Compreendendo a temperatura de transição vítrea (Tg) para vedações de borracha

 

Bem-vindo à nossa-série técnica de três partes sobre desempenho de borracha em baixa temperatura para aplicações de vedação industrial. Esta série foi escrita especificamente para engenheiros de compras, engenheiros de projetos de vedação e profissionais técnicos que trabalham com sistemas de frenagem ferroviária, válvulas de controle pneumático e núcleos de válvulas-ligados a metal.

 

 

 

 

 

Em sistemas de frenagem, válvulas de controle pneumático e núcleos de válvulas com ligação metálica, espera-se que os componentes de borracha mantenham um desempenho de vedação confiável sob uma ampla gama de condições ambientais. A operação de inverno no norte da Europa pode expor os elementos de vedação a temperaturas abaixo de -30 graus, tornando o desempenho em baixas temperaturas um dos critérios de seleção de materiais mais críticos.

 

Muitos engenheiros concentram-se na dureza ou na resistência à tração ao comparar elastômeros. No entanto, para aplicações-de baixa temperatura, indicadores como temperatura de transição vítrea (Tg), TR10 e fragilidade em baixa temperatura fornecem informações muito mais significativas. Este artigo enfoca especificamente o Tg e seu significado de engenharia para aplicações de vedação.

 

 

A borracha é elástica porque suas cadeias poliméricas podem se mover livremente. À medida que a temperatura diminui, o movimento molecular diminui. Quando o material atinge a região de transição vítrea, a borracha perde gradualmente elasticidade e torna-se rígida. À medida que as temperaturas continuam a cair, o material pode tornar-se frágil o suficiente para rachar sob impacto ou deformação.

 

Para núcleos de válvulas usados ​​em sistemas pneumáticos ferroviários, essa perda de elasticidade pode reduzir diretamente a confiabilidade da vedação e aumentar os custos de manutenção. Compreender Tg é o primeiro passo para prever esse comportamento.

 

 

A temperatura de transição vítrea é a temperatura na qual a borracha muda de um estado flexível, semelhante a borracha-, para um estado rígido, semelhante a vidro-. Esta é uma propriedade fundamental do polímero que descreve a transição de nível-molecular no material.

 

• A recuperação elástica diminui significativamente.
• O desempenho da vedação por compressão se deteriora.
• O movimento dinâmico torna-se difícil.
• A resistência à fissuração é reduzida.

Material de borracha	Tg típico
NBR	-25 graus a -40 graus
HNBR	-30 graus a -45 graus
EPDM	-50 graus a -60 graus
FKM	-10 graus a -20 graus
TGE otimizado para baixa-temperatura NBR	abaixo de -60 graus

 

 

A Tg fornece informações valiosas sobre o comportamento molecular, mas não deve ser usada sozinha na avaliação do desempenho da vedação. Embora Tg indique a região de temperatura onde a rigidez aumenta drasticamente, o desempenho real da vedação depende de fatores adicionais, incluindo a capacidade de recuperação da deformação.

 

Uma Tg mais baixa geralmente significa que a borracha permanece flexível em temperaturas mais frias. No entanto, é importante notar que a formulação do composto desempenha um papel mais significativo do que apenas a família de polímeros. Através da seleção de polímeros, sistemas plastificantes otimizados e tecnologia de cura cuidadosamente controlada, os compostos premium podem atingir valores de Tg significativamente mais baixos do que as formulações convencionais.

 

 

Ao comparar compostos de borracha para aplicações em-baixas temperaturas, considere perguntar aos fornecedores:

• Qual é o valor medido de Tg do composto específico (não apenas dados genéricos do polímero)?
• Qual padrão de teste foi utilizado para determinar a Tg (DSC, DMA, etc.)?
• Como a Tg muda após o envelhecimento térmico e a exposição a fluidos?
• Qual é a correlação entre a Tg e o desempenho real da vedação na sua aplicação?

 

 

Muitos engenheiros presumem que o NBR é inadequado para temperaturas abaixo de -30 graus. Na realidade, nossa equipe de engenharia desenvolveu compostos especializados de NBR-de baixa temperatura especificamente para aplicações ferroviárias exigentes.

Nosso composto NBR premium-de baixa temperatura alcança:

• Temperatura de transição vítrea (Tg): abaixo de -60 graus
• Excelente resistência ao óleo mantida
• União confiável de borracha-a{1}}metal para aplicações de núcleo de válvula colado
• Desempenho estável por meio de ciclos repetidos de-temperatura baixa

 

Ao longo dos anos, fornecemos mais de 1 milhão de núcleos de válvulas de borracha-ligadas com metal para nossos clientes globais, sem nenhum defeito de falha de ligação. Essas características tornam os produtos TGE adequados para sistemas de frenagem ferroviária, válvulas pneumáticas, equipamentos de controle industrial e outras aplicações que exigem vedação confiável em ambientes frios.

 

 

A temperatura de transição vítrea (Tg) é uma propriedade fundamental do material que descreve a transição molecular do comportamento emborrachado para o vítreo. Embora forneça informações básicas essenciais sobre flexibilidade-em baixas temperaturas, os engenheiros não devem confiar apenas na Tg para a seleção do material de vedação. Em nosso próximo artigo desta série, examinaremos TR10 (Retração de temperatura a 10%), que se correlaciona mais diretamente com o desempenho real de recuperação de vedação.

 

 

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