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1
Noções Gerais Básicas Sobre alguns Elastômeros
Considerados de Média e Alta Performance Técnica
Empregados em Artefatos Automotivos
Elastômeros de Alta Performance
Apresentação
V.J.GARBIM
High Performances Elastomers
Technical Consultant
2
Assuntos
* Elastômeros “ Borracha “
- O que é,
- Constituição Estrutural Básica,
- Polimero ( Homopolímero, Dipolímero, Terpolímero )
- Compstos,
- Estados Estruturais ( inicial, final ).
* Critério de Escolha
- Resistência Química,
- Resistência Térmica,
- Especificações Especiais,
- Gráfico ASTM,.
3
Elastômeros Principais:-
- Borracha Natural:- NR,
- Poliisopreno:- IR,
- Polibutadieno:- BR,
- Poliisobutileno Isopreno, ( Butílica ):- IIR, CIIR, BIIR,
- Butadieno Estireno:- SBR,
- Butadieno Acrilonitrila:- NBR, NBR+PVC, XNBR, HNBR,
- Etileno Propileno Dieno:-EPDM;
- Policloropreno :- CR, ( Neoprene )
- Polietileno Clorosulfonado :- CSM, ( Hypalon )
- Polietileno Clorado :- CPE,
- Borrachas Poliacrílicas:- ACM, AEM,
- Borrachas de Silicone, VMQ,, PVMQ, FVMQ,,
- Fluorelastômero :- FPM, ( Viton, Dyneon, etc... )
- Conclusões.
4
Elastômeros “ Borracha “
O que è:
Nos estudos da ciência dos Materiais, podemos entender que
ELASTÔMEROS são aqueles materiais com características
visco-elásticas que não se comportam nem tão rígido como os
sólidos compactos, nem tão fluidos como os líquidos, seja,
estão numa fase intermediária.
Estes oferecem propriedades mecânicas e químicas,
interessantes à engenharia quando se deseja unir duas partes,
estando uma fixa e outra com movimento em algum grau de
liberdade.
5
Constituição Estrutural Básica
Basicamente, a estrutura molecular dos elastômeros é
formada principalmente por combinações regulares de átomos
de hidrogênio ligados por forças intra-moleculares a átomos
de carbono, seja, são chamadas de Estruturas
Hidrocarbônicas.
H H H H H H
C –C –C –C –C –C
H H H H H H
6
Polímero ( Homopolímero, Dipolímero,
Terpolímero )
As combinações regulares e repetitivas de estruturas
hidrocarbônicas dão origem a gigantescas cadeias
moleculares que chamamos de POLÍMEROS
POLI = MUITAS
MERO = PARTES
POLÍMEROS = Muitas Partes iguais e repetitivas de
combinações hidrocarbônicas.
7
Monômero
Chamamos de MONÔMERO a formação completa de uma
molécula elementar que após ligada a outras iguais repetidas
vezes, constituirão o Polímero.
H H H H
C = C – C = C
Molécula de Butadieno ( gás )
H H
8
Homopolímero
HOMOPOLÍMERO é a repetição regular da ligação de “n”
moléculas iguais ( mesmo monômero ), formando o Polímero.
H H H H
C – C = C – C
H H
Polibutadieno
n
9
Dipolímero / Terpolímero
DIPOLÍMERO é a formação estrutural única de um
elastômero constituída de ligações intra-moleculares
de dois tipos de monômeros diferentes, ex:- EPM
n [CH2 - CH2] + n [CH = CH2]  CH2 – CH2 – CH – CH2 -
Para o TERPOLÍMERO o raciocínio é análogo
porém a estruturação polimérica é constituída de
três monômeros, como por exemplo o EPDM.
CH3
CH3
Etileno Propileno
EPM (dieno)
10
COMPOSTOS
Os artefatos Elastoméricos, na realidade são compostos de
diversos ingredientes, que após devidamente misturados e,
submetidos a determinadas condições de processamento, são
lhes fornecidas as formas geométricas e propriedades finais
de utilização.
* Basicamente os ingredientes de composição são:
- Polímero principal,
- Agentes anti-degradantes ( antióxidantes antiozanantes, etc ),
- Cargas e Plastificantes,
- Agentes de cura ( Vulcanuzação )
11
Estados Estruturais ( Inicial e Final )
- Designa-se, estado estrutural INICIAL do composto
Elastomérico quando todos os ingredientes da composição
estão devidamente misturados e perfeitamente homogêneos,
seja adequadamente dispersos no composto. Popularmente
chamado de Composto no Estado Cru ou Verde.
- Designa-se, estado estrutural FINAL quando tal composto
já passou pela reação Físico-Química de Vulcanização,
apresentando daí a forma geométrica e todas as propriedades
mecânicas, térmicas e químicas que a engenharia determinou
para aquele artefato ou elemento de máquina.
12
CRITÉRIO DE ESCOLHA
Basicamente o ponto de partida para escolha da família de
elastômero mais adequado para determinada aplicação está
fundamentado em dois parâmetros, sejam eles:
Resistência Química e Resistência Térmica.
