Elastomeros aula9

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Aula 09 
 
2018 
Tópicos Especiais Em Polímeros: 
Elastômeros e Termofixos 
Centro Federal de Educação Tecnológica 
de Minas Gerais- CEFET MG 
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Benz inventa o primeiro 
carro movido a gasolina 
equipado com rodas de 
metal recobertas com 
borrachas e preenchidas 
com ar 
Banda de rodagem. Elevação 
do coeficiente de atrito da 
borracha com o solo. 
Desenvolvimento de vários 
padrões. 
1888 
1905 
1913 
Henry Ford. Linha de 
produção seriada. 
Popularização do automóvel. 
Arnold Collins e Wallace 
Carothers da Du Pont 
desenvolvem a primeira* borracha 
sintética. Neoprene – 
Policloropreno. 
1931 
1937 
Industriam começa a utilizar 
cabos de aço para reforçar 
os pneus, revolucionando a 
industria de pneus. 
Pneus 
3 
Aumento do preço do 
petróleo. Primeiras 
preocupações com 
eficiência energética. Invenção do Pneu radial 
1940 
1949 
1970 
Melhoria de segurança 
com o desenvolvimento de 
pneus “autossustentáveis”. 
1992 
1980 Pneu de alta performance. 
Michelin utiliza sílica ao invés de 
negro de fumo para melhorar 
eficiência energética e aumentar 
durabilidade do pneu. Pneu ECO. 
2012 
NPT (Non Pneumatic 
Tire ou Airless Tire) 
Pneus 
• Pneus murchos nunca mais. 
 
• Sem estepe. 
 
• Redução emissão CO2*. 
 
• Reciclagem mais fácil. 
4 
Vantagens do pneu sem ar 
Produção de um pneu 
• Vídeo: 
https://www.youtube.com/watch?v=yGjKOfXn
wL0 
 
5 
Tipos de Pneus 
1. Veículos esportivos e de corrida; 
2. Veículos de passageiros; 
3. Caminhões leves e veículos utilitários esportivos 
(SUVs), cujo peso não exceda 7250 kg; 
4. Caminhões comerciais; 
5. Veículos para aplicações em fazenda; 
6. Veículos para terraplanagem, cujo peso bruto 
pode se aproximar 300 toneladas; 
7. Aeronaves; 
8. Pneus “não-pneumáticos” especiais para 
aplicações tais como empilhadeiras. 
 
Os pneus devem preencher os seguintes requisitos: 
1. Fornecer capacidade de carga; 
2. Proporcionar amortecimento; 
3. Transmissão de condução e torque de frenagem; 
4. Fornecer a força para fazer a curva; 
5. Proporcionar estabilidade dimensional; 
6. Resistência à abrasão; 
7. Gerar a resposta da direção; 
8. Apresentar baixa resistência ao rolamento; 
9. Proporcionar o mínimo de ruído e vibração mínima; 
10. Ser durável ao longo da vida útil esperada. 
 
Características de amortecimento, propriedades elásticas da 
borracha e de deformabilidade e recuperação se combinam 
para fazer dos pneus o único produto que satisfaz todas essas 
funções. 
Banda de rodagem 
Cinta lateral 
Liner 
Talão 
Lonas de Corpo 
Cinta de Aço 
Componentes do Pneu 
Lonas de nylon 
Componentes do Pneu 
•Redução no risco de perfuração 
. Desgaste uniforme e lento 
. Carcaça com vida útil longa devido ao aquecimento menor 
. Economia de combustível 
. Maior durabilidade - o dobro dos pneus convencionais 
. Melhor aderência em solos molhados 
. Melhores respostas às solicitações 
. Aumento das velocidades permitidas 
. Maior capacidade de carga 
. Conforto para os operadores 
. Proteção mecânica 
. Redução no custo de manutenção das pistas 
. Redução no custo da tonelada transportada 
Vantagens do Pneu Radial 
Características dos componentes 
• Bandas de Rodagem é a parte do pneu que fica em contato com a estrada. 
 Características desejadas: Resistência ao desgaste, característica de 
uma tração adequada, economia de combustível, além de danos 
relacionados ao serviço e baixo ruído. 
 Os componentes da banda de rodagem podem ser constituídos de 
borracha natural, polibutadieno, borracha estireno-butadieno (SBR), 
compostos com negro de fumo, sílica, óleos e componentes de 
vulcanização. 
 Base da banda de Rodagem: o componente sob a banda de rodagem é projetado 
para assegurar adesão adequada entre a banda de rodagem e a carcaça do pneu. 
Banda Lateral: protege a carcaça de deformação lateral, controla 
características para a montagem dos pneus de veículos, 
e auxilia na sustentação do piso. 
Ela ainda protege o pneu do impacto e reduz o desgaste. 
– É composto para resistir à fadiga e rachaduras devido à flexão. 
Componentes da banda lateral 
consistem borracha natural, SBR 
e BR com a adição de negro de 
fumo e uma série de óleos e 
produtos químicos orgânicos. 
 
