CTM: Borracha e Plástico - Exemplos de uso na indústria automobilística (PARTE 2)

Pra nós, basta olhar pra um objeto e dizer que ele possui plástico, borracha e ou 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 características 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 TPU, de dielétricos de capacitores feitos em PP, PE, PC e até polímeros semicondutores 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), todavia, 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, entretanto, 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 Vidro e 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 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 é mais um capítulo 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:

Das correias até as mangueiras...

→ 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 1 - 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 2 - 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 PPTA (micro fibra de Aramida, também chamada de Kevlar), ou então um composto hibrido contendo os dois materiais (por vezes chamado de "K-Glass";

-> Na camada "b" temos uma matriz de elastômero HNBR, a borracha mais comum para estes fins;

-> Na camada "c", que compõe a superfície dos dentes, há uma estrutura de Poliamida (PA), ou Poliamida com Aramida (PA+PPTA), ou completamente de Aramida (PPTA). Independente de qual for a composição, a camada "c" possui uma "pele" de PTFE (Politetrafluoretileno - Teflon) que é impreganada na superfície através de dispersão líquida no processo de fabricação, e 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!

CURIOSIDADE: Caso queira saber mais sobre o E-Glass e suas diferenças em relação ao A-Glass, C-Glass, D-Glass, T-Glass e R-Glass, recomendo que CLIQUE AQUI!

Abaixo, um print da página da Dayco onde tais informações estão inseridas:

Complemento 1 - As polêmicas correias dentadas BIO e sua composição química

Enquanto a GM indica o uso de óleo SAE 5W-30 ou 0W-30 com o selo DexOS1 - de preferência o de terceira geração para motores com correia BIO, mas os demais também podem ser aplicados na falta do principal -, a Ford indica o uso de óleos que sigam a norma WSS-M2C948-A ou WSS-M2C948-B, e os fabricados antes de 2018 também podem usar os SAE 5W-30 com aprovações WSS-M2C913-C ou WSS-M2C913-D, Já a Peugeot-Citroën, que vendeu por poucos anos o motor 1.2 PureTech no Brasil, indica o uso de lubrificantes que sigam a norma PSA B71 2302 para a referida usina térmica.

Várias marcas de lubrificantes possuem produtos que utilizam os selos e ou seguem as normas da Ford, GM e PSA para motores com correia dentada BIO. Todos estes óleos são "100% sintéticos" e cada marca possui seu conjunto de aditivos patenteado, bastando atender o nível de performance que os fabricantes de automóveis exigem. Muitos óleos encontrados no varejo atendem não só as normas destes três fabricantes, mas sim de vários e vários outros, ou seja, são produtos aplicáveis em múltiplos propulsores sem qualquer problema, como vemos na seguinte imagem:

Imagem 3 - Note que este óleo atende as normas de vários fabricantes, inclusive a GM Dexos1 Gen3

Isso significa que a complexidade de tais óleos e da correia BIO vai muito além de um simples 'aditivo que impeça o desmantelamento gradativo' da matriz de HNBR.

Os óleos lubrificantes para propulsores são vendidos como "minerais", "sintéticos" e "semi-sintéticos", entretanto, a priori, não há qualquer produto verdadeiramente de base sintética (é raro de encontrar um óleo de motor cuja base seja algum óleo básico do grupo IV da API) neste meio, a não ser conjuntos de aditivos que podem englobar pequenas quantidades de PAOs, isto é, óleos básicos do grupo IV. A indústria de lubrificantes para motores de combustão ainda usa óleos do Grupo III da API, que são hidrocarbonetos parafínicos severamente hidrotratados e vendidos como "sintéticos" de acordo com a interpretação dos fabricantes. Os óleos semi-sintéticos são misturas de HCs saturados refinados com solvente (Grupo II) misturados com HCs do grupo III.

Isso significa que qualquer óleo "100% sintético" aplicável em motores atuais, com ou sem correia banhada em óleo, não passa de um termo superficial, que encobre a origem mineral, derivada do petróleo.

