Introdução
Em tecnologia, o termo "vedação" é usado para descrever elementos ou estruturas que têm a tarefa de impedir ou limitar transferências indesejadas de material de um lugar para outro. Se, por exemplo, uma torneira de fechamento ainda estiver pingando, sua vedação está com defeito [1]. As vedações de elastômero são usadas em aplicações técnicas e realizam uma grande variedade de tarefas de vedação. Dependendo da aplicação, as áreas de fundamental importância incluem selectíon dos materiais, seu design, a geometria ou o formato da vedação exigidos e, é claro, as condições físicas e químicas sob as quais as vedações feitas sob medida devem ser usadas.
Por esse motivo, o conhecimento detalhado das condições físicas e químicas às quais a aplicação está exposta, como faixas de temperatura e pressão, resistência química e, portanto, o selectíon de substâncias inertes adequadas, são pré-requisitos para o projeto bem-sucedido de um selo.
Resistência da mídia
No entanto, não basta considerar apenas a resistência à mídia dos materiais de origem (produtos), por exemplo, em uma cadeia de produção de produtos químicos técnicos. A vedação também deve ser quimicamente resistente aos produtos produzidos no processo de fabricação. Portanto, a resistência necessária ao meio é afetada pelo meio em contato com o meio a ser separado ou vedado, o meio criado durante a operação, o ar ambiente, aditivos como lubrificantes e consumíveis como agentes de limpeza.
Estabilidade de temperatura
A faixa de temperatura de operação dos materiais de vedação é determinada com base em uma possível temperatura de operação contínua com reservas de segurança suficientes. Deve-se ter em mente também que, durante a operação, podem ocorrer Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. reações de decomposição que causam a contração ou dilatação do material de vedação. Além disso, as condições iniciais podem mudar devido à temperatura, à pressão e ao desgaste.
Além dos testes de adequação, uma parte importante do processo de desenvolvimento de vedações de elastômero é o teste completo do material. Os experimentos de Recuperação de fluênciaA recuperação de fluência é a relação entre a conformidade de fluência recuperável e a conformidade de fluência inicial, expressa em porcentagem. Muitas vezes, nos testes MSCR (multiple stress creep recovery), a recuperação da fluência é considerada um indicador de desempenho, sendo que uma maior recuperação indica um ligante menos propenso a afundamentos.recuperação de fluência desempenham um papel fundamental nesse processo.
O que são testes de recuperação de fluência?
Durante um teste de recuperação, um corpo de prova elastomérico, geralmente um corpo de prova cilíndrico submetido a uma carga compressiva, é deformado a uma temperatura constante por um período de tempo predeterminado. Isso é seguido por uma fase de alívio (ou seja, sem carga/força), que geralmente ocorre na mesma temperatura. Aqui, também, um período de tempo definido é estabelecido para a "recuperação da amostra". Após o alívio, uma vedação ideal se "endireitaria" imediatamente, sem nenhum atraso, para a altura inicial (por exemplo, uma mola elástica).
No entanto, as vedações reais se comportam de maneira diferente. Dependendo do material, de sua estrutura interna, da temperatura ambiente e da influência do medium, os processos de "elevação" ou restauração podem ocorrer de forma muito diferente. Muitas vezes, pode levar várias horas ou até dias para que a altura inicial seja atingida novamente. Também existe a possibilidade de os materiais não atingirem mais a altura original e permanecerem deformados de forma permanente e irreversível. Um importante critério de qualidade para uma vedação é sua propriedade de restauração:
Com que rapidez e em que nível, em comparação com o nível inicial "virgem", o material se restaura no teste?
Condições de medição
Como regra geral, as chamadas propriedades "em massa" são necessárias nos testes de materiais para se chegar a conclusões significativas e confiáveis. O que se quer dizer aqui é um large espécime de volume. Se as dimensões dos corpos de prova forem muito small, a relação entre a superfície do corpo de prova e o volume do corpo de prova se tornará desfavorável. Os resultados de teste determinados não poderão mais ser usados diretamente para inferir as propriedades do material. Por esse motivo, os corpos de prova de volume large devem ser expostos às deformações que ocorrem na aplicação.
