A faixa de aceitabilidade dentro da qual os parâmetros demétodo podem flutuar, é fixa levando em consideração a variabilidade daspropriedades físicas e mecânicas adequadas para um composto de referênciaem vista do seu uso preciso pretendido.

Aqui, a expressão "composto de referência" significa umcomposto com propriedades físicas e mecânicas tais que determinam, quandoesse composto forma parte de um produto final, o desempenho requerido pelodito produto, como por exemplo, o desempenho de uma banda de rodagem.

As características de um "composto de referência"compreendem aquelas da mistura na saída do misturador 10, aquelas docomposto bruto extraído de um segundo misturador onde a mistura que sai doprimeiro misturador foi misturada com o sistema reticulador, e aquelas docomposto vulcanizado.

Entre as características mais importantes da mistura extraídado primeiro misturador estão a viscosidade e o percentual de silanização,enquanto entre aquelas do composto bruto na saída do segundo misturadorsão novamente a viscosidade e o percentual de silanização bem como ascaracterísticas reométricas, ao passo que entre aquelas do compostovulcanizado são a densidade, a dureza e os módulos estático e dinâmico.

Assume-se agora que o método descrito acima com o auxíliodas Figuras 3 e 4 é o ciclo ótimo para definir o método de produção de umcomposto que é requerido para determinar a faixa de aceitabilidade dosparâmetros do método.

O método para determinar essa faixa de aceitabilidade élevado a efeito conforme abaixo descrito.

Em condições uniformes das matérias primas e em condiçõesde eficiência ótima da planta e do maquinário, um significativo número debateladas, tanto da mistura como do composto, são produzidas diversas vezesusando o método ótimo.

As características dos itens produzidos são medidas ecomparadas respectivamente com aquelas do composto de referência e amistura obtida usando o método ótimo acima mencionado, bem como com osvalores dos parâmetros usados do método.

Usando um método de cálculo do tipo estatístico, sãodeterminados os limites dentro dos quais cada parâmetro de método podevariar com o objetivo de obter características do produto que se incluemdentro dos limites previamente definidos.

Estritamente como forma de um exemplo não limitante, oslimites quantitativos dentro dos quais existe uma variação nos ingredientes dacomposição de um composto típico que pode ser produzido utilizando ométodo de acordo com a invenção, estão indicados aqui abaixo.

As quantidades dos ingredientes estão expressas como partesem peso por cem partes do material polimérico (phr):

<table>table see original document page 17</column></row><table>

Em adição a estes estará incluído o sistema reticulador, emquantidades conhecidas por si dependendo da composição da mistura,normalmente compreendendo enxofre (de 0,5 a 2,5 phr) e aceleradores devulcanização.

Entre as bases poliméricas, é dada preferência a polímeros oucopolímeros com uma cadeia não saturada obtidos por meio de polimerizaçãode dienos conjugados e/ou monômeros vinil alifáticos ou aromáticos.

Estabelecido o acima, como forma de exemplo, algumastabelas relativas a valores de referência para uma dada composição e faixasde aceitabilidade para os parâmetros de método, são proporcionadas aquiabaixo.Assim sendo a Tabela 1 mostra os valores das característicasdo composto bruto na saída do misturador tal como aquela mostrada na Fig.2, enquanto a Tabela 2 mostra algumas características do compostovulcanizado. Em ambos os casos as faixas de tolerância são definidas peloslimites de desvio dos valores (centrais) de referência, indicados pelo símbolo±.

As tabelas são relacionadas ao processamento de uma bateladade material com 230 kg otimizada em relação ao volume do misturador e àdensidade da mistura; o material que é introduzido no misturador 10 possuiuma composição escolhida daquelas indicadas acima e formada em particularconforme aqui abaixo especificada.

RECEITA

<table>table see original document page 18</column></row><table>Tabela 1

<table>table see original document page 19</column></row><table>

As características reométricas são medidas neste caso deacordo com os padrões ISO 6502 com o uso de um instrumento do tipo MDRpor 2 minutos à temperatura de 195°C.

As unidades reométricas Ml e Mh são expressas em dN*m(décimos de Newton por metro) correspondendo à força inicial e à forçamáxima exercida por um dispositivo oscilante na peça de teste do compostoaquecida até uma dada temperatura.

A progressão da curva de vulcanização inicialmente apresentauma depressão (região de sela) onde existe uma força mínimacorrespondendo na condição bruta ao estado plástico (Ml) e em seguida acurva se eleva gradualmente até um valor máximo constante (Mh) quecorresponde ao nível de vulcanização onde o instrumento exerce a forçamáxima.

As características indicadas na Tabela 1 pelos símbolos t30 esão expressos em segundos e cada um indica o tempo requerido paraalcançar o percentual (30 % e 60 %) da diferença entre a força máxima e aforça mínima.

A Tabela 2 abaixo indica as características de uma peça deteste que consiste de um composto extraído do segundo misturador após avulcanização por 30' (minutos) a uma temperatura de 1510C.Tabela 2

<table>table see original document page 20</column></row><table>

A densidade é medida usando o procedimento definido nopadrão ISO 2781.

As características dinamométricas são expressas pelosmódulos medidos ao longo da curva força/deformação traçada em umdiagrama Cartesiano possuindo no eixo de ordenadas as forças expressas emMPa e no eixo de abcissas as deformações.

Os procedimentos de teste estão definidos no padrão ISO 37 eos símbolos CAl e CA3 mostrados na Tabela 2 indicam o valor da cargamedido a 100 % e 300 % de deformação da peça de teste, respectivamente.

Usando uma metodologia similar a aquela explicada até aquipara a etapa de mistura, no método de acordo com a invenção os valores dereferência com os desvios associados são determinados também para outrasetapas críticas no processamento das misturas.

Assim sendo, por exemplo, os tempos de estada dentro doextrusor (manutenção) para a etapa 3 a seguir do misturador fechado 10 sãodeterminados, juntamente com qualquer outra operação em misturadoressucessivos ou assemelhados, dependendo do ciclo de operação usado.

Com base nos dados e nas informações obtidas acima, édeterminado um coeficiente indicando o peso que uma não conformidade deum determinado parâmetro com as tolerâncias predefinidas assume naprodução de um composto ou de uma mistura final com as característicasdesejadas.

Esta situação se acha ilustrada nas tabelas mostradas nasFiguras 4 e 5.

Conforme ilustrado, a Fig. 4 mostra uma tabela dividida emdiversas seções, a primeira das quais (na esquerda) contém os parâmetros demétodo considerados para o processamento de uma dada mistura nomisturador descontínuo 10.

A segunda seção (ao lado da primeira) mostra os valoresnominais dos parâmetros de método acima mencionados, e suas tolerânciasde variação em relação aos valores nominais e os coeficientes (ou pesos)atribuídos na eventualidade de não conformidade com as tolerâncias.

Esses valores estão relacionados às etapas de operação paraprocessamento no misturador 10, as quais se acham ilustradas no gráfico daFig. 3 e estão indicadas na primeira coluna pelas mesmas letras.

A terceira seção (à direita da precedente) na Fig. 4, por outrolado, mostra os valores dos parâmetros de método medidos realmente duranteo curso do processamento de uma mistura com a receita acima mencionada,juntamente com os pesos atribuídos dependendo se as tolerânciaspredefinidas são respeitadas (ou não).

O peso que a não conformidade com as diversas tolerânciasassume em relação à obtenção de uma mistura desejada vai dependerobviamente de cada caso individual; na Tabela 4, uma escala de valores quevaria de um mínimo de 0 a um máximo de 40 foi a escolhida.

Os fatores de peso atribuídos são então somados em conjuntode forma a proporcionar um resultado global final o qual, comparado com aclassificação de referência, mostrada na última seção no lado direito da Fig.4, proporciona a avaliação da mistura.

Assim sendo, desta forma é possível estabelecerimediatamente, na saída do misturador 10, se uma batelada foi processada deacordo com o requerido desejado.