Isso não significa que o óleo mineral e o sintético "é tudo igual". Não relativize tanto, pois há diferenças na qualidade que podem fazer um motor atual durar o esperado ou pifar muito cedo. Afinal, se fosse tudo igual, a engenharia seria brincadeira de criança e não existiriam trocentos mil compostos químicos com múltiplas possibilidades de combinação.

Basta vermos a diferença que faz um processo de hidrogenação no Biodiesel: o combustível deixa de ser higroscópico, ou seja, simplesmente não faz depósitos de sujeira e não muda seu pH significativamente em decorrência da absorção de umidade. O mesmo ocorre com a borracha NBR: O processo de hidrogenação torna a borracha nitrílica resistente a absorção de óleos, graxas e até combustíveis em certo grau, permitindo uma maior durabilidade das correias dentadas que trabalham a seco, bem como nas correias BIO, que operam 'lavadas' de óleo.

Aqui está o "X" da questão: combinar uma matriz de compósito hidrogenada com um óleo mineral hidrogenado: A única forma de ataque químico aqui é por contaminação com combustível 'batizado', condicionadores de metais (que comumente omitem sua formulação, logo, não sabemos seu potencial de destruição) e aditivos de óleo incompatíveis, tais como compostos clorados, que agridem até os metais a longo prazo. É aí que entra a necessidade de seguir a norma do fabricante e não a subjetividade do proprietário ou a subjetividade do famoso "mecânico de confiança".

Na sequência, trago as bases de sete óleos lubrificantes "100% sintéticos" encontrados no varejo, todos com ao menos o selo DexOS, da GM, permitindo sua aplicação em motores com correia BIO:

Imagem 4 - Note que este óleo possui como base HCs saturados severamente hidrotratados, referidos com o CAS 64742-54-7

   Agora, outro produto da Motul:

Imagem 5 - Outro produto sintético feito com óleo mineral severamente hidrotratado, também CAS 64742-54-7

Observe esta composição, bem mais superficial:

Imagem 6 - Note também o número CAS 64742-54-7

Neste outro documento, o "aditivo de performance" é simplesmente "segredo indústrial":

Imagem 7 - E, de novo, o CAS 64742-54-7

Esta outra formulação traz compatibilidade com o DexOS1 Gen 2 e PSA B71 2290, ou seja, compatível com dois projetos portando correia BIO:

Imagem 8 - Outra formulação com base no CAS 64742-54-7 compatível com DexOS1 Gen2

OBSERVAÇÃO: Desde o lançamento do PureTech, em meados de 2013, vários problemas envolvendo a correia dentada foram relatados no continente Europeu, e uma das modificações feitas pela PSA (agora Stellantis) foi a alteração do óleo lubrificante compatível com tais motores. Dentre as modificações estão a:

-> PSA B71 2010 / ACEA C5 (aparentemente obsoleta);

-> e Stellantis FPW9.55535/03 / ACEA C3, que cumpre a PSA B71 2290 e a PSA B71 2297.

-> Enquanto a PSA B71 2302 (aparentemente listada junto com a B71 2312, que engloba motores diesel) sempre foi válida pro PureTech no Brasil.

A Ford Ranger e a Ford Transit utilizam o motor EcoBlue TurboDiesel (Panther) 2.0 16v, com correia BIO, e a FISPQ da base do óleo lubrificante pode ser vista abaixo:

Imagem 9 - De novo, CAS 64742-64-7. Este óleo serve tanto em motores Diesel quanto motores a gasolina

Por último, uma das especificações de óleo recomendado para os motores PSA PureTech:

Imagem 10 - Note que este possui o CAS 64742-54-7, entretanto, há uma boa concentração do "Deceno, Trimeros, Hidrogenados" (CAS 157707-86-3), sendo nada mais que uma Polia Alfa Olefina, ou seja, um óleo básico VERDADEIRAMENTE sintético

Até a GTOil tem licença para usar o selo DexOS, e o produto não é nada além de óleos minerais do Grupo III da API, e seu conjunto de aditivos não é muito extenso, o que prova a que a certificação da GM não especifica aditivos específicos pra borracha HNBR e seu reforço, apenas questões de performance e durabilidade com base em óleos minerais parafínicos severamente hidrotratados.