As Normas ASTM D – 2000; SAE J – 200 e
ABNT EB 362, nos informa, baseado em um composto
padrão tipo goma-pura, vulcanizado, quais famílias
apresentam melhores desempenho a tais condições de
aplicação, conforme gráfico a seguir:
13
GRÁFICO ASTM – D 2000 ( TIPO / CLASSE )
( O gráfico mostra os parâmetros limites para indicação de famílias de elastômeros considerando
ensaios com 70 horas de exposição às Temperaturas “ TIPO “ e Inchamento “ CLASSE “ por
imersão em Óleo padrão ASTM nº- 3 ).
14
ESPECIFICAÇÕES ESPECIAIS
Além do parâmetro ( ponto de partida ) para escolha da
família de elastômeros mais indicado, as Normas já citadas
ainda orientam sobre tipos específicos de ensaios, como
segue:
NOTA :- Muitas vezes a Norma ainda fixa valores ótimos obtidos de “n” ensaios
de cada tipo, realizados em laboratórios dos mais respeitados mundialmente.
15
ESPECIFICAÇÕES ESPECIAIS
Os ensaios específicos normalizados são:
- Dureza, - Tensão de Ruptura, - Alongamento à Ruptura,
- Envelhecimento Térmico, - Deformação Permanente à Compressão,
- Resistência ao Ozônio ou à Intempéries, - Deflexão por Compressão,
- Resistência a Líquidos Orgânicos, - Resistência a Baixas Temperaturas,
- Resistência ao Rasgamento, - Resistência à Flexão Dinâmica,
- Resistência a Abrasão, - Força de Adesão a Substratos,
- Resistência a Água, - Restrição ao Manchamento,
- Resiliência ( Memória Elástica ).
Ainda, todos estes ensaios, admitem diversas variações nos métodos de seus
desenvolvimentos abrangendo uma ampla gama de exigências, as mais especiais das
montadoras. Não obstante, as montadoras reservam suas próprias normas de especificações.
16
ELASTÔMEROS – CARACTERÍSTICAS /
APLICAÇÕES
A seguir são vistos os principais elastômeros considerados como de média
e alta performance, suas características singulares, propriedades e
aplicações em artefatos automotivos.
Aqui falaremos sobre os seguintes Elastômeros:-
- Etileno Propileno EPDM,
- Policloropreno ( Neoprene ),
- Polietileno Clorosulfonado ( Hypalon ),
- Polietileno Clorado CPE,
- Fluorelastômeros, FKM,
- Borrachas Poliacrílicas, ACM / AEM
17
EPDM
- Terpolímero de média performance técnica produzido através da copolimerização do
Etileno + Propileno + Dieno conjugado.
- Apresenta cadeias estruturais totalmente saturadas, ( como visto abaixo ). Sua
morfologia estende-se desde muito amorfo até altamente semicristalino.
- Pode ser vulcanizado por Enxofre ou Peróxidos Orgânicos.
[(-CH2 – CH2 )3 – (- CH – CH2 - )- (DIENO )0,2 ]
- Densidade = 0,98
- Temperatura de Tg ~ - 55º C
- Temperatura máxima de Trabalho ~ 150 º C
- Não indicado para contato com derivados de petróleo.
CH3
n
18
EPDM – CARACTERÍSTICAS
( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são
resultados de composições adequadamente elaboradas ).
-Dureza de 40 a 85 Shore A,
-Tensão de Ruptura até 17 Mpa,
- Alongamento à Ruptura até 600 %,
- Baixa Deformação Permanente à Compressão ( 20 % ),
- Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 125ºC,
- Excelente resistência ao Oxigênio, Ozônio e Intempéries,
- Ótima resistência a líquidos refrigerantes de radiador automotivo,
- Ótima resistência a fluidos de freio automotivo,
- Ótima resistência a fluidos polares,
- Excelente isolamento elétrico,
- Boa resistência a ácidos e bases ( baixa concentração ),
- Pobre resistência a fluidos apolares ( derivados de Petróleo ).
19
ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
- Guarnições de vidros,
- Guarnições de portas e porta-malas,
- Mangueira de radiador,
- Mangueiras de freio,
- Vedações diversas do sistema de freio,
- Mangueiras para sistema de ar condicionado,
- Bases de apoio e fixação de radiador,
- Vedação da tampa e colméia do radiador,
- Coxim suporte de escapamento,
- Tubos corrugados diversos de sistemas guarda-pó,
- Vedações e passa-fio de faróis,
- Protetores de câmara de ar de caminhões,
20
Mangueira de Refrigeração
EPDM
21
POLICLOROPRENO - ( Neoprene )
- Neoprene é a marca comercial um dos mais antigos polímeros,
considerado de média performance. Desenvolvildo pela DuPont na
década de 1930. Sua produção é a partir da polimerização entre os gases
de butadieno e clorídrico.
- A família do Policloropreno é ampla estendendo-se desde tipos com
ótimas propriedades mecânicas para produção de artefatos altamente
técnicos até graus indicados exclusivamente para adesivos.
-Basicamente sua vulcanização se dá através de óxidos metálicos.