Neste exemplo, os testes de recuperação de deformação são realizados em uma amostra cilíndrica preenchida com Preto carbonoA temperatura e a atmosfera (gás de purga) afetam os resultados da mudança de massa. Ao alterar a atmosfera, por exemplo, de nitrogênio para ar durante a medição de TGA, é possível separar e quantificar os aditivos, por exemplo, o negro de fumo, e o polímero em massa.negro de fumo (altura: 25 mm, diâmetro: 20 mm) de um material de vedação elastomérico à temperatura ambiente em um GABO DMA de alta carga Eplexor® 2000 N.
Para isso, foi aplicada uma compressão estática de 40% com base na altura inicial da amostra. Essa deformação foi regulada por um período de uma hora e mantida constante.
Em seguida, a força estática necessária para comprimir 40% foi removida "abruptamente", uma força de contato de 2 N foi aplicada e o processo de recuperação resultante foi registrado por uma hora. Esse componente de baixa força não tem nenhuma influência sobre o processo de "endireitamento", mas é necessário para manter a amostra firme.
Resultados da medição
A Figura 1 mostra o curso de tempo da deformação e da EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão durante o teste de recuperação por fluência.
A amostra é comprimida em 40%. Inicialmente, a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão mecânica aumenta acentuadamente. A força inicial necessária é de aproximadamente 2.400 N (7,5 MPa x 314 mm2 ~2.400 N). Se o estado deformado for mantido por um período de uma hora, será medida uma queda na EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão aplicada. Dependendo dos materiais usados, de sua estrutura interna e composição, a mobilidade molecular intrínseca específica da substância pode ser muito diferente. Por meio dos chamados processos de RelaxamentoQuando uma tensão constante é aplicada a um composto de borracha, a força necessária para manter essa tensão não é constante, mas diminui com o tempo; esse comportamento é conhecido como relaxamento de tensão. O processo responsável pelo relaxamento da tensão pode ser físico ou químico e, em condições normais, ambos ocorrerão ao mesmo tempo. relaxamento, os materiais sofrem uma redução na EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão aplicada em diferentes velocidades. O nível de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão que foi atingido e o período de tempo decorrido antes de chegar a esse estado "quase estacionário" fornecem informações sobre o comportamento de longo prazo e permitem a avaliação do perfil de propriedade em aplicações reais. Nesse caso, a tensão atinge um valor quase constante de 5,5 MPa.
Em uma segunda etapa, a força estática é removida abruptamente e uma força de contato de 2 N é aplicada para manter o corpo de prova firme. Essa redução de tensão é acompanhada por uma deformação reversa espontânea, que dura um tempo relativamente curto nesse caso. A amostra se arrasta ou se expande e, após apenas uma hora, atinge seu estado de recuperação total, que é de apenas 94% (100% - 6% = 94%) de seu comprimento original. A compressão permanente de 6% é baseada no comportamento viscoelástico não linear do material testado aqui e indica um estado irreversível.
Conclusão
Os testes de Recuperação de fluênciaA recuperação de fluência é a relação entre a conformidade de fluência recuperável e a conformidade de fluência inicial, expressa em porcentagem. Muitas vezes, nos testes MSCR (multiple stress creep recovery), a recuperação da fluência é considerada um indicador de desempenho, sendo que uma maior recuperação indica um ligante menos propenso a afundamentos.recuperação de fluência registram a alteração no comprimento das vedações de elastômero em função da carga, do tempo de retenção e da temperatura. Eles são um meio indispensável de verificar e comprovar os requisitos para vedações de elastômero.
A amostra examinada apresentou uma compressão permanente de 6% após uma fase de carga e descarga e não conseguiu retornar à sua forma original.
Os fatores decisivos para uma medição bem-sucedida incluem a força máxima disponível de um instrumento, a faixa de deformação específica da máquina e, é claro, o controle estável da temperatura, que deve abranger a largemaior faixa de temperatura possível. Um DMA de alta carga do tipo GABO Eplexor® 2000 N ou, ainda melhor, um DMA de alta carga do tipo GABO Eplexor® 4000 N é a primeira opção.