CTM: Borracha e Plástico - Exemplos de uso na indústria automobilística

Pra nós, basta olhar pra um objeto e dizer que ele possui plástico, borracha e metal em sua composição, mas não é bem assim que as coisas funcionam.

Plástico não é “tudo igual”, assim como a borracha e o metal também não são. É comum as pessoas classificarem a qualidade de um produto de acordo com essas terminologias, porém devemos saber que há centenas de polímeros diferentes, que proporcionam milhares de combinações, isto é, compósitos, que permitem agregar qualidades de diferentes materiais e criar produtos de alta qualidade. É o que ocorre com correias, que podem ser feitas de PA66-HNBR-GF-AF, de retentores que são feitos de PTFE ou FPM, de peças de motores e veículos feitas em PA66-GF ou PPGF, calços, coxins e batentes feitos em PU, de dielétricos de capacitores feitos em PP, PE, PC e até polímeros condutores PPy e PEDT.

Mas para sabermos definir a qualidade de um produto, precisamos conhecer as combinações destes materiais, as qualidades e defeitos que cada um possui e a vantagem e desvantagem de utiliza-los. Também é necessário saber que há produtos iguais (que podem ser aplicados no mesmo sistema), porém feitos de materiais diferentes e com diferenças de preços gritantes, como é o caso de retentores. Um retentor de PTFE ou FPM possui uma durabilidade demasiadamente alta, porém seus preços destoam das outras tecnologias mais defasadas, e essa falta de conhecimento do povo sobre as justificativas do preço alto fazem com que a maioria opte pelo mais barato achando que é “tudo a mesma coisa”.

Outra coisa fácil de se ver na população leiga e até entre profissionais desses ramos é que muitos não conhecem de fato o produto que estão utilizando (ou pelo menos insistem em utilizar termos errôneos). Um bom exemplo são as velhas juntas de vedação estáticas de cabeçotes de motores a combustão interna, que antigamente eram baseadas em Fibra de Amianto e que, pela legislação moderna, foram substituídas por Fibra de Carbono, Fibra de Vidro ou Fibra de Aramida, porém até hoje são conhecidas por todos como “juntas de amianto” ou “juntas de papelão de amianto”.

Nesta série de artigos, com a concatenação de informações selecionadas em vários sites, escritas por vários autores, trago a explicação resumida sobre Fibras, Plásticos e Borrachas e exemplos de vários materiais compósitos que são utilizados amplamente pela indústria química, automobilística, eletrônica e diversas outras, porém com enfoque na eletrônica e mecânica.

Este capítulo é exclusivamente dedicado a lhe mostrar uma boa lista de exemplos de uso de plásticos e borrachas na indústria automobilística...

Na indústria automobilística, as fibras e resinas sintéticas são muito utilizadas em componentes de “plástico”, como por exemplo:

→ Coletores de admissão não metálicos de motores de combustão utilizam resina de Poliamida com Fibra de Vidro (PA66-GF) ou Polipropileno com Fibra de Vidro (PP-GF). Uma Resina Sintética “misturada” com Fibra de Vidro forma a classe do “Plásticos Reforçados com Fibra de Vidro”, abreviado por PRFV. Veja abaixo a imagem de um coxim genuíno de motor feito em PA66-GF35:

Imagem 1 - Note que a carcaça é feita em PA66-GF35 e o absorvedor de vibração (na ponta esquerda) é feito de um elastômero, que pode ser, por exemplo, NR puro ou NR+BR (você verá mais sobre estas duas siglas adiente neste texto).

CURIOSIDADE: Este coxim é utilizado como apoio central do motor do Renault Mégane 1.6 Fase 1, na Scénic 1.6 Fase 1 e na Kangoo 1.0. Veja o vídeo sobre como reforçar o coxins central de alguns veículos franceses no canal You Tube do Hardware Central:

Propaganda de vídeo do HC!

Coletores de admissão e coxins são peças periféricas do motor. Só que o uso de PRFV pode ir ainda mais longe, como por exemplo no reservatório de óleo lubrificante do motor: o cárter!

Veja este cárter de um motor Scania, feito em PA66-GF35:

Imagem 2 - Este é apenas um dos compósitos plásticos utilizados em cárters!

CURIOSIDADE: Você já deve ter notado que o macaco que vem junto do pneu reserva no porta-malas do seu veículo é do tipo 'sanfona' ou 'joelho' e com elevação puramente manual. Macacos do tipo 'garrafa' ou 'jacaré', com elevação por pistão hidráulico são mais caros e acabam reservados pra quem trabalha com mecânica.

Imagem 3 - Os mais simples e baratos são os do tipo 'joelho' e 'sanfona'

Mas e quando o fabricante do automóvel resolve unir um formato mais robusto com um material mais barato e o acionamento mais simples?