Características dos componentes 
Características dos componentes 
• Região do Talão. 
 O Talão consiste dos seguintes componentes: 
1. Cabo do talão, que veda o pneu na roda e aro (fio de aço não extensível, que 
ancora as lonas e também bloqueiam os pneus na montagem do conjunto da 
roda, de forma a não escorregar na borda). 
2. Preenchimento do talão (apex ou filler beads); 
3. Fio esculpido (Chipper 
wire), que protege a 
banda lateral de danos do 
aro; 
 
4. Chafer (forro), que protege 
os componentes do talão. 
 
Características dos componentes 
• Lonas de corpo consistem de aço ou tecidos, que se estendem 
desde o talão de uma lado do pneu até o lado oposto, e 
servem como um reforço primário no pneu. Elas fornecem 
resistência ao pneu, possibilitando a retenção de ar a altas 
pressões. 
Lonas 
Características dos componentes 
• Cintas são camadas de fios de aço e, muitas vezes tecidos, 
que formam um arco (aro) sob a banda de rodagem. Elas 
restringem a deformação da carcaça, fornecendo rigidez e 
base estável para os componentes da banda de rodagem. 
Isto permite o aumento do desempenho com relação ao 
desgaste, estabilidade do veículo, desempenho de 
dirigibilidade e proteção das cordas das telas. 
 
Pneus de caminhão 
Características dos componentes 
• Ombro: um componente elastomérico rígido localizado na 
borda do conjunto de cintas e projetado para fornecer 
estabilidade à região do ombro do pneu, fornece uma 
“pegada” uniforme e ajuda a dissipar calor 
Características dos componentes 
• Camara: membrana que 
consiste de uma borracha 
bromobutil isopreno, BIIR, ou 
clorobutilisopreno, CIIR, ou 
isobtílica, IIR, cuja função é 
reter o ar dentro do pneu. 
 
Reforços em pneus 
 Um pneu é um composto de borracha/cabos de aço/tecido, 
onde os cabos de aço e tecido reforçam os compostos de 
borracha e são a estrutura primária de suporte de carga 
dentro do pneu. 
 
 A engenharia de pneus eficaz requer um conhecimento dos 
materiais para ser utilizado na estrutura do pneu 
 
 
Reforços em pneus 
 
• reforços de fio de aço, que são normalmente usados para os cintas 
de pneus de passageiros radiais e pneus de caminhão; 
• cabos de poliéster, que são tipicamente usados em lonas de pneus 
de automóveis de passageiros; 
• nylon, que podem ser utilizados, também nas regiões das cintas e 
lonas 
• Outros materiais utilizados para reforço incluem rayon (celulose), 
algodão, fibra de vidro e aramida. 
 
Fios de aço 
• Os fios de aço (1.2 mm) são utilizados em pneus de aço mas, 
todos são fios recobertos de cobre (0.15-0.40 mm) para 
fornecer cabos com diferentes características, dependendo da 
aplicação. 
Geometria do Cabo 
Após a torção do cabo ou tecidos 
o tecido é tratado, que consiste 
de aplicar um adesivo sob 
condições de tempo, temperatura 
e tensão controlados. 
A torção fornece durabilidade e 
resistência à fadiga ao cabo, 
embora a resistência à tração 
possa ser reduzida. 
Os ingredientes do composto de borracha são classificados em 
cinco categorias gerais: 
 
1. Polímeros, que são tipicamente de borracha natural (NR), 
borracha estireno-butadieno (SBR) e polibutadieno (BR). 
2. Cargas como sílica, negro de fumo, argila e carbonato de cálcio,embora os dois últimos sejam mais usados em produtos de 
borracha para aplicações industriais. 
3. Sistemas de proteção consistindo de antioxidantes, 
antiozonantes e ceras. 
4. Sistema de vulcanização. 
5. Compostos para fins especiais. 
Reforços em pneus 
Cargas 
Negro de fumo: 
Seleção do grade apropriado de negro de fumo descrito na ASTM 
D1765, conduz a melhorias significativas no desempenho. 
 
Por exemplo, a maior área superficial do negro de fumo é 
necessária para maior resistência ao desgaste. 
No entanto, com um aumento da área superficial e uma 
correspondente melhoria na resistência ao desgaste, a resistência 
ao rolamento do pneu pode aumentar, com efeitos adversos 
sobre a economia de combustível. 
 
Redução da carga de negro de fumo, no entanto, diminuir a 
resistência ao rolamento. 
 
. 
 
Cargas 
 
Sílica: 
A adição de sílica a um composto irá melhorar resistência ao 
rasgo, reduzir o acúmulo de calor e melhorar a aderência 
composto de produtos multicomponentes, tais como pneus. 
 
Duas propriedades fundamentais da sílica podem influenciar no 
seu uso em compostos de borracha: tamanho da partícula final e 
o grau de hidratação da superfície. 
 
Por exemplo, as laterais de pneus são submetidos um alto grau 
de flexão, que irá causar fissuras e rachaduras após um certo 
tempo de vida em serviço, que é claramente visível na maioria 
dos pneus depois de cerca de 6 anos de operação. 
 
Protetores contra a ozonólise ou oxidação caem em 3 
categorias: 
• ceras, 
• antioxidantes, 
• antiozonantes. 
 
 
Cargas 
Processo de Fabricação de um Pneu 
1) Etapa de mistura 
Processo de Fabricação de um Pneu 
2) Processo de extrusão 
Processo de Fabricação de um Pneu 
3) Fabricação das lonas 
Processo de Fabricação de um Pneu 
4) Fabricação dos talões 
Processo de Fabricação de um Pneu 
5) Construção 
Processo de Fabricação de um Pneu 
6) Vulcanização