Resistência à Abrasão

 

Em muitas aplicações, o produto de borracha está em fricção com as superfícies em contacto, o que lhe provoca desgaste. É o que acontece com os pneus dos automóveis, as solas e tacões do nosso calçado, as correias transportadoras, que transportam materiais de natureza mais ou menos abrasiva, os pavimentos de borracha que vemos em centros comerciais e aeroportos, entre muitos outros exemplos que poderiam ser referidos. O maior ou menor grau de resistência da borracha à desagregação provocada pelas mais variados tipos de materiais com que está em contacto, é a chamada resistência à abrasão (abrasion resistance).

Os mecanismos do processo de abrasão são bastante complexos, envolvendo, entre outros, fenómenos de corte e fadiga. Os mecanismos de abrasão podem ser classificados nas seguintes categorias principais:

  • Desgaste por abrasão: esta categoria de desgaste ocorre com elevados níveis de atrito e com superfícies de contacto de elevado grau de abrasividade (arestas agudas e cortantes). As partículas de borracha são destacadas da superfície em resultado de cortes.
  • Desgaste por fadiga: esta categoria de desgaste ocorre em contacto com superfícies ásperas e duras, com níveis de atrito moderados. As partículas de borracha são destacadas da superfície em resultado de tensões dinâmicas
  • Desgaste por adesividade: é menos relevante que os mecanismos atrás referidos. Ocorre em superfícies relativamente lisas e a velocidade de desgaste varia de forma acentuada com aumentos na pressão de contacto, na velocidade relativa das superfícies em contacto e na temperatura. Neste caso, as partículas de borracha são transferidas para a superfície em contacto, por fenómenos de adesão entre as duas superfícies.

Na prática, os mecanismos do processo de desgaste são muito complexos e são criticamente dependentes das condições em que ocorre o processo. Vejamos, com alguns exemplos, o que acabamos de dizer.

  1. É correntemente conhecido que a resistência à abrasão de compostos com base em borracha de estireno-butadieno (SBR) e borracha de polibutadieno (BR) é superior à de compostos à base de borracha natural (NR). Contudo, quando a rugosidade das superfícies em contacto aumenta, os compostos baseados em borracha natural apresentam valores de resistência à abrasão progressivamente melhores, chegando mesmo a ultrapassar os valores apresentados pelas composições baseadas em borracha de estireno-butadieno.
  2. Um outro factor que intervém de forma decisiva no processo de abrasão é a temperatura. A baixas temperaturas, a resistência ao desgaste de compostos baseados em borracha natural é bem superior à observada em compostos baseados em borracha de estireno-butadieno. Mas a temperaturas da ordem dos 35ºC os compostos baseados em borracha de estireno-butadieno apresentam uma resistência ao desgaste superior a compostos baseados em borracha natural.

Existem diversos tipos de aparelhos para medir a resistência à abrasão, mas a correlação entre os valores obtidos nestes ensaios e o comportamento que se observa em serviço nem sempre é a melhor. Isto porque os mecanismos de desgaste dominantes nas condições reais de serviço e nas condições de ensaio laboratorial podem divergir amplamente.

Por isso, devem ser tomados especiais cuidados na transposição do significado desses valores para as situações reais. Os resultados dos ensaios de abrasão devem ser considerados apenas “indicativos” e nunca medidas absolutas de comportamento em situações reais.

Os equipamentos e normas de ensaios de abrasão mais conhecidos são (Veja-se o Anexo A):

  • Tambor rotativo (NP ISO 4649; ISO 4649; BS 903 Parte A9 (métodos A & B), parcialmente substituída por ISO 4949 e DIN ISO 4649, (Figura 67);
  • Máquina Taber (ASTM D 1044) (Figura 68);
  • Máquina Akron (BS 903 – Parte A9, parcialmente substituída por BS ISO 4649:2002) (Figura 69);
  • Máquina NBS – National Bureau of Standards (ASTM D 1630) (Figura 70);
  • Máquina Pico (ASTMD 2228).
Fig. 67 – Máquina de ensaios de abrasão de tambor rotativo.
Cortesia da empresa Bareiss Prüfgerätebau, GmbH, Alemanha.
Fig. 68 – Máquina de ensaios de abrasão Taber.
Cortesia da empresa Qualitest International, Inc., USA.
Fig. 69 – Máquina de abrasão Akron.
Cortesia da empresa Qualitest International, Inc., USA.
Fig. 70 – Máquina de abrasão NBS.
Cortesia da empresa Qualitest International, Inc., USA.

A resistência ao desgaste expressa-se da seguinte forma:

  • Perda absoluta de material, em volume (mm3), ao fim de um determinado número de percursos ou revoluções;
  • Por um índice, que representa o cociente entre a perda absoluta de volume do material em estudo e a perda em volume de um material normalizado, multiplicado por 100.

A expressão do resultado por um índice é mais significativa, uma vez que o estado do material abrasivo se vai alterando com a utilização, uma vez que esta enfraquece a sua abrasividade. A utilização de um material de referência elimina, de certa forma, esse efeito.