[CH2 - C = CH – CH2]
- Densidade = 1,23, Temperatura de Tg = - 45ºC, Temp. Max. Trabalho = 100ºC, Inchamento em óleo
ASTM 3 = 120%
Cl
n
22
POLICLOROPRENO – CARACTERÍSTICAS
( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas,são
resultados de composições adequadamente elaboradas ).
- Dureza de 40 a 90 Shore A,
- Tensão de Ruptura até 23 Mpa,
- Alongamento à Ruptura até 700%,
- Baixa Deformação Permanente à Compressão ( 18% ),
- Ótimas propriedades para artefatos com trabalho dinâmico,
- Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura até 100ºC,
- Muito boa resistência ao Ozônio,Oxigênio e Intempéries,
- Ótima resistência à água e água salobra
- Regular resistência a fluidos derivados de petróleo,
- Excelente adesão a substratos e resistência a abrasão,
- Auto extinguível à chama.
23
ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
- Correias de transmissão em “ V “,
- Correias de transmissão sincronizadoras,
- Coxins suporte de motor,
- Coxins suporte de câmbio,
- Coifas de proteção das juntas Homocinéticas,
- Buchas das articulações de amortecedores,
- Buchas para sistemas de articulação da suspensão,
- Retentores para bomba d’água,
- Capa de mangueiras de freio e ar condicionado,
- Capa de mangueiras de combustível,
- Dutos corrugados para sistema de admissão de ar p/ caminhões,
- Buchas amortecedoras para caminhões e máquinas agrícolas,
- Guarda-pó diversos para caminhões e tratores,
- Etc.
24
Coifas de Proteção
das Juntas de
Homocinética
Guarda-pó diversos
Policloropreno
25
POLIETILENO CLOROSULFONADO
(Hypalon )
- O Polietileno Clorosulfonado também, desenvolvido pela Dupont, já na
década de 1950, com objetivo de obter um polímero elastomérico que
acumulasse ótimas propriedades de resistência a diversas famílias de
produtos químicos numa ampla faixa de temperatura.
- Basicamente, os principais fatores que distinguem os diversos graus
dentro da família deste material reside no teor de cloro combinado na
estrutura polimérica e, na viscosidade Mooney.
- A vulcanização pode ser por Enxofre, Peróxido ou Resinas especiais.
[(- CH2 – CH2 - CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH2 - ) - (- CH - CH2 - )]
- Densidade = 1,18, - Temperatura de Tg = - 45, - Temp. Máx. Trabalho = 150ºC, Inchamento em óleo
ASTM 3 = 80%
Cl
12
SO2Cl
26
POLIETILENO CLOROSULFONADO
CARACTERÍSTICAS
( As características e propriedades químico-mecânicas- térmicas, são
resultados de composições adequadamente elaboradas ).
- Dureza de 45 a 85 Shore A,
- Tensão de Ruptura até 20 Mpa,
- Alongamento à Ruptura até 450%,
- Regular Deformação Permanente à Compressão ( 35% ),
- Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 150ºC,
- Excelente resistência ao Ozônio, Oxigênio e Intempéries,
- Ótima resistência química a ácidos e álcalis,
- Boa resistência a fluidos derivados de petróleo,
- Excelente estabilidade e retenção de cor,
- Boa resistência á abrasão,
- Ótimas propriedades retardante à chama,
- Muito bom tack e adesão a substratos.
27
ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
- Tubo interno e capa para mangueiras de direção hidráulica,
- Capa de mangueira de combustível,
- Coifas para juntas Homocinéticas,
- Cobertura de cabos de vela,
- Dutos de admissão para motores de caminhão,
- Coxins e batentes amortecedores especiais,
- Retentores e vedações diversas,
- Etc.
28
Mangueira de
Direção
Hidráulica
Mangueira do
Sistema de
Resfriamento de
Óleo
Polietileno
Clorosulfonado
29
POLIETILENO CLORADO - CPE
- O CPE é obtido através da polimerização em solução do polietileno em
combinação com o gás clorídrico, o que origina um elastômero de
estrutura amorfa a semi-cristalina, totalmente saturada.
- A vulcanização pode ser por Peróxidos Orgânicos ou Tiadiazol.
(CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 )
- Densidade = 1,18, Temperatura de Tg = - 25 ºC, Temperatura. Máx. de Trabalho = 150ºC, Inchamento
em óleo ASTM 3 = 80%.
n
Cl Cl
30
CPE – CARACTERÍSTICAS
( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são
resultados de composições adequadamente elaboradas ).
- Dureza de 60 a 85 Shore A,
- Tensão de Ruptura até 16 Mpa,
- Alongamento à Ruptura até 550%,
- Regular Deformação Permanente à Compressão ( 30 % )
- Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 150 ºC
- Excelente resistência ao Oxigênio, Ozônio e Intempéries.
- Boa resistência química a ácidos e álcalis,
- Boa resistência a derivados de petróleo,
- Boa estabilidade a cor (inferior ao Hypalon ),
- Bom isolamento elétrico.
