Molas e coxins - Elastômeros mais usados

Molas e Coxins de Borracha

Elastômeros mais utilizados

José Valdemir Garbim

www.cenne.com.br Página 1

Conteúdo

INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 3

INFLUÊNCIA DO AMBIENTE ..................................................................................... 4

Temperatura ................................................................................................................. 4

Oxigênio......................................................................................................................... 4

Ozônio ............................................................................................................................ 4

Produtos Químicos ....................................................................................................... 4

Borracha Natural “NR” ................................................................................................... 5

Algumas Características da “NR” .............................................................................. 5

Exemplos de Aplicação ................................................................................................ 6

Estireno Butadieno SBR .................................................................................................. 6

Algumas Características do “SBR” ............................................................................ 6


Polibutadieno = BR .......................................................................................................... 7

Borracha Butílica ou Butil “I IR” ................................................................................... 7

Algumas Características da “I IR” ............................................................................. 7


Borracha Etileno Propileno EPDM ................................................................................. 8

Algumas Características do “EPDM” ........................................................................ 8


Policloropreno – Neoprene = CR (Neoprene Marca DuPont) ...................................... 9

Algumas Características do “CR” ............................................................................ 10


Exemplos de Aplicação .............................................................................................. 10

Polietileno Clorosulfonado = “Hypalon” ( Hypalon – Marca DuPont ) ..................... 11

Borracha Nitrílica = NBR .............................................................................................. 11

Algumas Características da NBR ............................................................................. 11

Exemplos de Aplicação .............................................................................................. 12

Poliuretanos = PU .......................................................................................................... 12


INTRODUÇÃO

Devido às características peculiares mostradas pela borracha, de não apresentar-se com a

fluidez de um líquido, e nem tampouco a rigidez de um sólido, é despertado na engenharia,

um grande interesse de aplicação deste material.

As propriedades físicas, como; resistência à abrasão, densidade, baixa dureza, constante de

elasticidade, etc., somadas às propriedades químicas extrínsecas, de, resistência ao ozônio,

luz, oxigênio, hidrocarbonetos, etc., dão vazão a um amplo campo de aplicação deste material

em projetos de engenharia, onde, determinados elementos de máquinas seriam impossíveis de

serem construídos se não existissem as borrachas.

Diversas são as famílias de polímeros básicos possíveis de serem usados, de forma a atender

em quase que cem por cento das mais específicas solicitações de trabalho dos elementos de

máquinas construídas com este material.

O comportamento particular da borracha, aparentemente distinto daquele dos materiais

estruturais convencionais de engenharia, dificulta sobremaneira a seleção de uma composição

de borracha adequada para um determinado artefato, pelo projetista, pois, é exigido deste

profissional um conhecimento mais profundo do material borracha. Outro aspecto

complicativo é principalmente a inexistência de manuais práticos com dados relativos às

múltiplas aplicações dos elastômeros, bem como, características técnicas dos mesmos.

Os sistemas de classificação de materiais elastoméricos, tais como: ABNT. EB 362, ASTM D

2000, SAE J 200 e outros, que especificam, normalizam e codificam tais materiais, podem

informar alguns quesitos básicos das borrachas, constituindo-se assim, uma importante fonte

de consulta, tanto para o Projetista, quanto para o Tecnologista de Borracha.

Quando se faz necessário a especificação de um tipo de borracha para atender a aplicação de

um elemento de máquina construído de tal material, um grande entrosamento técnico deve

existir entre o Projetista do elemento de máquina e o Tecnologista de Borracha, pois, toda e

qualquer informação é de fundamental importância.


INFLUÊNCIA DO AMBIENTE

Antes de falarmos especificamente dos tipos de elastômeros usados em molas, coxins e peças

técnicas, é importante frisar de maneira básica e elementar a interferência do ambiente de

trabalho na peça de borracha.

O ambiente de trabalho pode atuar de forma degenerativa sobre o elastômero da peça, cujos

mecanismos, são de natureza física ou química, ou ainda combinados, como mostrado abaixo.

Temperatura

A alta temperatura provoca degradação térmica na borracha, acelerando seu envelhecimento e

provocando o colapso da peça.

A baixa temperatura favorece o enrigecimento da estrutura molecular da borracha,

diminuindo sua mobilidade e sua flexibilidade.

