PT96720A

PT96720A - Processo e dispositivo para determinar a resistencia a abrasao de composicoes que contem negro de fumo

Info

Publication number: PT96720A
Application number: PT96720A
Authority: PT
Inventors: Chiung-Huei Shieh; John Morris Funt; George B Ouyang
Original assignee: Cabot Corp
Priority date: 1990-02-12
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-12-31
Also published as: CS32991A2; CA2035414A1; IL97149A0; BR9100563A; KR910015847A; HUT60036A; HU910442D0; JPH0587720A; ZA91856B; JP3009752B2; IE910441A1; CN1054665A

Description

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para determinar a resistência à abrasão. Mais particularmente a presente invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para determinai a resistência à abrasão de composições para a face de rolamento de ! pneus, ou de outros tipos de composições de borracha, afim de se medii a taxa de desgaste, a resistência ao desgaste e/ou a resistência à abrasão das composições sob diferentes condições de severidade de desgaste. i i

ENQUADRAMENTO GERAL DA INVENÇÃO

Os dispositivos conhecidos para determinar a resistência à abrasãc de composições para a face de rolamento de pneus ou outros tipos de composições de borracha, geralmente compreendem uma estação de ensaio, que possui uma superfície abrasiva móvel. A amostra da composição a ensaiar é encostada à superfície abrasiva móvel, a fin de se submeter à abrasão. A quantidade de material perdido pela amostra submetida à abrasão é então determinada para se prever a taxa de desgaste, a resistência ao desgaste e/ou a resistência à abrasãc da composição para a face de rolamento de pneus em condições reais de desgaste do pneu, ou outras condições para determinar a resistência à abrasão. ( t

Um problema que surge com alguns dispositivos conhecidos para determinar a resistência à abrasão, é que eles compreendem apenas uma estação de ensaio e, por conseguinte, exigem, frequentemente, muito tempo para ensaiar uma composição.

Além disso, a variabilidade do ensaio inerente a uma única estação de ensaio, não pode habitualmente ser considerada. Como resultado, os dados respeitantes à abrasão obtidos com estes dispositivos não fornecem frequentemente uma base rigorosa para prever as carac-terísticas reais de desgaste das composições para a face de rolamento do pneu.

Um outro problema que surge com alguns dispositivos conhecidos para determinação da resistência à abrasão é que o estado da superfície da interface entre a pedra de esmeril e a amostra da composição a ensaiar não é convenientemente controlada.

Por exemplo, com as composições para a face de rolamentos de pneus forma-se, muitas vezes, uma camada oleosa de material de borracha degradada na superfície de contacto da pedra de esmeril. A camada de óleo reduz o grau de abrasão proporcionado pela pedra de esmeril. Como resultado, este dispositivo fornecerá provavelmente dados de resistência à abrasão inexactos para a previsão da taxa de desgaste da composição.

Um outro problema que surge com os dispositivos e os processos conhecidos para determinar a resistência à abrasão é que se obtêm dados de resistência à abrasão adequados para se prever o desgaste da face de rolamento a um determinado nível, ou a um nível médio, de severidade de abrasão. Contudo, para algumas composições da face de rolamento de pneus, as características relativas do desgaste da face de rolamento, podem variar muito, em diferentes níveis de severidade de abrasão.

Por exemplo, algumas composições para a face de rolamento de pneus demonstraram possuir elevadas capacidades de resistência ao desgaste da face de rolamento, a baixos níveis de severidade de abrasão, enquanto demonstraram capacidades muito reduzidas de resistência ao desgaste da face de rolamento a níveis elevados de severidade de abrasão.

Como resultado, os dispositivos conhecidos para determinar a resistência à abrasão, que submetem a amostra à abrasão apenas a um nível ou a um nível médio, de severidade da abrasão, fornecem, frequentemente, dados de abrasão erróneos.

Por exemplo, se um dispositivo deste tipo for usado para ensaiar uma composição para a face de rolamento de pneus, com um nível baixo de severidade de abrasão, ele pode apresentar uma comportamento excelente da face de rolamento, embora na verdade, a elevados níveis -) ^ // Λ ΐ / ί

// ji .y *?. · ,/C" Ο V.··· -· 6 de severidade da abrasão a mesma composição possa apresentar um comportamento da face de rolamento. Se essa composição para a face de rolamento dos pneus fosse então usada para fabricar um pneu e este fosse submetido a uma elevada severidade de abrasão, tal como o comportamento de um pneu do carro, o pneu apresentaria provavelmente, uma elevada taxa de desgaste e/ou revelaria uma forma de desgaste irregular.

Um problema que surge com as composições para a face de rolamento de pneus, que apresentam características de taxa de desgaste muito diferentes para níveis diferentes de severidade de abrasão, é que os pneus fabricados a partir destas composições apresentam frequentemente formas de desgaste irregular. Foi determinado que o desgaste irregular é muitas vezes causado pela distribuição desigual da pressão na face de rolamento do pneu. Se a composição para a face de rolamento do pneu apresentar uma baixa resistência à abrasão para elevados níveis de severidade da abrasão, então as áreas do pneu submetidas a níveis mais elevados de severidade ou de pressão, desgastar-se-ão mais rapidamente do que as outras áreas do pneu. Assim, estes pneus apresentam frequentemente formas de desgaste irregular que diminuem substancialmente o tempo de duração do pneu.