CURIOSIDADE: Caso queira saber mais sobre a formulação dos óleos lubrificntes / hidráulicos / refrigerantes, então CLIQUE AQUI!

OBSERVAÇÃO: Este texto não tem a intenção de defender ou fazer propaganda - seja positiva ou negativa - envolvendo fabricantes e produtos, apenas mostrar informações técnicas sobre sistemas mecânicos e eletrônicos com base em documentos obtidos na internet e estruturadas em artigos. A citação da Motul, Dayco, PSA, Ford e GM servem apenas para trazer exemplos reais, do dia-a-dia para reforçar a explicação.

OBSERVAÇÃO: Para aqueles engenheiros com décadas de experiência (em teclar na internet) que dizem "todos sabem que borracha e óleo não combinam", a totalidade destes textos sobre materiais aplicados na indústria automobilística provam que, apesar da borracha natural não aguentar altas temperaturas nem ataque químico, a Humanidade já criou materiais elastomeros sintéticos que aguentam o tranco por décadas, mesmo em contato com produtos químicos 'agressivos'.

O PoliTetraFluorEtileno (Teflon) aguenta cerca de 300 °C e é usado nos retentores de vira-brequim e comandos de válvulas dos motores modernos há décadas. Ele resiste ao ataque químico (assim como seu semelhante em durabilidade, a borracha de Viton "FKM", aplicada nos retentores de válvulas dos motores há décadas também) e é utilizado por seu baixo atrito.

A Poliamida aromática (Kevlar) é uma fibra sintética que persevera ao ataque químico, conseguindo operar acima dos 300 °C e até pode ser combinada com PA (Poliamida alifática em forma de fibras) ou com a fibra de vidro.

A base da correia é uma cinta de tecido de fibra de vidro, Kevlar ou os dois combinados que atua como reforço da matriz, que é feita de borracha sintética Hidronitrílica (HNBR).

Apesar de a HNBR ter uma resistência à oleos e graxas muito maior que a NBR tradicional, talvez o que mais sofra nesse banho de lubrificante seja a matriz de borracha, permitindo que fios de fibra percam ancoragem e comecem a desfiar, dando início ao famigerado problema característico de motores com sincronismo por correia BIO. Comumente isso acontece por aditivos no óleo ou contaminantes vindos das câmaras (gasolina duvidosa não queimada combinada com gases de escape que acabam passando pelos anéis dos pistões, já que a estanqueidade dos cilindros não é perfeita - e por isso os motores tem o respiro do cárter e válvula PCV) que não possuem a melhor compatibilidade química com o HNBR e a longo prazo fragilizam a borracha. Mas aí caberia um estudo longo e detalhado envolvendo essa penca de variáveis (até mesmo os fatores encaixotados no "uso severo", descrito por vários fabricantes nas literaturas dedicadas aos proprietários). Dado meu pequeno conhecimento no assunto, me limito a trazer apenas tais informações, e com o único objetivo de embasar mais as discussões sobre o assunto.

CURIOSIDADE: Caso queira saber mais sobre os motivos por trás da cada vez mais cara, complexa e trabalhosa engenharia por trás das correias dentadas, recomendo que leia o segundo Capítulo da série sobre Física do Movimento, pois lá é discutido sobre o atrito na transmissão de movimento usando como exemplo prático as coreeias planas, trapezoidais e dentadas! Para acessa-lo, CLIQUE AQUI!

→ Correias trapezoidais (conhecidas como 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 11 - Correia para motores FoMoCo, porém desta vez é uma Poly V 6PK (6 frisos) para aplicação no sistema de acessórios.

Neste HB20 1.0 ano 2024, apenas o EPDM é mencionado na superfície da correia de acessórios:

Imagem 12 - Uma correia Poly-V feita de borracha sintética EPDM, sem menção à uma malha de reforço, apesar de que podemos nota-la na borda da cinta

→ Se tratando de correias trapezoidais, 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 13 - 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

→ Ao frequentar a concessionária recentemente, notei que a correia de acessório do FIAT da imagem acima foi substituida por uma Mopar de >EPDM-PET<:

Imagem 14 - Correia Poly-V FIAT-Mopar feita em EPDM-PET

Fibra de Polietileno Tereftálico pode sair mais barata que a de Poliamida 66 e ter o mesmo desempenho e durabilidade.

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

Imagem 15 - 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 uma malha de PA como reforço estrutural. O EPDM já foi um grande concorrente do IIR por ter características semelhantes. Veja a imagem abaixo:

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

→ Aproveitando que citamos a borracha EPDM em correias e mangueiras de AC, também as vemos em tubulações de alta pressão em sistema hidráulicos de máquinas.

Imagem 17 - Mangueiras de alta pressão do sistema hidráulico de um rodotrem basculante

No entanto, não foi num equipamento tal qual o da imagem acima que descobri do que são feitas tais mangueiras, mas sim num trecho de tubulação de ar condicionado de um Mercedes-Benz Actros:

Imagem 18 - Aparenta ser um conjunto de mangueiras muito mais reforçado que as mangueiras de PA66 / IIR-EPDM. Já vi caminhões DAF com este tipo de mangueira no sistema de AC

Note na imagem acima que há uma malha de Poliamida (PA6) reforçando uma camada de borracha Clorobutil Isobutileno Isopreno (CIIR), além de uma outra camada de Isobutileno Isopreno (IIR) e Etileno-Propileno-Dieno-Metileno (EPDM) reforçadas por uma malha de de Polietileno Tereftalato (PET).

CURIOSIDADE: Já que foi citado o uso de PET na construção do duto flexível, podemos mostrar também a aplicação desta malha externamente, na forma de "conduíte" de proteção, isto é, a famosa "malha náutica" aplicada em chicotes elétricos, 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 19 - Onde há bastante contato com calor esta malha pode ser aplicada

→ Se o problema for calor e ataque químico, é possível aplicar borracha de fluor (FKM ou FPM) com silicone (MVQ é o mais comum) ou fluorelastômero com borracha de Etileno Acrilato (AEM), por exemplo. É o que vemos no sistema de injeção de ARLA 32 no catalisador de um Scania Super ano 2023:

Imagem 20 - Repare na inscrição ">FKM</>MVQ<", indicando uma mistura de borracha de fluor com borracha de silicone

Aqui o ponto crítico é a temperatura, já que o módulo catalítico recebe muito calor dos gases provenientes da combustão, e qualquer sistema periférico que não seja feito de ligas metálicas precisa usar polímeros ou compósitos apropriados.

Já no próximo caso, o respiro do cárter envolve gases provenientes da combustão da mistura A/C (lembre-se que os anéis de pistão não fazem uma vedação perfeita nem quando novos) com vapor de óleo lubrificante. Como forma de minimizar a poluição, a implementação de um sistema de ventilação e redirecionamento destes gases / vapores para o coletor de admissão é obrigatória desde a década de 1990 no Brasil. Para isso, se faz uso de uma válvula reguladora de pressão e um tubo de borracha, que pode ser feito de FKM misturado com AEM, como neste Hyundai HB20 1.0 ano 2024:

Imagem 21 - Tal combinação de materiais pode aguentar mais de 200 °C tranquilamente. Outros materiais 'menos caros' podem ser utilizados para este fim, até uma composição semelhante a das mangueiras do sistema de arrefecimento (EPDM+PET ou EPDM+PA66), por exemplo.

OBSERVAÇÃO: Tal como nas mangueiras de FKM+MVQ mostradas anteriormente, não há qualquer menção sobre malha de reforço, apesar de que mangueiras de radiador também costumam não informar a incorporação de um tecido de PET ou PA66 em sua estrutura.

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E as vedações?