Oxigênio

O oxigênio provoca a oxidação e rompimento das cadeias estruturais das borrachas

insaturadas, comprometendo suas propriedades físicas, contribuindo inclusive para o aumento

da fluência e da relaxação da tensão.

Ozônio

Este causa o fendilhamento orientado na superfície da borracha, normalmente na direção

transversal do eixo de deformação, quando a peça é solicitada à tração.

Produtos Químicos

Diversos são os fenômenos oriundos do ataque de produtos químicos na borracha, podendo

causar desde o inchamento com variação no volume e peso da peça, até a impossibilidade da

aplicação da borracha no projeto.

Convém frisar, porém, que diversos aditivos podem ser incorporados às composições de

borracha, de forma a protegê-la e permitir sua aplicação com certa segurança aos projetos a

que se destinam.


Abaixo, agora, é mostrado alguns tipos comuns e borracha, normalmente usadas na confecção

de peças técnicas em engenharia, permitindo ao Tecnologista de Borracha encontrar a que

melhor se adapte à condição de trabalho exigido.

Borracha Natural “NR”

A “Borracha Natural” é um polímero insaturado e, portanto, vulcaniza-se por meio de

enxofre, ou ingredientes doadores de enxofre.

A “Borracha Natural” cristaliza-se sob estiramento, resultando assim, numa alta tensão de

ruptura, no estado goma-pura, porém, cargas reforçantes são adicionadas em suas

composições para melhorar ainda mais suas características mecânicas e químicas.

Algumas Características da “NR”

Alta tensão de ruptura

Alto alongamento à ruptura

Boa adesão à crua

Alta resiliência

Alta resistência à fadiga

Excelente resistência à abrasão

Alta resistência ao fendimento

Resistente a alcoóis e glicóis

Pouco resistente a ácidos, álcalis, solventes e óleos minerais.

Pouco resistente a solventes clorados.

Bom isolamento elétrico

Boa variação da gama de dureza.


Exemplos de Aplicação

Banda de rodagem de pneus, coxins automotivos de alta resistência, revestimento anti-

abrasivo, peças sujeitas a choques e pancadas, artigos isolantes elétricos, etc.

Estireno Butadieno SBR

O “SBR” é um polímero insaturado, em que, a reação de vulcanização se dá por meio de

enxofre ou doadores de enxofre.

Suas propriedades físicas no estado goma-pura não são tão elevadas, necessitando assim, de

cargas reforçantes para melhorar suas características mecânicas.

Algumas Características do “SBR”

Boa tensão de ruptura (pouco inferior as da “NR”)


Boa adesão à crua (Inferior à “NR”)

Boa resiliência

Alta resistência à fadiga

Boa resistência à abrasão

Resistente a álcoois e glicóis

Pouco resistente a ácidos, álcalis, solventes e fluídos orgânicos.

Pouco resistente a solventes clorados

Regular isolamento elétrico

Boa variação na gama de dureza.


Borracha de uso geral em peças para operação a temperaturas de - 10 a 85 º C, Banda de

rodagem de veículos leves, peças sujeitas a fendilhamento, revestimento abrasivos, etc.


Polibutadieno = BR

O polibutadieno é um polímero insaturado, e, portanto vulcaniza-se por intermédio de

enxofre.

É comum a adição de “BR” à proporção de até 50 phr, em composições de “SBR”, pois, esta

prática melhora sensivelmente as propriedades de resistência a abrasão, baixa temperatura,

bem como características dinâmicas dos “SBRs”.

Normalmente o “BR” sempre esta combinado em composições NR, SBR, CR e NBR como

segundo Polímero.

Borracha Butílica ou Butil “I IR”

A “Borracha Butílica” é obtida a partir da copolimerização do isopreno e do isobutileno,

tendo um baixo grau de insaturação, porém, ainda permite a vulcanização com enxofre, sendo

necessário um sistema de aceleração mais energético que o das borrachas convencionais.

Este tipo de borracha possui uma alta resistência à ruptura no seu estado de goma-pura, e a

adição de cargas neste caso, reduz esta característica.