Foi numa sacada dessa que os russos da Lada criaram um macaco do tipo 'garrafa' em PA6-GF30 e com acionamento na base da força do braço:

Imagem 4 - O macaco do Lada Vesta têm capacidade nominal para 550 kG (e por incrível que pareça aguenta até um pouco mais do que isso) e é feito em PA6-GF30

O formato geométrico diz muito sobre este equipamento. Faça o experimento em casa: tente apoiar alguma massa sobre duas tiras de papelão e depois sobre um tubo de mesmo material pra ver qual aguenta mais. A geometria cilíndrica permitiu o uso de plástico e lã de vidro em substituição ao tradicional metal, simplificando e barateando o produto.

→ Em caminhões, o uso de Poliéster Insaturado para a confecção de peças da cabine é relativamente comum. Isso vai desde componentes plástico na região dos degraus, peças de acabamento laterais, até peças de cobertura frontais, como é o caso do capô utilizado no Volkswagen Constellation ou do capô do Volvo VM, ambos confeccionados em UP-GF30, como mostram as seguintes imagens:

Imagem 5 - A parte interna-central da grade (que integra parte da região de cor preta) é feita em PP+EPDM-MD25

Imagem 6 - Capô do pequeno Volvo VM feito em UP-GF

A porcentagem de GF sobre o UP pode variar entre 27% e 35%, de acordo com o projeto.

Outro uso para o PRFV de Poliéster Insaturado é em peças do motor! Uma das fabricantes que faz uso deste material em componentes do propulsor é a Volvo:

Imagem 7 - A Scania faz uso de Poliamida+GF, já a Volvo de Poliéster Insaturado+GF neste componente

→ Diferente de Volkswagen ou Man por exemplo, a IVECO utiliza o polímero DCPD (DiCicloPentaDieno) para confecionar algumas peças da cabine, tal como o capô de alguns modelos...

Imagem 8 - Capô de um IVECO Stralis feito em plástico DCPD

→ Lentes de lanternas que não são de vidro podem utilizar Polimetilmetacrilato (PMMA), conhecido pelo seu nome comercial “Acrílico”. Uma curiosidade é que as lanternas traseiras geralmente tem uma placa de circuito feita de Polipropileno reforçado com Talco (PP-TD), com trilhas e contatos de soquetes feitos de liga de Zinco exposta ou estanhada (galvanização);

CURIOSIDADE: Indo além da indústria automotiva, alguns equipamentos podem utilizar componentes feitos de Polipropileno com alguma porcentagem de Carbonato de Cálcio (PP+CaCo3) como substituto do PP-TD. O PP+40%CaCo3 pode sair mais barato no projeto, além de ter maior dureza superficial e alongamento na ruptura significativamente melhor (60%) em comparação com PP com 40% de Talco (8%). O ponto negativo é a resistência à tração, módulo e temperatura de deflexão térmica (HDT) reduzidos em comparação ao PP-T40. Caso queira saber mais alguns detalhes sobre o compósito feito de Polipropileno com adição de CaCo3, abra o PDF abaixo:

Polipropileno com CaCo3

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→ O Polipropileno puro, ou reforçado com Talco (em torno de 10 a 20%), ou então reforçado com outro retardante de chamas mineral (PP-MD10 ou MD20) é amplamente utilizado na indústria de caminhões, reboques e semi-reboques para a confecção de para-lamas (ou para-barros, ou capas de roda, como queira). Veja abaixo as imagens de para-barros de três famosos fabricantes de veículos e implementos:

Imagem 9 - Para-Barro de Mercedes-Benz Actros

Imagem 10 - Para-Barro de um Scania da linha R

Imagem 11 - Para-barro de um semi-reboque da RANDON / Triel-HT

Alguns fabricantes podem até utilizar o PEHD (Polietileno de Alta Densidade) para confeccionar tais peças. A Scania têm como característica de seus modelos atuais (meados de 1990 pra cá) um grande para-barro para as rodas dianteiras, abaixo da cabine. Para este, o fabricante sueco utiliza Policarbonato reforçado com resina PET (Polietileno Tereftalato) ou PBT (Polibutileno Tereftalato):

Imagem 12 - O Para-barro característico dos Scania

→ Correias dentadas sincronizadoras de motores de combustão interna podem utilizar malha de Poliamida com Borracha Nitrílica Hidrogenada e tecido de Fibra de Vidro (PA66-HNBR-GF). Observe a imagem abaixo:

Imagem 13 - Uma correia dentada 6K288-BA feita em HNBR-GF-PA66 aplicada em um motor FoMoCo (Ford Motor Company).

Há correias que podem contar até com Fibra de Aramida (AF ou AR - o nome comercial mais comum é o Kevlar), como é o caso das correias banhadas em óleo (BIO - Belt-In-Oil) da fornecedora de autopeças Dayco. Veja a imagem abaixo:

Imagem 14 - As quatro camadas principais de uma correia dentada do tipo BIO - Cedido por: Dayco

-> Na camada "a" temos um cordonel de E-Glass (micro fibra de vidro), podendo ser também K-Glass (micro fibra de Kevlar), ou então um composto hibrido contendo os dois materiais;

-> Na camada "b" temos uma matriz de elastômero HNBR ou semelhante;

-> Na camada "c", que compõe a superfície dos dentes, há uma estrutura de Poliamida (PA), ou Poliamida com Aramida (PA+AR), ou completamente de Aramida (AR). Independente de qual for a composição, a camada "c" possui uma "pele" de PTFE (Politetrafluoretileno - Teflon) que ficará em contato direto com os dentes das polias;

-> A camada "d" é uma cobertura polimérica semelhante ao da camada "c" que protege "as costas" da correia, já que ela também terá contato com tensores ou polias de apoio. Esta camada não é obrigatória, segundo informações da Dayco.

CURIOSIDADE: O abreviação "AF" ou "AR" utilizada neste texto não é utilizada no mercado. É mais comum encontrar o termo "PPTA". Mas o que seria o poli(p-fenileno tereftalamida)? CLIQUE AQUI! e leia o tópico "Utilidades - Mecânica" do texto sobre cristais líquidos!

→ Correias Poli-V, utilizadas principalmente no sistema de acessórios, podem ser feitas de borracha sintética Etileno-Propileno-Dieno-Metileno (EPDM) com uma malha de Fibra de Poliamida (PA66):

Imagem 15 - Correia para motores FoMoCo, porém desta vez é uma Poly V 6PK (6 frisos) para aplicação no sistema de acessórios.

→ Se tratando de correias Poly V, o uso de policloropreno (CR) com borracha SBR também é comum, pois formam um compósito de elevada resistência a tração. Observe a imagem abaixo:

Imagem 16 - Correia Poly-V FIAT-PowerTrain feita em CR-SBR. Utilizada para acionar alternador e compressor do AC em um FIAT Pálio Attractive. Outra correia de CR-SBR é utilizada para a bomba de direção hidráulica neste veículo

→ O policloropreno também é um elastômero muito utilizado na produção de coifas de homocinética e de semi-eixos.

Imagem 17 - Coifa utilizada em alguns modelos da linha Renault para vedar o câmbio no ponto de encaixe da trizeta do semi-eixo esquerdo.

→ Outras peças que não sofrem esforços físicos nem pressões, como por exemplo peças de acabamento podem utilizar Polipropileno reforçado com Talco (PP-T, também escrito PP-TD) ou borracha de Etileno-Propileno-Dieno-Metileno (EPDM) que também pode ser reforçada com alguma porcentagem de Talco. Para-Barros e outros componentes que também não estão em locais com alta temperatura podem utilizar a borracha sintética Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS);

→ O EPDM pode ser empregado em mangueiras do sistema de ar condicionado dos veículos. Estas mangueiras são formadas de um compósito que contempla a borracha IIR misturada com EPDM, bem como alguma malha de PA ou polímero semelhante como reforço estrutural. O EPDM já foi um grande concorrente do IIR por ter características semelhantes. Veja a imagem abaixo:

Imagem 18 - Mangueira de borracha do sistema de ar condicionado em um Renault Scénic 2.0 16V

→ Air Bags possuem uma bolsa feita de malha de PA6.6 e em vários projetos pode haver a adição de borracha inorgânica de Silicone do tipo MVQ. Veja abaixo imagens de air bags abertos com as inscrições de composição química na superfície do tecido:

Imagem 19 - Vários Air Bags abertos (incluindo um de volante da Renault) com as inscrições PA6.6, bem como VMQ (também abreviado SI). Fotos tiradas em um laboratório do SENAI.

CURIOSIDADE: Para saber mais sobre o Silicone MVQ, CLIQUE AQUI e leia o artigo sobre borrachas.

→ Juntas de vedação dinâmica, isto é, retentores, especificamente os mais modernos, aplicados em eixos e rolamentos, podem utilizar o Politetrafluoroetileno (PTFE – de nome comercial Teflon). O Teflon aplicado em retentores suporta até 300 °C de temperatura positiva e 260 °C de temperatura negativa.

→ Outro material de altíssima resistência térmica utilizada como junta de vedação dinâmica são os Fluoelestômeros (FPM – de nome comercial Viton), sendo aplicados geralmente na forma de retentores de válvulas de admissão e escape de motores à combustão interna. Veja abaixo alguns modelos de retentores de Viton:

Imagem 20 - Juntas de vedação dinâmicas para hastes de válvulas e eixos são feitas em FPM. Perceba que há uma mola nos retentores de válvulas. Nos retentores de eixo também há uma mola interna, sendo que em ambos os casos ela tem a função de compensar a carga radial exercida sobre eixo.