→ 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 22 - 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

OBSERVAÇÃO: Independente das especificações, lubrificantes minerais, semi-sintéticos e sintéticos podem trabalhar com retentores de válvulas feitos de FKM e guias de corrente feitos de PA66 ou PA46 (apesar de descrevermos sobre correias BIO neste texto). Todos estes materiais aguentam ataque químico e podem durar por décadas operando sob alta temperatura, atrito e em banho de óleo.

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

CURIOSIDADE: Apesar das "colas de silicone" serem bastante comuns, a resina de Acrilonitrilo Butadieno também pode ser encontrada em juntas de vedação líquidas, tal qual aquela designada "adesivo para juntas de motores diesel"...

Imagem 23 - Perceba que também há adição de resina fenólica

Recentemente me deparei com uma cola para junta de motores cuja base é resina de borracha sintética de Policloropreno...

Imagem 24 - A descrição "resina de Petróleo" é hiper genérica :v

→ Apesar do NBR ser um material um tanto limitado (no quesito resistência química) 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 450 mm 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.pdf

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Em contato direto e prolongado com o diesel, o NBR absorve o referido hidrocarboneto, tornando-se maior e mais flexível, ao contrário do alcool, que 'tira' a elasticidade da borracha nitrílica, deixando-a mais quebradiça. Neste ponto, o teor de ACN combinado com a hidrogenação do NBR o tornam mais resistente à altas temperaturas (de 100 pra 160 °C) e à parafinas também severamente hidrotratadas, o que permite a aplicação do HNBR em correias dentadas banhadas em óleo.

CURIOSIDADE: A borracha NBR 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 25 - Funil do reservatório feito em NBR / PVC. Componente do sistema de partida a frio da linha HB20, presente na primeira geração do modelo lançada em 2012

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.pdf

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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 26 - Rolo de corda revestida com PTFE (Teflon)

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 27 - 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 (tal como Meta-Aramida), Fibra de Carbono (um tanto caro e raro) 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 limalha de Cobre (também chamada de fibra de Cobre).

→ Apesar de ter propriedades mecânicas e térmicas inferiores aos materiais sintéticos atuais, a cortiça ainda possui utilidade na indústria, como é o caso da tampa dos cubos de roda de alguns semi-reboques...

Imagem 28 - Eixo da marca Silpa num semi-reboque Triel-HT

Também é possível encontrar cortiça emborrachada, que neste caso é misturada com NR (Natural Rubber), melhorando as propriedades elásticas do material base, porém, ainda assim não o tornado ideal para aplicações onde há ataque químico agressivo (como em vedações de sistemas com óleos ou combustíveis diversos).

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Do papel ao carpete!

→ 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 29 - Filtro de combustível para carro de passeio. A cola também pode ser de polifenol, e não apenas Poliepóxido

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 30 - 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 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.

CURIOSIDADE: A extinta marca de automóveis Franklin Automobile Company já utilizava um feltro de fibras vegetais embebido em óleo mineral cobrindo os balancins de acionamento das válvulas nos cabeçotes:

Imagem 31 - O motor 3.3 L 6 cilindros refrigerado a ar da Franklin já ostentava válvulas no cabeçote no início do século XX

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 32 - 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 33 - 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") 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.

→ Já que o assunto anterior são fibras... E o carpete?

O carpete nada mais é que um feltro composto por fibras sintéticas diversas, porém, ao contrário do que foi mostrado anteriormente, não faz-se uso de colas, sejam elas fenólicas ou outras. No entanto, você vai se deparar com duas descrições, isto é, o "carpete sem resina" e o "carpete resinado".

Imagem 34 - Este é o simples feltro de fibras sintéticas de PP, PE, PET e até PA

A grande diferença entre os dois tipos é que o resinado recebe uma impreganção de algum composto polimérico, tal como PMMA (mais conhecido como "resina acrílica") ou borracha, como por exemplo NR (menos comum) ou EPDM (super comum), e por este motivo o feltro fica menos maleável e comumente com faces pretas.

Imagem 35 - E por debaixo da cabine de um VW / Man Constelation me deparei com a descrição do material que compõe o tal do carpete

OBSERVAÇÃO: Quando ampliamos a conversa e incluímos o âmbito doméstico, o carpete pode ser um feltro resinado ou não composto apenas por fibras de PA, ou apenas fibras de PP, ou apenas PET... Há vários segmentos na indústria, inclusive com colorações diversas que vão muito além do comum preto.

É esta impregnação com borracha sintética que permite moldar o carpete pra que ele admita um formato específico, permitindo seu uso aprimorado na cabine dos automóveis, nos cofres de motor...

Imagem 36 - Um capô forrado com carpete. Este tipo de forração também é comum no painel corta-fogo do cofre do motor

Nos caminhões, o uso do carpete é mais comum por debaixo da cabine!

Imagem 37 - O carpete está por tudo nos veículos. Este é um DAF XF

CURIOSIDADE: Os modelos da holandesa DAF não possuem todo o carpete afixado na estrutura da cabine, mas sim uma espécie de "capô de carpete" por debaixo dela, cobrindo o motor. Ao bascular a cabine, notamos que existem amortecedores (ao estilo de amortecedores de tampa de porta-malas) que permitem ao "capô de carpete" ser erguido junto.

Observe os detalhes da próxima imagem:

Imagem 38 - Perceba a degradação causada por calor na superfície de fibras impregnadas com borracha

Note na imagem acima a existência de fios de fibra de vidro em meio às fibras plásticas prensadas. Em alguns modelos de caminhões as chapas de carpete por debaixo da cabine são tão rígidas quanto uma chapa de plástico, mostrando que a fabricação e as características deste material dependem muito da aplicação.

Vale lembrar que, em caminhões, além das mantas de carpete resinado, podem existir mantas de espuma de Poliuretano. Mas a função é a mesma: proporcionar isolamento acústico.

...e até como para-barro de alguns automóveis! A Ford já faz um uso "indiscriminado" do carpete ao longo de todo o carro. Se você fôr olhar uma Transit, verás para-barros de carpete, e carros como o Bronco ou a picape Maverick trazem além disso uma manta até por debaixo do piso da cabine, no lado esquerdo, cobrindo a tubulação de combustível (incluíndo filtro) e linhas de freio pro eixo traseiro.

O carpete é um composto de plástico bastante resistente térmico e fisicamente, muito bom pra isolamento acústico e absorção de pequenos impactos (pedrinhas que batem na carroceria, por exemplo), além de ser extremamente leve se comparado com uma peça igual feita de resina de PP, PA ou PE!

CURIOSIDADE: Alguns Scania possuem uma capa de Polipropileno ao redor do cárter e que funciona como isolante acústico, dada a sua elasticidade e geometria, que possui vários 'cubos' ocos em uma das faces da peça.

Imagem 39 - Existem outras soluções para isolamento acústico além do carpete!

Pra quem acha que uma forração de carpete no cofre do motor pode propagar chamas num eventual incêndio, está redondamente enganado! Todo carpete automotivo genuíno tem retardante de chamas (Flame Retardant, abreviado FR) e não colabora para o alastramento do fogo...

Imagem 40 - O código ">FR+PET+PAN+EPDM<" está um pouco apagado. O caminhão fotografado é um MAN / Volkswagen Meteor

O carpete da imagem acima é feito de fibras de Polietileno Tereftalato (PET), Poliacrilonitrila (PAN) e impregnação com borracha sintética de Etileno Propileno Dieno Metileno (EPDM), além do aditivo FR, que como sempre não é especificado. Além do mais, não existem padrões para estes códigos, por isso sequer o retardante de chamas é mencionado na maioria dos casos.

Para saber mais sobre o FR e os códigos de composição química, basta CLICAR AQUI!

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! Fique ligado!

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FONTES e CRÉDITOS

Texto: Leonardo Ritter

Imagens e gráficos: Leonardo Ritter; Google Imagens.

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!).

Ultima atualização: 23 de Março de 2025.