31
ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
- Mangueira de retorno de direção hidráulica,
- Dutos de respiro de óleo de motor,
- Revestimento externo de cabos de vela,
- Dutos de admissão de ar do motor,
- Revestimento externo de mangueiras de combustível,
- Revestimento externo de mangueiras de freio,
- Conexão entre a boca do tanque de combustível e a carroçaria,
- Anéis, retentores e vedações de sistemas óleo hidráulicos de caminhões,
- Coifas de proteção “guarda-pó,
- Etc.
32
CPE Duto de Admissão
de Ar
Mangueira de Respiro de
Óleo
33
FLUORELASTÔMERO – FKM
- Dos elastômeros indicados para aplicações automotivas, podemos
considerar o FKM como o de mais alta performance, pois, oferece a mais
alta resistência química a derivados de petróleo combinada com
resistência a elevadas temperaturas.
- A ampla gama de grades disponíveis na família do FKM oferece
elastômero que atende deste temperaturas inferiores a – 35 ºC até
superior a 300 ºC, e inchamento em combustível, inferior a 10% .
- A vulcanização pode ser por Diaminas, Bisfenol ou Peróxidos.
[(- CH2 – CF2 -)2 - (- CF – CF2 - )- (- CF2 - CF2 - )]
- Densidade = 1,82, Temperatura de Tg = - 50ºC, Temperatura. Max. Trabalho constante = 250ºC,
Inchamento e óleo ASTM 3, inferior a 10% .
n
CF3
Fluoreto de vinilideno Hexafluorpropileno Tetrafluoretileno
34
FKM – CARACTERÍSTICAS
( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são
resultados de composições adequadamente elaboradas ).
- Dureza de 57 a 90 Shore A
- Tensão de Ruptura até 17 Mpa,
- Alongamento à Ruptura até 500 %,
- Baixa Deformação Permanente à Compressão ( 10% ),
- Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 210ºC,
- Excelente resistência ao Oxigênio, Ozônio e Intempéries,
- Excelente resistência a derivados de petróleo,
- Ótima resistência a solventes clorados,
- Ótima resistência a ácido e vapores,
- Muito pobre resistência a Cetonas, Acetato de Etila, Bases Fortes e
Aminas concentradas.
35
ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
- Tubo intermo de mangueiras de combustível,
- Anéis de vedação do sistema de injeção eletrônica,
- Anéis de vedação do sistema de haste de válvulas,
- Anéis de vedação de pistão de motores diesel,
- Tubos de respiro de vapores de óleo,
- Vedações e Retentores do conjunto de eixo de manivela,
- Mangueiras e vedações de válvulas, bomba de gasolina e diesel,
- Diafragmas do sistema de combustível (carburador),
- Anéis de vedação em filtro de combustível e filtro de óleo,
- Sistema de vedação da tampa do tanque de combustível,
- Sistemas de vedação de caixa de mudanças e transmissão,
- Entre outras.
36
Gaxetas
Mangueira de
Combustível
FKM
37
BORRACHAS POLIACRÍLICAS
ACM /AEM
ACM / AEM são elastômeros poliacrílicos desenvolvidos para
cobrir uma lacuna de características de resistência a derivados de
petróleo e mais elevadas temperaturas, situada entre a borracha
nitílica e os fluorelastômeros.
-(CH2-CH2)x- -(CH-CH2)y - -(sitio de cura) -
C=O
O-CH3
Etileno
Metil acrilato
n
Densidade = 1,03, Temperatura de Tg = - 30ºC, Temperatura. Max. Trabalho constante = 175ºC,
Inchamento e óleo ASTM 3 ~ 20% .
38
CARACTERÍSTICAS - GERAIS
- Dureza: De 45 a 85 Shore A
- Tensão de Ruptura até 15 MPA
- Alongamento de ruptura até 500%
- Baixa deformação compressão (20%)
- Temperatura de serviço contínuo máximo de 175°C
- Ótima resistência a derivados de petróleo
- Baixo inchamento em óleo de motor quente (5%)
- Boa resitência a ácidos (baixa concentração) e vapores.
- Flexibilidade em baixas temperaturas (-30°C)
- Excelente força de vedação em altas e baixas temperaturas
- Muito boa resistência a ozônio e intempéries.
- Bom amortecimento a choques e vibrações.
( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas,
são resultados de composições adequadamente elaboradas ).
39
ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS
- Mangueira e tubos de respiro de óleo,
- Mangueira de ar condicionado,
- Gaxetas, anéis e vedações para o sistema de transmissão,
- Cobertura de mangueira de combustível,
- Coxins e amortecedores de vibração,
- Diafragma para motores e válvulas,
- Vedação para tampa de compartimento de óleo,
- Adesivos para altas temperaturas,
- Mangueira do radiador de óleo,
- Mang. p/ sistema óleo hidr. de alta pressão; tratores e caminhões.
- Cobertura externa de cabo de vela,.
- Mangueira de freio a ar,
- Cobertura de cabos umbilicais,
- Outras.