→ Retentores mais antigos podem ser fabricados com borracha sintética do tipo NBR (Nitrilo Butadieno) ou até mesmo borracha inorgânica de Silicone. Estes retentores também requerem uma mola interna;

→ Apesar do NBR ser um material um tanto limitado para a fabricação de retentores, na produção de gaxetas sua utilização ainda é ampla. Um dos usos mais comuns das gaxetas de NBR é na vedação de tampas de inspeção e sobre-tampas de tanques rodoviários de baixa pressão, isto é, tanques para transporte de líquidos, como por exemplo óleo vegetal e combustíveis. Veja o Diagrama abaixo:

Diagrama 1 - Tampa de inspeção de 450mm de diâmetro, feita de Alumínio fundido. Cedido por: MGN Peças e acessórios para carga e descarga de caminhões-tanque

Para saber mais sobre este tipo de tampa, acesse este PDF da fabricante MGN linkado abaixo:

Tampa de baixa pressão - MGN

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Ainda no assunto gaxetas e tanques rodoviários, nos tanques de alta pressão, a tampa de inspeção possui outro formato e sua vedação é composta de corda revestida com PTFE. Veja o Diagrama abaixo:

Diagrama 2 - Tampa de inspeção em chapa escovada de Inox 316L. Cedido por: MGN Peças e acessórios para carga e descarga de caminhões-tanque

Para saber mais sobre tais tampas, clique no PDF abaixo:

Tampa de alta pressão - MGN

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A corda pode ser feita à base de fibra de PMMA trançada, e cada fio revestido com um fino filme de Teflon, dando à gaxeta uma coloração branca, ou então preta quando adicionado pó de grafite. Veja abaixo a imagem de um rolo de corda teflonado:

Imagem 21 - Rolo de corda revestida com PTFE (Teflon)

CURIOSIDADE: A textura e a cor da corda teflonada se assemelha muito com as famosas fitas "veda-rosca" utilizadas pra vedação de tubos e conexões de PVC, bem como conexões metálicas. Pois bem, sua base nada mais é do que um frágil e fino filme de PTFE, que pode ser impregnado com aditivos diversos.

Imagem 22 - Fita veda-rosca ao lado de um pedaço de "corda teflonada" esfiapada

Na indústria de juntas de vedação para sistemas hidráulicos, o Teflon pode ter como aditivo vários materiais, formando compósitos. Alguns deles são listados abaixo:

Tabela 1 - Teflon e principais compósitos com o material

O MOS2 é Dissulfeto de Molibdênio, um composto inorgânico classificado como um dicacogeneto metálico. É um sólido preto prateado que ocorre naturalmente na forma do mineral molibdenita.

Já o Ekonol é o nome comercial para um polímero de cristal líquido (LCP), uma família de materiais baseados no Poliéster, sendo o Ekonol conhecido por sua excepcional rigidez e estabilidade térmica. Este homopolímero é baseado em unidades de repetição de p-oxibenzoílo e é um termoplástico linear.

A Fibra de Carbono e o Carbono soft possuem como base a poliacronitrila (PAN). Já o Grafite, assim como o Diamante, Fulereno e Grafeno, são variações alotrópicas do Carbono.

Para finalizar, a gaxeta de corda também pode ser feita com Fibra de Carbono trançada e impregnada com Grafite ou então Fibra de Aramida trançada e entrelaçada com finos fios de PTFE. Estas são mais utilizadas para vedação de fluídos abrasivos.

→ O FPM também pode ser utilizado em gaxetas, anéis de vedação em geral. Seu uso é comum em gaxetas de vedação de bicos injetores de motores de combustão interna e até mesmo em válvulas de descarga nos tanques mencionados anteriormente:

Imagem 23 - Dada a maior corrosão causada pelo contato com combustíveis, tais sistemas requerem o uso de FPM tanto na vedação interna da válvula quanto nas vedações externas

→ Juntas de vedação estática, utilizadas em motores de combustão interna e outros sistemas mecânicos podem ser compostas por Fibra de Aramida, Fibra de Carbono ou Grafite em substituição ao velho e ultrapassado Amianto. Discos de embreagem também já não utilizam a Fibra de Amianto, que foi substituída por Fibra de Vidro, Fibra de Aramida, Fibra de Carbono ou Fibra de Cobre.

CURIOSIDADE: O Papyex é o nome comercial para um tipo de folha de Grafite de alta resistência mecânica e ao calor, tendo também bastante flexibilidade. Este produto pode ser combinado com um revestimento antiaderente de Teflon, e seu uso é comum em sistemas de vedação estáticas, bem como alguns sistema de vedação dinâmicos (retentores).

Gaxetas de corda podem ser feitas de fios trançados de Grafite puro flexível, e tanto juntas de cabeçote com base em fibra quanto as com base em aço podem conter finos revestimentos de Grafite com PTFE. Abaixo, um PDF da Mersen sobre o Papyex:

Mersen Papyex

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→ Voltando pra borracha NBR, ela pode ser misturada com PVC, formando assim um compósito mais rígido, porém com a característica de maior resistência à produtos químicos e à temperatura. Um exemplo de uso do NBR / PVC é em funis em bocais de tanques de partida a frio dos motores flex. Observe as imagens abaixo:

Imagem 24 - Funil do reservatório feito em NBR / PVC. Componente dos sistema de partida a frio da linha HB20, presente na primeira geração do modelo lançada em 2012.

→ O sistema de arrefecimento de um veículo possui, geralmente:

-> Reservatório de expansão, em geral feito de PP (Polipropileno). Em alguns casos PP+PE (Polipropileno misturado com Polietileno) ou raramente em PA66-GF;

Imagem 25 - Este modelo de reservatório é muito comum nos Volkswagen. Perceba que ele é feito de PP misturado com PE

-> Tubos plásticos feitos em PA66-GF30 ou GF35;

-> As carcaças e flanges de válvula termostática quando não confeccionadas em liga de Alumínio são em PA66-GF30 ou GF35;

-> Mangueiras feitas em EPDM com malha de PA66;

-> Caixas laterais de radiador são em PA66-GF35. Veja a imagem abaixo:

Imagem 26 - Radiador da Denso utilizado na linha GM Onix e Prisma de primeira geração e Cobalt, com caixas laterais em PRFV

CURIOSIDADE: Para saber mais sobre ligas de Alumínio, CLIQUE AQUI!

Para finalizar esse tópico, reservatórios de água para o lavador de para-brisas costumam ser em PEAD (Poliestireno de Alta Densidade), pois não armazenam líquido quente e pressurizado nem estão localizado em locais de alta temperatura do cofre do motor. Tanques de combustível e de Arla 32 também podem ser feitos de PEHD.

OBSERVAÇÃO: Obviamente que estou citando a composição de PEÇAS GENUÍNAS. É válido frisar que reservatórios de expansão e tubos plásticos do sistema de arrefecimento vendidos no mercado paralelo também costumam ser de PEHD justamente para terem um preço mais acessível, porém, a durabilidade também tende a ser inferior ao GENUÍNO, pois o PA66-GF ou PP possuem uma resistência maior a temperatura e pressão.

→ Exemplificando o uso do HDPE (ou PEHD, ou PEAD, tanto faz, se referem ao mesmo material) em reservatórios, veja abaixo as inscrições na lateral do tanque de combustível de um VW Constellation e do tanque de Arla 32 de um Ford Cargo:

Imagem 27 - O plástico está por tudo!

CURIOSIDADE: É mais comum tanques de combustível para carros de passeio serem feitos de plástico por uma questão de custo e redução da massa total do veículo. O uso de liga Alumínio-Magnésio ou até mesmo INOX 300 é mais comum em caminhões. Com o reservatório de Arla 32 é diferente, sendo encontrado apenas alguns tanques suplementares feitos de INOX 300, o restante em geral é plástico.

Veja as marcações no reservatório de Arla de um Scania e note que o material de fabricação também é o PEAD:

Imagem 28 - Tanque de Arla 32 de um Scania feito em polietileno

→ É comum ouvirmos dizer que as mangueiras de combustível de um veículo são feitas de "Tecalon". São mangueiras não muito flexíveis, que já são projetadas com as curvaturas específicas para cada aplicação e pontas feitas pra engate rápido. O Tecalon é nada mais que outro nome comercial para a Poliamida, no entanto, geralmente essas mangueiras utilizam apenas PA6 ou PA12. É fácil de encontra-las, basta achar a rampa de injeção do motor ou a bomba de combustível e ver que nelas estão conectadas mangueiras iguais a da imagem abaixo:

Imagem 29 - Mangueira de PA12 para a linha Renault Mégane 1 1.6 16V. Perceba que na imagem da direita há uma malha trançada de PET por cima do tubo de Tecalon, justamente para aumentar a proteção, já que aquela ponta fica muito próxima do motor e recebe muito calor

É válido mencionar que os engates rápidos usados nas pontas dessas mangueiras, em geral, são confeccionados em PA66-GF30 ou PA66-GF35...

→ Já que no tópico anterior foi falado da malha de proteção por cima da mangueira, é bom traze-la como exemplo de aplicação do poliéster do tipo PET. Esta malha é a famosa "malha náutica" utilizada como conduíte de chicote elétrico, bem como proteção extra de mangueiras e tubos de plástico / elastômero em locais onde há grande campo calorífico. Essas malhas são bastante elásticas e normalmente feitas para trabalharem entre -50°C e +150 °C.

Na imagem abaixo, mangueiras do sistema de ar condicionado de um caminhão cobertas por malha náutica:

Imagem 30 - Onde há bastante contato com calor esta malha pode ser aplicada

→ Emendando o tópico sobre reservatórios e mangueiras de combustível, o filtro de gasolina / álcool utilizado nos veículos atuais é nada mais que... papel!

A fibra de celulose prensada (formando uma folha de TNT) ainda é o material mais utilizado para a fabricação não só deste, mas também do filtro de óleo do motor, filtro de ar do motor e filtro de cabine. Para cada tipo de coisa que será filtrada, uma gramatura (densidade) de papel diferente, com fios em espessura diferente.

