Compostos de Borracha para Defensas

A capacidade de absorção de energia pelas defensas de borracha está intimamente relacionada com as características técnicas do composto de borracha utilizado no seu fabrico. Trata-se de um processo de natureza mecânica, que envolve a acção de uma força que se exerce sobre um artefacto de borracha (a defensa); desta acção resulta uma deformação de certa amplitude. A essa deformação corresponde uma determinada absorção de energia, que não é mais nem menos do que a área sob a curva de tensão-deformação. Por outro lado, sabemos que a borracha é um material com características viscoelásticas; em resposta à acção da força aplicada existe uma resposta composta, com uma componente elástica (uma deformação em fase com a aplicação da força) e com uma componente viscosa (uma deformação desfasada de um determinado ângulo (o nosso já conhecido ângulo de fase, δ) (ver esta página), ângulo que é característico do composto de borracha. A força aplicada F e a correspondente deformação x, para uma defensa do tipo cilíndrico (uma forma geométrica de fácil estudo), em que D é o diâmetro exterior e D/2 é o seu diâmetro interior (relação de diâmetros muito corrente em defensas deste tipo) (Figura 38), com um comprimento L, relaciona-se muito aproximadamente com o módulo de Young da borracha que a constitui pela expressão:

Expressão válida para deformações que não excedam 40%.

Nota: Expressão fornecida em 1977 pelo Dr. P. B. Lindley (MRPRA – The Malaysian Rubber Producer’s Research Association, Inglaterra).

Figura 38 – Representação esquemática de três fases da compressão de uma defensa cilíndrica

Para deformações superiores a 40%, a expressão (9) apresenta crescentes desvios, não sendo recomendável a sua aplicação. O Dr. Lindley recomendava então a utilização da expressão F/x = 0,15.E.L. No entanto, mesmo com esta expressão os desvios encontrados mantêm-se. Tudo indica que o coeficiente deva variar com a deformação, aliás como seria de esperar. Com efeito, a partir da deformação de 40% com a deformação da defensa ocorre um aumento progressivo da sua rigidez, portanto do módulo de Young. Na expressão (9), para deformações superiores a 40%, o coeficiente é continuamente crescente com o valor da deformação; num estudo levado a efeito com defensas cilíndricas, para deformações superiores a 40% os seguintes factores parecem razoavelmente ajustados:

O valor médio destes coeficientes é de 0,161, valor relativamente próximo de 0,15 recomendado pelo Dr. Lindley. O módulo de Young da borracha (que se relaciona com a dureza da borracha, como pode ver nesta página), é uma característica de grande importância no estabelecimento das relações matemáticas carga versus deformação para os diversos tipos de materiais. A capacidade de absorção de energia varia, necessariamente, com o tipo ou tipos de borrachas utilizados, com a constituição do composto, com as suas propriedades e, necessariamente, com a geometria da defensa. Várias propriedades influenciam o bom desempenho das defensas, mas a dureza (ou módulo de Young – não esquecer a relação entre as duas propriedades), governam os fenómenos força/deformação. Outros três aspectos, igualmente dependentes do tipo de composto de borracha, são muito importantes no bom desempenho da defensa. São eles:

Podemos concluir, portanto, que não é indiferente utilizar um qualquer composto de borracha. A sua qualidade deve ser bem ajustada a todos estes requisitos. As borrachas mais utilizadas na produção de defensas são a borracha natural (NR), borracha de estireno butadieno (SBR), borracha de isobutileno isopreno (IIR), borrachas de isobutileno isopreno halogenadas (CIIR e BIIR), borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de poliuretano (AE, EU) e borracha de policloropreno (CR). Em muitas situações são utilizadas misturas de borrachas, como por exemplo, NR/SBR, IIR/EPDM, NR/CIIR, SBR/CIIR. No Quadro 12 apresentam-se as especificações dos compostos de borracha para as defensas fabricadas pela empresa Fender Team, AG, (Hamburgo, Alemanha). Encontra estas especificações na página 88 deste documento.

(Clicar no Quadro 12 para ampliar)

Nos Quadros 13 (I, II e III) apresentam-se várias especificações de compostos de borracha utilizadas por diversos fabricantes. Como se pode observar, as propriedades dos compostos variam amplamente.

(Clicar no Quadro 13-I para ampliar)

(Clicar no Quadro 13-II para ampliar)

(Clicar no Quadro 13-III para ampliar)

No Quadro 14 apresentam-se as especificações dos compostos de borracha utilizados no fabrico de defensas pneumáticas. 

Notas: