Influência dos agentes de adesão na adesão borracha-metal em pneus de carga
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2026-03-31
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A adesão entre borracha e cordões metálicos é um fator determinante para o desempenho e a durabilidade de pneus de carga, especialmente em aplicações submetidas a elevadas solicitações mecânicas e térmicas. Nesse contexto, os sais de cobalto atuam como agentes de adesão fundamentais, influenciando a formação da interface borracha-metal e a estabilidade da rede elastomérica ao longo do tempo. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes sais de cobalto, com distintas estruturas químicas, tipos de ligantes e teores de Co²+, sobre as propriedades reológicas, mecânicas e de adesão de compostos de borracha natural aplicados à região da cintura metálica de pneus de carga. Foram estudados sais de cobalto baseados em neodecanoato borato de cobalto (NBC), boroacilato de cobalto (BC), neodecanoato de cobalto (NC) e estearato de cobalto (EC), em três teores distintos de Co²+, além de uma formulação padrão industrial para a cintura metálica (ECM_Padrão) e de uma formulação sem adição de cobalto (Branco). As formulações foram caracterizadas por ensaios de reometria, viscosidade Mooney, resistência a tração, dureza, densidade, dispersão, resistência ao rasgamento, peeling mass e adesão. Algumas propriedades foram avaliadas antes e após envelhecimento em estufa a 85°C por 7 dias, com o objetivo de analisar a estabilidade dos compostos sob exposição térmica. A adesão borracha-metal foi avaliada antes e após envelhecimento acelerado em câmara climática, conduzido a 85°C e 90% de umidade relativa, nos períodos de 5 e 15 dias. Os resultados mostraram que a presença dos sais de cobalto promoveu aumento da rigidez inicial dos compostos e alterações significativas no comportamento mecânico e adesivo quando comparados à formulação sem cobalto. As diferenças observadas entre os sistemas estiveram associadas principalmente à estrutura química dos sais e à polaridade dos ligantes, bem como à presença de grupos borato, que influenciam a cinética de liberação do Co²+ e a uniformidade da rede de ligações cruzadas. Após o envelhecimento térmico, verificou-se redução da capacidade de deformação e da adesão superficial em todas as formulações, embora com intensidades distintas, indicando diferentes níveis de estabilidade da interface borracha-metal conforme o tipo de sal e o teor de cobalto empregado. Os resultados indicam que a escolha do sistema de sal de cobalto exerce papel central no equilíbrio entre rigidez resistência mecânica e desempenho adesivo, tanto em condição inicial quanto após envelhecimento térmico. [resumo fornecido pelo autor]
Resumo
Adhesion between rubber and steel cords is a determining factor for the performance and durability of truck tires, particularly in applications subjected to high mechanical and thermal stresses. In this context, cobalt salts act as essential adhesion promoters, influencing the formation of the rubber- metal interface and the stability of the elastomeric network over time. Thus, the objective of this study was to evaluate the influence of different cobalt salts, with distinct chemical structures, ligand types, and Co²+ contents, on the rheological, mechanical, and adhesion properties of natural rubber compounds applied to the steel belt region of truck tires. Cobalt salts based on cobalt boron neodecanoate (NBC), cobalt boroacylate (BC), cobalt neodecanoate (NC), and cobalt stearate (EC) were investigated at three different Co²+ contents, in addition to an industrial standard formulation for the steel belt region (ECM_Standard) and a formulation without cobalt addition (Blank). The formulations were characterized through rheometry, Mooney viscosity, tensile strength, hardness, density, dispersion, tear resistance, peeling mass, and adhesion tests. Some properties were evaluated before and after aging in an oven at 85°C for 7 days in order to analyze the stability of the compounds under thermal exposure. Rubber-metal adhesion was evaluated before and after accelerated aging in a climatic chamber conducted at 85°C and 90% relative humidity for periodsof 5 and 15 days. The results showed that the presence of cobalt salts promoted an increase in the initial stiffness of the compounds and significant changes in mechanical and adhesive behaviorInfluência dos agentes de adesão na adesão borracha-metal em pneus de carga when compared to the cobalt-free formulation. The differences observed among the systems were mainly associated with the chemical structure of the salts and the polarity of the ligands, as well as the presence of borate groups, which influence the Co²+ release kinetics and the uniformity of the crosslink network. After thermal aging, a reduction in deformation capacity and surface adhesion was observed in all formulations, although with different intensities, indicating different levels of stability of the rubber-metal interface depending on the type of salt and the cobalt content employed. The results indicate that the choice of the cobalt salt system plays a central role in balancing stiffness, mechanical strength, and adhesive performance, both in the initial condition and after thermal aging. [resumo fornecido pelo autor]
Citação
da Fonseca, Alana Rodrigues