CURIOSIDADE: O TNT é a sigla para "Tecido Não Tecido", podendo ser definido também como feltro. O feltro nada mais é do que um amontoado de fibras, isto é, finos fios - que neste caso são de celulose - prensadas formando uma folha, uma lâmina. Como não passou por tecelagem, mas sim por prensagem é então chamado de Tecido Não Tecido.

Em geral, a resina aglutinante / aglomerante, enfim, a resina ligante mais utilizada na prensagem e plissagem das fibras de celulose é o Polifenol (mais conhecido como resina fenólica). Sua função aqui é apenas "grudar" um fio de fibra ao outro, impedindo que mesmo após a finalização do processo o material comece a se soltar. Em resumo, a resina fenólica funciona como uma cola.

Na imagem abaixo, um filtro de gasolina com sua carcaça de PP quebrada ao meio expondo o elemento filtrante. O filtro tem formato cilíndrico axial:

Imagem 31 - Filtro de combustível para carro de passeio

Por debaixo daquela tampa metálica (uma liga de aço SAE 1020 galvanizada ou semelhante) há mais um pouco de cola, cuja função é manter o formato sanfonado-cilíndrico do papel feito através de plissagem. Já em seu lado oposto, perceba que o filtro é colado direto na carcaça de PP, sendo ali a saída do combustível.

Agora, repare este filtro de óleo, em seu formato cilíndrico-radial, o mais comum:

Imagem 32 - Filtro de óleo PSL145, da TecFil

Note o elemento filtrante também em formato sanfonado-cilíndrico, só que neste caso, o material utilizado pode ser tanto celulose - e ter impregnação de resinas fenólicas para facilitar o processo de plissagem (as dobraduras para torna-lo sanfonado) - ou (menos comum) ser de fibra plástica, tipo Poliéster ou PP.

Se retirar as capas metálicas inferior e superior, veremos o uso de uma cola de poliepóxido igual ao filtro de gasolina mostrado anteriormente. Por ser um filtro radial, a entrada de óleo fica do mesmo lado em que é a saída, e a separação dos orifícios se faz por separador elastomérico, que também têm como função reter um pouco de óleo dentro do filtro após o motor ser desligado para que haja óleo limpo na próxima partida.

CURIOSIDADE: Caso queira ver em detalhes como é um filtro de óleo por dentro, veja esta publicação vinculada no Facebook do HC, que mostra o filtro desmontado de um motor FireEVO.

CURIOSIDADE: Diferente do filtro de gasolina, um filtro de óleo de motor possui uma válvula de segurança, que atua em duas circunstâncias:

-> Em partidas a frio, em que o óleo está mais viscoso e o fluxo fica difícil, há aumento da pressão dentro do filtro abrindo a válvula by-pass, liberando a passagem do óleo, garantindo a lubrificação do motor. Quando o lubrificante aquece e a viscosidade diminui a válvula se fecha e o processo de filtragem do óleo se normaliza.

-> para quando o proprietário do veículo não faz a manutenção básica preventiva. Ao saturar de sujeira a malha filtrante, a válvula abre, permitindo o fluxo de óleo pelo motor sem qualquer filtragem, afinal de contas um óleo sujo circulando (e deteriorando o motor aos poucos) ainda é melhor do que um motor bastante danificado por ausência de lubrificação em decorrência de um filtro entupido.

Já o filtro de ar do motor possui vários formatos diferentes, mas mantendo o papel dobrado estilo sanfonado. Ao contrário dos filtros para líquidos mostrados anteriormente, o filtro de ar do motor possui uma armação feita em poliuretano (o quadro laranjado que estrutura a sanfona de papel amarelo na imagem abaixo):

Imagem 33 - Um filtro de ar da marca Wega para o motor FIAT FIREEvo

A armação de poliuretano também serve como vedação para a tampa do compartimento do filtro e isola o ar filtrado que segue pro motor do ar atmosférico sujo que está entrando na caixa.

Filtros de ar esportivos podem fazer uso de um elemento filtrante composto por uma fibra Poliéster combinado com outra malha TNT, que é feita de PP, geralmente. Este feltro é um elemento filtrante secundário cujo objetivo maior é a coloração do componente.

O uso das resinas fenólicas como ligante de fibras, isto é, colas para fibras, vai muito além dos filtros de líquidos e de ar. Se uso também se dá em peças de acabamento de automóveis, como é o caso deste forro de porta de um veículo Ford:

Imagem 34 - Perceba a marcação "PF-WF90" circulada na cor azul

Na imagem acima podemos ver um compósito com 90% de WF (Wood Fiber, em português "Fibra de Madeira", ou seja, celulose) e o restante de Polifenol (PF).

CURIOSIDADE: Para além de peças de acabamento, o uso do Polifenol se dá em materiais abrasivos de pastilhas e lonas de freio e discos de embreagem e também tem a função de unir fibras e pós, no entanto, neste caso a celulose não se faz presente, mas sim fibras de Acrílico, Vidro, Aço, Kevlar ou Cobre / Latão e pó de Carbonato de Cálcio, Dióxido de Silício ou Sulfato de Bário. Enfim, os materiais não são detalhadamente divulgados pelos fabricantes de elementos abrasivos, a restrição de informações neste campo de conhecimento é um bocado grande, mas resinas fenólicas são comuns nestas aplicações.

→ Caminhões e seus reboques utilizam sistema de freio acionado por ar comprimido ao invés de fluído hidráulico, como ocorre nos automóveis de passeio. As mangueiras de ar utilizadas em todo o sistema de freio, tal como as de combustível dos automóveis, são confeccionadas em PA6 ou PA12 (ou então a mistura dos dois). Veja a imagem abaixo:

Imagem 35 - Mangueiras vermelhas são para o freio de estacionamento, já as amarelas são para freio de serviço. Isso é um padrão, porém podem haver diferenças em alguns modelos de reboques

A diferença para os tubos de combustível é que, em alguns casos, pode se notar um reforço no PA feito por fios metálicos (arames). A trama metálica é pouco perceptível, porém, observe a seguinte imagem:

Imagem 36 - Perceba a inscrição "TRAMADO" no tubo de PA

→ A popularmente chamada "quinta-roda" dos caminhões, que nada mais é do que o local de acoplamento do semi-reboque, bem como a "mesa" do reboque onde se situa o pino-rei podem ter a graxa lubrificante substituída por um revestimento polimérico. O material mais utilizado é o Polietileno UHMW (Ultra High Molecular Weight - Ultra Alto Peso Molecular). Veja a imagem de uma "quinta-roda" revestida com este polímero:

Imagem 37 - Tanto a quinta-roda quanto a mesa onde se situa o pino-rei podem receber esta placa de desgaste. No caso da mesa, um disco de PE UHMW é utilizado

→ Já que o assunto é quinta-roda, vamos estender um bocado: Como foi visto no texto sobre ligas metálicas ferrosas, toda a estrutura da quinta-roda pode ser feita de Aço ou Ferro fundido, no entanto, há uma região de articulação entre o prato (sendo a superfície de deslizamento que fica em contato com a mesa do semi-reboque) e as sapatas (base de fixação da quinta-roda nas longarinas do chassi). Neste ponto de articulação faz-se o uso de uma bucha de borracha e uma alça, ou então de uma bucha de borracha envolvendo um pino. Em ambos os casos, é comum o uso de Borracha Natural (NR) misturada com Borracha de Butileno (BR). Na próxima imagem, uma quinta-roda da marca Jost, uma das mais comuns no mercado brasileiro e europeu:

Imagem 38 - Borracha que preenche o espaço entre sapatas e prato numa quinta-roda. A ponta das sapatas e o prato estão envolvidos na borracha e atrelados por uma alça de metal

Em geral, neste sistema, a bucha de borracha presente em cada sapata é dividida em duas partes, a superior e a inferior, para facilitar a montagem / substituição.

Durante a movimentação de um conjunto caminhão-trator + semi-reboque ocorrem os mais diversos movimentos no acoplamento, isto é, os axiais (pra frente e pra trás) e radiais (esquerdo e direito), bem como a movimentação para cima e para baixo da mesa do semi-reboque sobre a quinta-roda do caminhão. Esses movimentos são causados pelas características da superfície da pista, bem como pela carga que o implemento carrega, além de fatores do veículo, como por exemplo folgas na suspensão.

Na quinta roda não são tão comuns os problemas, no entanto, a flange do pino-rei e a mesa são os itens que mais acabam dando desgaste. As buchas mencionadas neste tópico, aliadas a suspensão pneumática dos veículos modernos tendem a reduzir o índice de problemas, mas não anulá-los. Além do mais, um sistema sem absorção de impactos gera bastante ruído.

Veja o diagrama abaixo e note o prato, as duas sapatas, os dois pinos-trava e as duas buchas de borracha:

Diagrama 3 - Sistema de pino envolto em borracha nas quintas-roda da marca Fontaine

→ Outro exemplo de uso da borracha NR misturada com BR é em coxins de amortecedor de veículos de passeio. No prato superior da mola helicoidal há a junção de borracha que une a parte metálica central (onde é fixado por uma polca a ponta da haste do amortecedor) ao suporte da torre que fixa-a na carroceria:

Imagem 39 - A carroceria vermelha é de uma Renault Scénic 1 Fase 1, já a carroceria branca é de um FIAT Palio Attractive. Se ver com atenção, é possível notar a inscrição ">NR+BR<" no batente do Palio

Neste coxim de amortecedor de um Ford Focus de primeira geração - ainda original de fábrica -, nota-se o uso do NR puro:

Imagem 40 - Um coxim de amortecedor feito em Borracha Natural pura. Sendo o carro de 2006 e a peça ainda estar neste estado, é possível notar a durabilidade que este material pode ter apesar de existirem outros ainda melhores

CURIOSIDADE: Abaixo do coxim, há um rolamento que o separa do prato superior da mola, pois quando se movimenta o volante o amortecedor e mola acompanham o esterçar da roda para os lados. Em alguns casos, como na Scénic de primeira geração, cujo coxim foi apresentado numa imagem anteriormente o tal rolamento fica no prato inferior, ou seja, a mola não acompanha o esterçamento.