No caso da Fig. 4 pode ser visto que a classificação total, i.e.,aquela resultante da soma dos pesos atribuídos aos fatores individuaisdurante as diversas etapas de operação no misturador 10, apresenta um valorde 45 e, pela comparação com a classificação de referência, pode serdeduzido que a mistura processada se enquadra dentro da terceira das quatrocategorias consideradas, i.e., a categoria que representa o 2o grau de nãoconformidade.

Uma metodologia similar é adotada para as outras etapas deprocessamento da mistura.

Por exemplo, a Fig. 5 mostra uma tabela que está relacionadacom a extrusão da mistura; uma vez que esta etapa (indicada por 3 na Fig. 1)é mais simples que a operação de mistura precedente, a tabela a ela associadaé da mesma forma simplificada.

Neste caso, o parâmetro de método a ser concordado é otempo de residência dentro do extrusor; da mesma maneira como antes, umaclassificação de referência para esse parâmetro é estabelecida, a ditaclassificação atuando como um meio de comparação para o valor realmedido, com a finalidade de determinar a qualidade da mistura na saída.

Conforme mostrado na Fig. 5, somente três categorias declassificação (em vez de quatro como no caso precedente) foram definidaspara esse parâmetro, estando a fase 3 de extrusão completada, as folhas quedeixam a calandra sofrem as restantes etapas de trabalho ilustradas na Fig. 1.

Isto é conduzido de forma contínua (i.e., sem uma interrupção)e controlada, dependendo do progresso da produção.

Na realidade, conforme ilustrado acima, com o método deacordo com a invenção é possível obter uma avaliação, em tempo real, decomo qualificar os produtos semi-acabados obtidos de uma determinadabatelada de materiais de partida; com base nessa avaliação é portanto possívelestabelecer de modo imediato, ao longo da linha de produção, i.e., sem anecessidade de conduzir testes de laboratório em separado nas amostrasretiradas da linha de produção, o uso subsequente do produto semi-acabado.

Como resultado, é possível obter um quase contínuo ciclo detrabalho, controlar a produção com um sistema automatizado normal (i.e., umPLC ou similar) que funcione de acordo com a lógica descrita acima; emparticular, não será mais necessário interromper o método para esperar osresultados dos testes de laboratório.

Para essa finalidade é suficiente proporcionar, na saída daextrusão, meios (tais como um punção ou similar) para a marcação das folhasobtidas de uma determinada batelada inicial; dessa maneira qualquer folhaclassificada como sendo defeituosa ou a ser descartada (devido a errohumano ou mal funcionamento nos aparelhos de mistura ou extrusão) podeser distinguida das precedentes ou das seguintes.

Em seguida, ao longo da linha de produção, essa folhamencionada será então separada por meio de uma operação de corte e serádisposta em uma bancada juntamente com as folhas às quais foi atribuída amesma avaliação.

Deverá ser observado que, em assim se fazendo, é evitada amistura de folhas obtidas de bateladas livres de defeitos e folhas obtidas debateladas defeituosas ou que tenham sido descartadas, com o riscoconseqüente de contaminar os produtos semi-acabados que se acham em bomestado descartando os mesmos também.

Na realidade, na técnica conhecida, para monitorar a produçãoos testes de laboratório são conduzidos não somente nas misturasintermediárias, mas também nos compostos (ambos, em bruto e vulcanizados)obtidos das mesmas; em conseqüência, caso uma (ou mais) dessas misturas(que deveria ser descartada) é misturada com outras misturas livres dedefeitos com a finalidade de obter um composto, o produto final também temque ser descartado, com a correspondente perda econômica que se originadisto.

A bem da explicação estar completa, a Figura 6 mostra naforma de uma tabela as características dos compostos brutos obtidos pelo usode misturas consideradas defeituosas e a serem descartadas das Figuras 4 e 5,respectivamente; i.e., uma mistura para a qual a mistura não foi levada aefeito em conformidade com as condições predefmidas e uma mistura quepermaneceu por muito tempo no extrusor.