Algumas Características da “I IR”


Bom alongamento à ruptura

Regular adesão à crua

Baixa resiliência

Regular resistência à abrasão

Excelentes características para absorção de choques

Boa resistência a temperaturas até 170 º C

Alta resistência a oxigênio, ozônio e intempéries

Alta resistência a produtos químicos, ácidos e alcalinos


Alta resistência a óleos vegetais

Alta resistência a solventes oxigenados e solventes polares

Excelente impermeabilidade a gases

Regular isolação elétrica (baixas voltagens)

Péssima resistência a derivados de petróleo.


Batentes de suspensão de automóveis, impermeabilização de lajes em construção civil,

câmara de ar de automóveis, face interna de pneus sem câmara, mangueiras para vapor,

mangueira para fluídos ácidos ou alcalinos, coxins anti-choque, vibra stops, amortecedores de

vibração para máquinas, revestimentos anti-corrosivos, adesivos, correias transportadoras

para produtos aquecidos, bexiga para vulcanização de pneus, etc.

Borracha Etileno Propileno EPDM

O “EPDM” oferece tensão de ruptura regular em seu estado de goma-pura, necessitando

assim de cargas reforçantes para melhorar suas propriedades mecânicas.

O “EPDM” ainda apresenta uma pequena insaturação o que permite que se promova a reação

de vulcanização através do enxofre.

Algumas Características do “EPDM”

Boa tensão de ruptura

Regular alongamento à ruptura

Má adesão à crua

Boa resiliência

Regular deformação permanente à compressão

Excelente resistência às intempéries


Excelente resistência à água e ao vapor d´água

Excelente resistência ao envelhecimento térmico

Excelente resistência ao oxigênio e ao ozônio

Boa resistência a ácidos e álcalis em baixa concentração

Boa resistência a altas temperaturas até 150o. C.

Péssima resistência a derivados de petróleo

Excelentes propriedades de isolamento elétrico


Juntas de vedação para vapor d´água, cilindros e peças de máquinas têxteis, em contato com

ácidos ou álcalis, guarnição para vidros e portas de automóveis, peças que trabalham em

ambientes com alta concentração de ozônio, mangueiras de radiador e de freios automotivos,

etc.

Policloropreno – Neoprene = CR (Neoprene Marca

DuPont)

Neoprene é o nome genérico dado ao policloropreno.

O monômero de cloropreno é na realidade 2-clorobutadieno, isto é, butadieno com um átomo

de cloro no lugar de um dos de hidrogênio.

O policloropreno apresenta uma alta tensão de ruptura, no seu estado goma-pura, porém,

cargas reforçantes são ainda incorporadas às composições deste, sendo que, cargas de

partículas pequenas aumentam o módulo, dureza e resistência à abrasão, porém, o

alongamento e a deformação permanente, pioram.

No policloropreno é conseguido altas tensões de ruptura quando usado cargas de partículas

médias de negro de fumo.


A vulcanização do policloropreno comporta-se distintamente à dos outros elastômeros, pois,

este vulcaniza-se através de óxidos metálicos que reagem ativamente com residual de cloro

disposto de maneira alilica – lábil na estrutura polimérica.

Algumas Características do “CR”



Ótima adesão a tecidos e metais

Boa resiliência

Boa resistência à fadiga por flexão dinâmica

Boa resistência a intempéries e ao envelhecimento

Boa resistência a derivados de petróleo

Boa resistência ao rasgamento

Boa resistência ao ozônio, água salobra e ácidos diluídos

Boas propriedades mecânicas até temperatura de 120O C

E anti-chama e atóxica.


Mangueiras para bombeiro, juntas e batentes de pontes e viadutos, correias de transmissão e

transportadoras, protetores de pó em automóveis, guarnições de tanques para água salobra,

vedações, retentores e peças que trabalham ao tempo, rolos e cilindros para siderúrgicas, etc.


Polietileno Clorosulfonado = “Hypalon” ( Hypalon –

Marca DuPont )

Há vários tipos de Hypalon, cuja principal diferença entre eles é o teor de cloro e enxofre

contido em suas estruturas moleculares, e viscosidade Mooney.

Compostos de Hypalon são vulcanizados por meio de óxidos metálicos, ou ainda, enxofre,

peróxidos ou resinas epóxi reativas.

Artigos em Hypalons apresentam excelente estabilidade a cores, boa resistência ao

intemperismo, é muito resistente a materiais corrosivos, e, também é resistente a ácidos e

álcalis diluídos.