40
Mangueiras de
Óleo
Juntas e Coxins
ACM / AEM
41
CONCLUSÕES
Agradecemos imensamente a oportunidade a nós
oferecida para exposição destas informações e
esperamos ter podido apresentar, embora de forma
bastante resumida, algumas famílias de borracha e
suas principais características de uso em peças
automotivas
Atenciosamente:- V.J.Garbim
Maiores informações poderão ser obtidas em consulta ao SITE:
www.cenne.com.br

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  • 1. 1 Noções Gerais Básicas Sobre alguns Elastômeros Considerados de Média e Alta Performance Técnica Empregados em Artefatos Automotivos Elastômeros de Alta Performance Apresentação V.J.GARBIM High Performances Elastomers Technical Consultant
  • 2. 2 Assuntos * Elastômeros “ Borracha “ - O que é, - Constituição Estrutural Básica, - Polimero ( Homopolímero, Dipolímero, Terpolímero ) - Compstos, - Estados Estruturais ( inicial, final ). * Critério de Escolha - Resistência Química, - Resistência Térmica, - Especificações Especiais, - Gráfico ASTM,.
  • 3. 3 Elastômeros Principais:- - Borracha Natural:- NR, - Poliisopreno:- IR, - Polibutadieno:- BR, - Poliisobutileno Isopreno, ( Butílica ):- IIR, CIIR, BIIR, - Butadieno Estireno:- SBR, - Butadieno Acrilonitrila:- NBR, NBR+PVC, XNBR, HNBR, - Etileno Propileno Dieno:-EPDM; - Policloropreno :- CR, ( Neoprene ) - Polietileno Clorosulfonado :- CSM, ( Hypalon ) - Polietileno Clorado :- CPE, - Borrachas Poliacrílicas:- ACM, AEM, - Borrachas de Silicone, VMQ,, PVMQ, FVMQ,, - Fluorelastômero :- FPM, ( Viton, Dyneon, etc... ) - Conclusões.
  • 4. 4 Elastômeros “ Borracha “ O que è: Nos estudos da ciência dos Materiais, podemos entender que ELASTÔMEROS são aqueles materiais com características visco-elásticas que não se comportam nem tão rígido como os sólidos compactos, nem tão fluidos como os líquidos, seja, estão numa fase intermediária. Estes oferecem propriedades mecânicas e químicas, interessantes à engenharia quando se deseja unir duas partes, estando uma fixa e outra com movimento em algum grau de liberdade.
  • 5. 5 Constituição Estrutural Básica Basicamente, a estrutura molecular dos elastômeros é formada principalmente por combinações regulares de átomos de hidrogênio ligados por forças intra-moleculares a átomos de carbono, seja, são chamadas de Estruturas Hidrocarbônicas. H H H H H H C –C –C –C –C –C H H H H H H
  • 6. 6 Polímero ( Homopolímero, Dipolímero, Terpolímero ) As combinações regulares e repetitivas de estruturas hidrocarbônicas dão origem a gigantescas cadeias moleculares que chamamos de POLÍMEROS POLI = MUITAS MERO = PARTES POLÍMEROS = Muitas Partes iguais e repetitivas de combinações hidrocarbônicas.
  • 7. 7 Monômero Chamamos de MONÔMERO a formação completa de uma molécula elementar que após ligada a outras iguais repetidas vezes, constituirão o Polímero. H H H H C = C – C = C Molécula de Butadieno ( gás ) H H
  • 8. 8 Homopolímero HOMOPOLÍMERO é a repetição regular da ligação de “n” moléculas iguais ( mesmo monômero ), formando o Polímero. H H H H C – C = C – C H H Polibutadieno n
  • 9. 9 Dipolímero / Terpolímero DIPOLÍMERO é a formação estrutural única de um elastômero constituída de ligações intra-moleculares de dois tipos de monômeros diferentes, ex:- EPM n [CH2 - CH2] + n [CH = CH2]  CH2 – CH2 – CH – CH2 - Para o TERPOLÍMERO o raciocínio é análogo porém a estruturação polimérica é constituída de três monômeros, como por exemplo o EPDM. CH3 CH3 Etileno Propileno EPM (dieno)
  • 10. 10 COMPOSTOS Os artefatos Elastoméricos, na realidade são compostos de diversos ingredientes, que após devidamente misturados e, submetidos a determinadas condições de processamento, são lhes fornecidas as formas geométricas e propriedades finais de utilização. * Basicamente os ingredientes de composição são: - Polímero principal, - Agentes anti-degradantes ( antióxidantes antiozanantes, etc ), - Cargas e Plastificantes, - Agentes de cura ( Vulcanuzação )
  • 11. 11 Estados Estruturais ( Inicial e Final ) - Designa-se, estado estrutural INICIAL do composto Elastomérico quando todos os ingredientes da composição estão devidamente misturados e perfeitamente homogêneos, seja adequadamente dispersos no composto. Popularmente chamado de Composto no Estado Cru ou Verde. - Designa-se, estado estrutural FINAL quando tal composto já passou pela reação Físico-Química de Vulcanização, apresentando daí a forma geométrica e todas as propriedades mecânicas, térmicas e químicas que a engenharia determinou para aquele artefato ou elemento de máquina.