Neste último caso, as características do composto vulcanizado(30 minutos a 151 °C) e o comportamento da banda de rodagem durante aextrusão também foram levados em consideração; os símbolos usados são osmesmos que aqueles usados nas Tabelas 1 e 2 precedentes.

Naturalmente, variações da invenção no que diz respeito aodescrito até o momento são possíveis.Em primeiro lugar pode ser observado que a dita invenção não

se acha limitada somente aos ciclos de processamento tais como aquelemostrado na Fig. 1; este último é na realidade um ciclo simples durante oqual a silicização e a silanização da mistura são conduzidas no mesmomisturador, embora não exista qualquer motivo para evitar que essas duasetapas sejam conduzidas em misturadores respectivos, com a mistura sendodescarregada de um misturador e introduzida no outro.

Deverá ser observado também que o método de acordo com ainvenção pode ser aplicado também ao processamento dos compostos, asaber, ao produto obtido pela adição dos componentes de vulcanização a umamistura.

Em outras palavras, o sistema de determinação de valoresnominais de referência com as tolerâncias associadas para os parâmetros demétodo e avaliação em seguida do grau de conformidade com osmencionados valores durante a produção, de forma a controlar a progressãoda mesma, poderá ser aplicado tanto a misturas em geral como a produtosobtidos das mesmas, tais como por exemplo, os compostos.

Essas e outras variantes possíveis em qualquer caso seenquadram dentro do escopo das reivindicações que se seguem.

Claims (11)

1. Método para o processamento de uma mistura de borracha ouum composto para a fabricação de pneus, o dito processamento compreendendopelo menos um ciclo de mistura e um ciclo de extrusão para obter um produtosemi-acabado e em que os ditos ciclos são controlados por meio de parâmetrosde método detectados durante a execução do mesmo, caracterizado pelo fato deque compreende, para cada um dos ditos ciclos, as etapas de:a) determinar tolerâncias de variação em relação a valores dereferência para os parâmetros de método;b) comparar os valores detectados dos parâmetros de métodocom os valores de referência;c) atribuir uma avaliação ao produto semi-acabado quedepende da conformidade ou não conformidade dos valores detectados com astolerâncias predefinidas;d) classificar o produto semi-acabado com base na avaliaçãoatribuída;e) estabelecer as etapas sucessivas para o processamento doproduto semi-acabado dependendo da classificação do mesmo.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que as etapas de b) a e) são conduzidas de uma maneira automatizada.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que os parâmetros de métodos detectados compreendem um ou maisdos seguintes parâmetros: duração do ciclo de mistura ou de pelo menos partedo mesmo; temperatura e energia absorvidas pela mistura ou pelos compostosdurante o ciclo de mistura ou pelo menos por parte do mesmo; duração daoperação de extração.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que o ciclo de mistura é conduzido com pelo menos um misturadorinterno (10) do tipo Banbury® ou Intermix®.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que um coeficiente que indica a conformidade com as tolerânciaspredefinidas é atribuído para os parâmetros de método detectados durante ociclo de mistura, e onde a avaliação do produto semi-acabado é conduzidasomando em conjunto os coeficientes atribuídos e comparando o resultadoobtido com uma classificação de referência.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que a operação de extração é conduzida usando pelo menos umextrusor de parafuso único ou de duplo parafuso associado com um par derolos de calandragem.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que os rolos são do tipo de atrito e/ou de velocidade variável.

8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que a operação de extração é conduzida usando pelo menos umextrusor de parafuso único ou de duplo parafuso e um misturador do tipoaberto.

9. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o tempo de residência no extrusor é detectado para a operação deextração e a avaliação do produto semi-acabado é conduzida por comparaçãodo tempo detectado com uma classificação de referência.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o produto semi-acabado é marcado a seguir da operação deextração de forma a ser identificado e separado de outros produtos semi-acabados obtidos previamente e/ou a seguir do mesmo.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a mistura processada ou o composto compreendem sílicacomo elemento de reforço.