Estes, são de grande utilização em produtos como: corrimão de escadas rolantes,

impermeabilização de tecidos para confecção de encerados e capas de chuva, barcos e tanques

inflamáveis, cilindros e peças para trabalho em ambientes úmidos e com altas temperaturas,

até 150 º C. e peças técnicas de alta performance.

Borracha Nitrílica = NBR

A Borracha Nitrílica é um copolímero composto por dois monômeros, o Butadieno e a

Acrilonitrila, sendo este último o responsável pela resistência desta borracha aos derivados de

petróleo.

As propriedades mecânicas das NBRs, em seu estado de goma-pura são fracas, necessitando

assim de cargas reforçantes, para melhorar suas qualidades físicas.

O fato das NBRs apresentarem cadeias insaturadas, permitem que a reação de vulcanização

ocorra por meio do enxofre, porém, a solubilidade deste nas borrachas nitrílicas é um tanto

difícil, sendo preferível utilizar-se baixos teores de enxofre.

Algumas Características da NBR

Boa tensão de ruptura

Bom alongamento à ruptura


Boa resistência a baixas temperaturas até – 25o C

Boa resistência a altas temperaturas até 90o C

Boa adesão à crua

Boa resistência ao rasgamento

Regular deformação permanente à compressão

Regular resiliência

Boa resistência à água

Baixa permeabilidade a gases

Ótimas propriedades anti-estáticas

Boa aderência a metais e tecidos

Excelente resistência a derivados de petróleo

Fraca resistência a álcalis e ácidos diluídos


Mangueiras para óleo, solventes e combustíveis derivados de petróleo; anéis, gaxetas e

retentores para vedação; solados industriais; rolos e cilindros para máquinas gráficas e de

processamento de madeira, revestimento de tanques para combustíveis; adesivos especiais;

artefatos têxteis; peças que entram em contato com alimentos; etc.

Poliuretanos = PU

Uma grande modificação no campo da polimerização é apresentada pela reação dos

Polímeros de Uretano.

Ao invés do processo convencional de polimerização de monômeros, por adição ou

condensação, neste caso é utilizado o método da extensão de cadeias, isto é, são sistemas

capazes de formar grandes macromoléculas a partir de pequenas macromoléculas, portanto,

uma grande variedade de polímeros podem ser sintetizados, variando do rígido ao plástico.

Os Poliuretanos geralmente se apresentam de dois tipos, seja, os Poliésteres e os Polieteres.


A transformação de um Polímero de Poliuretano para um elastômero de Poliuretano, é

provocada por um agente ativo, um di isocianato.

Os Poliuretanos admitem boas tensões de ruptura, altíssimos alongamentos, insuperável

resistência à abrasão, excelente resistência ao impacto e do fendilhamento, alta resistência ao

rasgamento, boa adesão a metais e tecidos, boa resistência a derivados de petróleo, e boa

resistência à água e a produtos químicos.

Normalmente emprega-se peças de poliuretanos em molas para estampos, gaxetas e retentores

de fluidos orgânicos, rolos e raspadores de alta abrasão, peças em contato com oxigênio e

ozônio, porém, com baixa umidade relativa.

Nota: Além das borrachas acima mostradas, muitos outros tipos ainda existem, tais como:

Acrílicas, Polissulfetos, Silicones, Fluorcarbonicas, etc.

Dia a dia novas combinações de compostos de borracha bem como novas aplicações são

desenvolvidas, ampliando cada vez mais o universo de emprego deste tipo de material.

Infelizmente, não há uma única borracha capaz de atender satisfatoriamente a todas as

exigências da engenharia, assim, por exemplo, uma borracha que apresenta superior

resistência ao calor, mostra-se inadequada para aplicação em contato com solventes

agressivos, e, da mesma forma, uma borracha que seja mais resistente a solventes, não possui

grande resistência a abrasão.

Ao lado das características inerentes ao polímero básico, o tipo e qualidade dos ingredientes a

ele misturados, numa composição, desempenham também um importante papel, nas

propriedades finais do artefato, como conseqüência disto, pode o Tecnologista contar com um

número quase ilimitado de formulações feitas com o mesmo polímero básico, e mesmos

ingredientes, o que permite, através de técnicas, algumas até primitivas, desenvolver

composições perfeitamente adequadas para atender os mais exigentes requisitos de um

artefato de borracha na engenharia.

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