  • 12. 12 CRITÉRIO DE ESCOLHA Basicamente o ponto de partida para escolha da família de elastômero mais adequado para determinada aplicação está fundamentado em dois parâmetros, sejam eles: Resistência Química e Resistência Térmica. As Normas ASTM D – 2000; SAE J – 200 e ABNT EB 362, nos informa, baseado em um composto padrão tipo goma-pura, vulcanizado, quais famílias apresentam melhores desempenho a tais condições de aplicação, conforme gráfico a seguir:
  • 13. 13 GRÁFICO ASTM – D 2000 ( TIPO / CLASSE ) ( O gráfico mostra os parâmetros limites para indicação de famílias de elastômeros considerando ensaios com 70 horas de exposição às Temperaturas “ TIPO “ e Inchamento “ CLASSE “ por imersão em Óleo padrão ASTM nº- 3 ).
  • 14. 14 ESPECIFICAÇÕES ESPECIAIS Além do parâmetro ( ponto de partida ) para escolha da família de elastômeros mais indicado, as Normas já citadas ainda orientam sobre tipos específicos de ensaios, como segue: NOTA :- Muitas vezes a Norma ainda fixa valores ótimos obtidos de “n” ensaios de cada tipo, realizados em laboratórios dos mais respeitados mundialmente.
  • 15. 15 ESPECIFICAÇÕES ESPECIAIS Os ensaios específicos normalizados são: - Dureza, - Tensão de Ruptura, - Alongamento à Ruptura, - Envelhecimento Térmico, - Deformação Permanente à Compressão, - Resistência ao Ozônio ou à Intempéries, - Deflexão por Compressão, - Resistência a Líquidos Orgânicos, - Resistência a Baixas Temperaturas, - Resistência ao Rasgamento, - Resistência à Flexão Dinâmica, - Resistência a Abrasão, - Força de Adesão a Substratos, - Resistência a Água, - Restrição ao Manchamento, - Resiliência ( Memória Elástica ). Ainda, todos estes ensaios, admitem diversas variações nos métodos de seus desenvolvimentos abrangendo uma ampla gama de exigências, as mais especiais das montadoras. Não obstante, as montadoras reservam suas próprias normas de especificações.
  • 16. 16 ELASTÔMEROS – CARACTERÍSTICAS / APLICAÇÕES A seguir são vistos os principais elastômeros considerados como de média e alta performance, suas características singulares, propriedades e aplicações em artefatos automotivos. Aqui falaremos sobre os seguintes Elastômeros:- - Etileno Propileno EPDM, - Policloropreno ( Neoprene ), - Polietileno Clorosulfonado ( Hypalon ), - Polietileno Clorado CPE, - Fluorelastômeros, FKM, - Borrachas Poliacrílicas, ACM / AEM
  • 17. 17 EPDM - Terpolímero de média performance técnica produzido através da copolimerização do Etileno + Propileno + Dieno conjugado. - Apresenta cadeias estruturais totalmente saturadas, ( como visto abaixo ). Sua morfologia estende-se desde muito amorfo até altamente semicristalino. - Pode ser vulcanizado por Enxofre ou Peróxidos Orgânicos. [(-CH2 – CH2 )3 – (- CH – CH2 - )- (DIENO )0,2 ] - Densidade = 0,98 - Temperatura de Tg ~ - 55º C - Temperatura máxima de Trabalho ~ 150 º C - Não indicado para contato com derivados de petróleo. CH3 n
  • 18. 18 EPDM – CARACTERÍSTICAS ( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são resultados de composições adequadamente elaboradas ). -Dureza de 40 a 85 Shore A, -Tensão de Ruptura até 17 Mpa, - Alongamento à Ruptura até 600 %, - Baixa Deformação Permanente à Compressão ( 20 % ), - Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 125ºC, - Excelente resistência ao Oxigênio, Ozônio e Intempéries, - Ótima resistência a líquidos refrigerantes de radiador automotivo, - Ótima resistência a fluidos de freio automotivo, - Ótima resistência a fluidos polares, - Excelente isolamento elétrico, - Boa resistência a ácidos e bases ( baixa concentração ), - Pobre resistência a fluidos apolares ( derivados de Petróleo ).
  • 19. 19 ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS - Guarnições de vidros, - Guarnições de portas e porta-malas, - Mangueira de radiador, - Mangueiras de freio, - Vedações diversas do sistema de freio, - Mangueiras para sistema de ar condicionado, - Bases de apoio e fixação de radiador, - Vedação da tampa e colméia do radiador, - Coxim suporte de escapamento, - Tubos corrugados diversos de sistemas guarda-pó, - Vedações e passa-fio de faróis, - Protetores de câmara de ar de caminhões,
  • 21. 21 POLICLOROPRENO - ( Neoprene ) - Neoprene é a marca comercial um dos mais antigos polímeros, considerado de média performance. Desenvolvildo pela DuPont na década de 1930. Sua produção é a partir da polimerização entre os gases de butadieno e clorídrico. - A família do Policloropreno é ampla estendendo-se desde tipos com ótimas propriedades mecânicas para produção de artefatos altamente técnicos até graus indicados exclusivamente para adesivos. -Basicamente sua vulcanização se dá através de óxidos metálicos. [CH2 - C = CH – CH2] - Densidade = 1,23, Temperatura de Tg = - 45ºC, Temp. Max. Trabalho = 100ºC, Inchamento em óleo ASTM 3 = 120% Cl n
  • 22. 22 POLICLOROPRENO – CARACTERÍSTICAS ( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas,são resultados de composições adequadamente elaboradas ). - Dureza de 40 a 90 Shore A, - Tensão de Ruptura até 23 Mpa, - Alongamento à Ruptura até 700%, - Baixa Deformação Permanente à Compressão ( 18% ), - Ótimas propriedades para artefatos com trabalho dinâmico, - Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura até 100ºC, - Muito boa resistência ao Ozônio,Oxigênio e Intempéries, - Ótima resistência à água e água salobra - Regular resistência a fluidos derivados de petróleo, - Excelente adesão a substratos e resistência a abrasão, - Auto extinguível à chama.
