Propriedades a Baixa Temperatura

Temperatura de transição vítrea

As borrachas, quando submetidas a baixas temperaturas sofrem vários tipos de alterações de natureza física. Algumas dessas alterações são praticamente instantâneas; outras há que apenas se manifestam após uma exposição prolongada a essas temperaturas. Contudo, este tipo de alterações são de natureza reversível, pelo que a borracha retoma as suas propriedades originais à temperatura ambiente.

Vejamos o comportamento da borracha, quando submetida a temperaturas progressivamente negativas (de +25ºC até –60ºC). Quando a temperatura começa a baixar, a borracha vai perdendo as suas características elásticas, sendo cada vez mais difícil de esticar e de dobrar; esta fase corresponde à Zona A indicada na Figura 37 e, no limite, corresponde a uma temperatura de –28ºC. Esta fase corresponde à aquisição de uma rigidez simples.

Fig. 37 – Temperatura de transição vítrea (Tg)

A partir deste ponto, a rigidez começa a aumentar rapidamente e em menos de duas dezenas de graus de temperatura (entre –28ºC e –45ºC), a rigidez aumenta 360 vezes. Esta fase corresponde à Zona B. Num ponto intermédio desta zona – geralmente no ponto de viragem de curvatura, a borracha torna-se quebradiça e parte como vidro. A temperatura correspondente a esse ponto chama-se temperatura de transição para vidro ou temperatura de transição vítrea (glass transition temperature) e designa-se correntemente por Tg.

A partir de certo ponto – início da Zona C e até ao limite atingido de temperatura negativa (-60ºC), a rigidez continua a aumentar, mas a uma menor velocidade, e o efeito provocado na borracha já não é sensível, tal o estado de fragilidade que ela atingiu. Na Tabela 14 indica-se a temperatura de transição vítrea para vários tipos de borrachas.

Borracha Natural Epoxidada (E-NR 50)-24

As borrachas são, regra geral e numa ampla gama de temperatura, materiais amorfos. Contudo, nalguns tipos de polímeros (NR, IIR e alguns tipos de CR), e sobretudo a temperatura baixas (abaixo de 10ºC e até 0ºC, podem ocorrer fenómenos de cristalização que podem perdurar por longos períodos de tempo, mesmo depois de retomada a temperatura normal. Embora este aumento de rigidez esteja ainda longe de condições de fragilidade, pode provocar perdas de eficiência no desempenho do artefacto de borracha. Diga-se que este efeito de cristalização é aproveitado, na Indústria do Calçado, para a obtenção de solas de borracha natural tipo crepe (material não vulcanizado), condicionando, durante algum tempo, as placas de crepe de borracha natural a temperaturas negativas.

Em muitos países é muito vulgar serem atingidas temperaturas de –50ºC e até menos. Nestas condições, o desempenho de muitos artefactos de borracha pode tornar-se dramático. Por este motivo, têm de ser tomados cuidados especiais no projecto de artefactos para estas condições de serviço, mediante selecção cuidada das borrachas base e sua correcta formulação. Na Figura 38 são indicadas as temperaturas de serviço recomendadas para as principais borrachas.

Fig. 38 – Temperaturas de serviço recomendadas