Em geral estes rolamentos são compostos por uma pista de esferas de aço, mas em alguns casos possuem um invólucro de plástico, como ocorre em muitos modelos da Ford. Esse plástico é o já mencionado PA66 com 30 ~ 35% de lã de vidro.

Nos caminhões, providos de feixes de molas ou molas pneumáticas, a fixação do amortecedor é bem mais "simples", digamos assim. Todavia, permanece necessário o uso de uma bucha na parte inferior e superior do amortecedor, que envolve os pinos / parafusos de fixação. De todo modo, ambos os elementos elasticos são feitos em NR. Veja a imagem abaixo:

Imagem 41 - Esta foto é da ponta superior de um dos amortecedores de um DAF XF

→ As buchas das bandejas de suspensão do seu veículo, quando originais podem ser feitas de NR pura. Como é uma peça crucial na absorção de impactos, é comum o aparecimento de avarias (rachaduras, rasgos, frestas) nos elementos elásticos deste sistema de articulação, provocando folgas, desgaste irregular dos pneus, desalinhamento e trepidação na direção do veículo. É por isso que alguns proprietários optam pela substituição por Termoplásticos Elastômeros de Poliuretano, as famosas "buchas de PU". Elas são mais resistentes, possuem uma dureza Shore mais alta, e nisso a suspensão pode ficar um pouco mais "dura", porém, a durabilidade é maior.

CURIOSIDADE: As fabricantes utilizam borracha NR na suspensão por possuir um equilíbrio bom entre elasticidade, durabilidade e custo de implementação, no entanto, ela não trabalha muito bem quando exposta à agentes químicos, como por exemplo óleos lubrificantes - principalmente os minerais -, que provocam sua degradação. Por tal motivo, é sempre bom ficar de olho em vazamentos de óleo do motor, câmbio, direção hidráulica / eletro-hidráulica, pois caso haja escorrimento para a região da barra estabilizadora e bandejas, a durabilidade dos elementos elásticos poderá ser encurtada.

Para fins de exemplo, uma bandeja de suspensão genuína FIAT-Axios com uma das buchas portando a marcação ">NR<":

Imagem 42 - Uma bandeja de suspensão genuína com buchas de NR

CURIOSIDADE: Que tal arrumar o coxim do motor de seu automóvel sem precisar troca-lo? Esse é o tema do oitavo vídeo publicado no You Tube do HC:

Mais uma propaganda de conteúdo do HC!

→ Como sabemos, a legislação obriga que o para-brisa dos veículos seja de vidro laminado para que se evite estilhaços num possível impacto que o danifique. Estilhaços apenas aumentariam de forma exponencial os ferimentos dos ocupantes do veículo e de terceiros. Mas como um vidro laminado impede tal perigo? A resposta é dada na imagem abaixo:

Imagem 43 - Para-brisa de um Ford Cargo. A Pilkington é a única que vi colocar a marcação ">PVB<" em alguns para-brisas genuínos e na maioria dos paralelos que ela fornece. Em geral, as montadoras não exigem essa marcação e o mercado paralelo não faz muita questão de especificar aquilo que vende

O PVB significa PoliVinil Butiral, um polímero geralmente disponibilizado em forma de filme adesivo, sendo amplamente utilizado para fazer o 'sanduíche' de chapas de vidro que compõe o para-brisa. Ao receber um impacto e quebrar, os cacos de vidro não se dispersam ao ar, mas sim ficam grudados no filme de PVB, que além de ser grudento é flexível e um tanto elástico, podendo ser entendido também como um dissipador de vibrações para impactos leves.

E estes foram apenas alguns exemplos de usos de plásticos e borrachas na indústria automotiva. Ao longo do tempo mais e mais exemplos serão adicionados, aumentando ainda mais o embasamento teórico sobre o funcionamento daquilo que nos rodeia! Aguarde!

Pra sugestões, dúvidas ou reclamações, mande um e-mail para hardwarecentrallr@gmail.com.

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FONTES e CRÉDITOS

Texto: Leonardo Ritter

Imagens e gráficos: Google Imagens, Khan Academy, ctborracha; Rubberpedia; Brasil Escola.

Fontes: Rubberpedia (Manuel Morato Gomes); CENTERFLON; FERCOM; Brasil Escola (Jennifer Fogaça); SABÓ; ANIP (Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos); Khan Academy; ctborracha; Dutra Borrachas; Afinko Polímeros; AkroPlastic; Canal do You Tube "Alta RPM" (vídeo da RS Air Filter); Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas!).

Última atualização: 05 de Março de 2023.