  • 23. 23 ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS - Correias de transmissão em “ V “, - Correias de transmissão sincronizadoras, - Coxins suporte de motor, - Coxins suporte de câmbio, - Coifas de proteção das juntas Homocinéticas, - Buchas das articulações de amortecedores, - Buchas para sistemas de articulação da suspensão, - Retentores para bomba d’água, - Capa de mangueiras de freio e ar condicionado, - Capa de mangueiras de combustível, - Dutos corrugados para sistema de admissão de ar p/ caminhões, - Buchas amortecedoras para caminhões e máquinas agrícolas, - Guarda-pó diversos para caminhões e tratores, - Etc.
  • 24. 24 Coifas de Proteção das Juntas de Homocinética Guarda-pó diversos Policloropreno
  • 25. 25 POLIETILENO CLOROSULFONADO (Hypalon ) - O Polietileno Clorosulfonado também, desenvolvido pela Dupont, já na década de 1950, com objetivo de obter um polímero elastomérico que acumulasse ótimas propriedades de resistência a diversas famílias de produtos químicos numa ampla faixa de temperatura. - Basicamente, os principais fatores que distinguem os diversos graus dentro da família deste material reside no teor de cloro combinado na estrutura polimérica e, na viscosidade Mooney. - A vulcanização pode ser por Enxofre, Peróxido ou Resinas especiais. [(- CH2 – CH2 - CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH2 - ) - (- CH - CH2 - )] - Densidade = 1,18, - Temperatura de Tg = - 45, - Temp. Máx. Trabalho = 150ºC, Inchamento em óleo ASTM 3 = 80% Cl 12 SO2Cl
  • 26. 26 POLIETILENO CLOROSULFONADO CARACTERÍSTICAS ( As características e propriedades químico-mecânicas- térmicas, são resultados de composições adequadamente elaboradas ). - Dureza de 45 a 85 Shore A, - Tensão de Ruptura até 20 Mpa, - Alongamento à Ruptura até 450%, - Regular Deformação Permanente à Compressão ( 35% ), - Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 150ºC, - Excelente resistência ao Ozônio, Oxigênio e Intempéries, - Ótima resistência química a ácidos e álcalis, - Boa resistência a fluidos derivados de petróleo, - Excelente estabilidade e retenção de cor, - Boa resistência á abrasão, - Ótimas propriedades retardante à chama, - Muito bom tack e adesão a substratos.
  • 27. 27 ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS - Tubo interno e capa para mangueiras de direção hidráulica, - Capa de mangueira de combustível, - Coifas para juntas Homocinéticas, - Cobertura de cabos de vela, - Dutos de admissão para motores de caminhão, - Coxins e batentes amortecedores especiais, - Retentores e vedações diversas, - Etc.
  • 28. 28 Mangueira de Direção Hidráulica Mangueira do Sistema de Resfriamento de Óleo Polietileno Clorosulfonado
  • 29. 29 POLIETILENO CLORADO - CPE - O CPE é obtido através da polimerização em solução do polietileno em combinação com o gás clorídrico, o que origina um elastômero de estrutura amorfa a semi-cristalina, totalmente saturada. - A vulcanização pode ser por Peróxidos Orgânicos ou Tiadiazol. (CH2 – CH2 – CH – CH2 – CH – CH2 ) - Densidade = 1,18, Temperatura de Tg = - 25 ºC, Temperatura. Máx. de Trabalho = 150ºC, Inchamento em óleo ASTM 3 = 80%. n Cl Cl
  • 30. 30 CPE – CARACTERÍSTICAS ( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são resultados de composições adequadamente elaboradas ). - Dureza de 60 a 85 Shore A, - Tensão de Ruptura até 16 Mpa, - Alongamento à Ruptura até 550%, - Regular Deformação Permanente à Compressão ( 30 % ) - Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 150 ºC - Excelente resistência ao Oxigênio, Ozônio e Intempéries. - Boa resistência química a ácidos e álcalis, - Boa resistência a derivados de petróleo, - Boa estabilidade a cor (inferior ao Hypalon ), - Bom isolamento elétrico.
