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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.
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
Tabela 14 – Temperatura de transição vítrea, Tg |
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Tipo de Borracha | Tg |
Borracha Acetato de Vinilo e Etileno (EVA) (21% AV) | -30 |
Borracha Acetato de Vinilo e Etileno (EVA) (40% AV) | -29 |
Borracha Acetato de Vinilo e Etileno (EVA) (50% AV) | -28 |
Borracha Acetato de Vinilo e Etileno (EVA) (70% AV) | -17/-15 |
Borracha Acrílica (ACM) | -40/-22 |
Borracha Acrilonitrilo (NBR – 18% AcN) | -55 |
Borracha Acrilonitrilo (NBR – 28% AcN) | -44 |
Borracha Acrilonitrilo (NBR – 34% AcN) | -34 |
Borracha Acrilonitrilo (NBR – 39% AcN) | -26 |
Borracha Acrilonitrilo (NBR – 48% AcN) | -16 |
Borracha de Poliuretano tipo Éster (AU) | -35/-50 |
Borracha de Poliuretano tipo Éter (EU) | -35/-50 |
Borracha Epiclorohidrina (CO) | -26 |
Borracha Epiclorohidrina Óxido de Etileno (ECO) | -45 |
Borracha Estireno Butadieno (OE-SBR – tipo 1712) | -30 |
Borracha Estireno Butadieno (SBR – tipo 1500) | -52 |
Borracha Estireno Butadieno (SBR – Tipo 1516) | -32 |
Borracha Estireno Butadieno de Solução (S-SBR tipo 1204) | -57 |
Borracha Etileno Propileno (EPM) | -40 |
Borracha Etileno Propileno Dieno Monómero (EPDM) | -75/-55 |
Borracha Fluorada (FKM) | -18/ -20 |
Borracha Isobutileno-Isopreno (IIR) | -79 |
Borracha Natural (NR) | -68 |
Borracha Natural Epoxidada (E-NR 25) | -47 |
Borracha Polibutadieno (Nd-BR) (Catalisador Neodímio) | -109 |
Borracha Polibutadieno (Ni-BR) (Catalisador Níquel) | -107 |
Borracha Polibutadieno (Co-BR) (Catalisador Cobalto) | -107 |
Borracha Polibutadieno (Ti-BR) (Catalisador Titânio) | -105 |
Borracha Polibutadieno (Li-BR) (Catalisador Lítio) | -94 |
Borracha Policloropreno (CR) | -50/-45 |
Borracha Polietileno Clorado (CM) | -10 |
Borracha Polietileno Cloro Sulfonado (CSM) | -55/-30 |
Borracha Poliisopreno (IR) | -73/-70 |
Borrachas Silicone (PMQ, VMQ, PVMQ) | -130/-50 |
Resina de Estireno (HSR – 85/15) | -70/-65 |
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.