  • 31. 31 ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS - Mangueira de retorno de direção hidráulica, - Dutos de respiro de óleo de motor, - Revestimento externo de cabos de vela, - Dutos de admissão de ar do motor, - Revestimento externo de mangueiras de combustível, - Revestimento externo de mangueiras de freio, - Conexão entre a boca do tanque de combustível e a carroçaria, - Anéis, retentores e vedações de sistemas óleo hidráulicos de caminhões, - Coifas de proteção “guarda-pó, - Etc.
  • 32. 32 CPE Duto de Admissão de Ar Mangueira de Respiro de Óleo
  • 33. 33 FLUORELASTÔMERO – FKM - Dos elastômeros indicados para aplicações automotivas, podemos considerar o FKM como o de mais alta performance, pois, oferece a mais alta resistência química a derivados de petróleo combinada com resistência a elevadas temperaturas. - A ampla gama de grades disponíveis na família do FKM oferece elastômero que atende deste temperaturas inferiores a – 35 ºC até superior a 300 ºC, e inchamento em combustível, inferior a 10% . - A vulcanização pode ser por Diaminas, Bisfenol ou Peróxidos. [(- CH2 – CF2 -)2 - (- CF – CF2 - )- (- CF2 - CF2 - )] - Densidade = 1,82, Temperatura de Tg = - 50ºC, Temperatura. Max. Trabalho constante = 250ºC, Inchamento e óleo ASTM 3, inferior a 10% . n CF3 Fluoreto de vinilideno Hexafluorpropileno Tetrafluoretileno
  • 34. 34 FKM – CARACTERÍSTICAS ( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são resultados de composições adequadamente elaboradas ). - Dureza de 57 a 90 Shore A - Tensão de Ruptura até 17 Mpa, - Alongamento à Ruptura até 500 %, - Baixa Deformação Permanente à Compressão ( 10% ), - Mantém propriedades em trabalho constante à temperatura. até 210ºC, - Excelente resistência ao Oxigênio, Ozônio e Intempéries, - Excelente resistência a derivados de petróleo, - Ótima resistência a solventes clorados, - Ótima resistência a ácido e vapores, - Muito pobre resistência a Cetonas, Acetato de Etila, Bases Fortes e Aminas concentradas.
  • 35. 35 ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS - Tubo intermo de mangueiras de combustível, - Anéis de vedação do sistema de injeção eletrônica, - Anéis de vedação do sistema de haste de válvulas, - Anéis de vedação de pistão de motores diesel, - Tubos de respiro de vapores de óleo, - Vedações e Retentores do conjunto de eixo de manivela, - Mangueiras e vedações de válvulas, bomba de gasolina e diesel, - Diafragmas do sistema de combustível (carburador), - Anéis de vedação em filtro de combustível e filtro de óleo, - Sistema de vedação da tampa do tanque de combustível, - Sistemas de vedação de caixa de mudanças e transmissão, - Entre outras.
  • 37. 37 BORRACHAS POLIACRÍLICAS ACM /AEM ACM / AEM são elastômeros poliacrílicos desenvolvidos para cobrir uma lacuna de características de resistência a derivados de petróleo e mais elevadas temperaturas, situada entre a borracha nitílica e os fluorelastômeros. -(CH2-CH2)x- -(CH-CH2)y - -(sitio de cura) - C=O O-CH3 Etileno Metil acrilato n Densidade = 1,03, Temperatura de Tg = - 30ºC, Temperatura. Max. Trabalho constante = 175ºC, Inchamento e óleo ASTM 3 ~ 20% .
  • 38. 38 CARACTERÍSTICAS - GERAIS - Dureza: De 45 a 85 Shore A - Tensão de Ruptura até 15 MPA - Alongamento de ruptura até 500% - Baixa deformação compressão (20%) - Temperatura de serviço contínuo máximo de 175°C - Ótima resistência a derivados de petróleo - Baixo inchamento em óleo de motor quente (5%) - Boa resitência a ácidos (baixa concentração) e vapores. - Flexibilidade em baixas temperaturas (-30°C) - Excelente força de vedação em altas e baixas temperaturas - Muito boa resistência a ozônio e intempéries. - Bom amortecimento a choques e vibrações. ( As características e propriedades químico-mecânicas-térmicas, são resultados de composições adequadamente elaboradas ).
  • 39. 39 ALGUMAS APLICAÇÕES AUTOMOTIVAS - Mangueira e tubos de respiro de óleo, - Mangueira de ar condicionado, - Gaxetas, anéis e vedações para o sistema de transmissão, - Cobertura de mangueira de combustível, - Coxins e amortecedores de vibração, - Diafragma para motores e válvulas, - Vedação para tampa de compartimento de óleo, - Adesivos para altas temperaturas, - Mangueira do radiador de óleo, - Mang. p/ sistema óleo hidr. de alta pressão; tratores e caminhões. - Cobertura externa de cabo de vela,. - Mangueira de freio a ar, - Cobertura de cabos umbilicais, - Outras.
  • 41. 41 CONCLUSÕES Agradecemos imensamente a oportunidade a nós oferecida para exposição destas informações e esperamos ter podido apresentar, embora de forma bastante resumida, algumas famílias de borracha e suas principais características de uso em peças automotivas Atenciosamente:- V.J.Garbim Maiores informações poderão ser obtidas em consulta ao SITE: www.cenne.com.br