Por conseguinte, é essencial poder-se ensaiar as características de abrasão de algumas composições para a face de rolamento de pneus, tanto com elevados níveis de severidade da abrasão como com baixos /

níveis de severidade da abrasão. Como os processos e dispositivos conhecidos não foram usados para realizar esta função, estas composições são geralmente ensaiadas por meio de ensaios reais com pneus em veículos em serviço sob condições não só de elevadas severidade da abrasão como também de baixa severidade da abrasão. 0 que significa um processo muito moroso e dispendioso. É, por conseguinte um dos objectos da presente invenção, resolver os problemas e inconvenientes dos processos e dispositivos conhecidos para determinar a resistência à abrasão. i

SUMÁRIO DA INVENÇÃO i A presente invenção refere-se a um dispositivo para determinar a resistência á abrasão de composições que contêm negro de fumo. 0 dispositivo compreende uma estrutura, um motor e uma pluralidade de estações de ensaio suportadas pela estrutura. Cada estação de ensaio inclue uma pedra de esmeril acoplada ao motor e accionada em rotação pelo mesmo. Cada estação de ensaio inclui também uma roda com as amostras, que é também acoplada ao motor e accionada rotativamente pelo mesmo. Cada roda com as amostras inclui uma composição que contém negro de fumo para ser submetida á abrasão, e é encaixável na pedra de esmeril, a fim de submeter à abrasão a composição que contém negro de fumo de encontro à pedra de esmeril. Cada estação de ensaio inclui ainda uma roda de transferência de pó encaixável na roda com as

8 amostras, e uma peça de giz encaixável na roda de transferência do pó. A peça de giz transfere o pó de giz para a roda de transferência do pó. A roda de transferência do pó transfere, por sua vez, o pó do giz para a roda com as amostras, a fim de polvilhar a interface entre as rodas com as amostras e a pedra de esmeril. Numa primeira roda dentada é acoplada ao motor, às rodas com as amostras e às pedras de esmeril. A primeira roda dentada é escolhida de modo a fixar a velocidade das rodas com as amostras, relativamente à velocidade das pedras de esmeril, e, por conseguinte, estabelecer o grau de abrasão das rodas com as amostras, pelas pedras de esmeril.

No dispositivo da presente invenção, cada estação de ensaio inclui ainda um primeiro peso acoplado à roda com as amostras. 0 primeiro peso é escolhido para regular a força da roda com as amostras de encontro à pedra de esmeril, e assim, controlar o grau da abrasão da roda com as amostras pela pedra de esmeril. Cada estação de ensaio inclui ainda um elemento elástico acoplado à roda de transferência de pó. O elemento elástico é colocado entre a roda de transferência de pó e a roda com as amostras. A peça de giz transfere o pó do giz para o elemento elástico que, por sua vez, transfere o pó de giz para a roda com as amostras.

No dispositivo da presente invenção, cada estação de ensaio inclui ainda uma segundo peso acoplado à roda de transferência de pó. O 9 segundo peso é escolhido para controlar a força da roda de transferência de pó e, por conseguinte, do elemento elástico, contra à roda com as amostras, a fim de controlar a quantidade de pó de giz aplicada à roda com as amostras. A peça de giz é feita a partir de uma mistura que inclui hidróxido de magnésio, gesso e água.

No dispositivo da presente invenção um primeiro veio é acoplado à primeira roda dentada, do motor e às rodas com as amostras. 0 primeiro veio é accionado em rotação pelo motor a fim de accionar em rotação as rodas com as amostras. Num segundo veio é acoplado à primeira roda dentada, ao motor e às pedras de esmeril, de modo a accionar em rotação as pedras de esmeril. A primeira roda dentada é escolhida para controlar a velocidade do primeiro veio relativamente à velocidade do segundo veio e, por conseguinte, controlar a velocidade das rodas com amostras relativamente à velocidade das pedras de esmeril. 0 dispositivo da presente invenção compreende ainda uma segunda roda dentada acoplada do primeiro veio e à primeira roda dentada. 0 primeiro veio acciona a segunda roda dentada, e a segunda roda dentada, acciona, por sua vez, a primeira roda dentada. Uma terceira roda dentada é acoplada ao segundo veio e à primeira roda dentada. A primeira roda dentada acciona a terceira roda dentada, e a terceira roda dentada acciona, por sua vez, o segundo veio.

As velocidades relativas do primeiro e segundo veios e, por conseguinte, as velocidades relativas das rodas com as amostras e da 10 Λ /f? '//ή pedra de esmeril, são respectivamente controladas, pela escolha do tamanho da primeira roda dentada. O primeiro veio e o segundo veio, e, por conseguinte, as rodas com as amostras e as pedras de esmeril respectivamente, são accionadas em rotação em sentidos opostos. A presente invenção refere-se também a um processo para submeter à abrasão as composições para a face de rolamento de pneus. O processo da presente invenção compreende as operações de pesagem, pelo menos, de duas rodas com as amostras, em que cada roda com as amostras inclui uma composição para a face de rolamento de pneus. Cada roda com as amostras é submetida à abrasão, mediante encosto rotativo com uma respectiva pedra de esmeril, em que as velocidades relativas das rodas com as amostras e das pedras de esmeril definem um primeiro valor de escorregamento. O peso de cada roda com as amostras é, então, avaliado, para determinar a perda de peso da composição para a face de rolamento de pneus, submetido ao primeiro valor de escorregamento. As rodas com as amostras são, então, submetidas à abrasão, mediante encosto rotativo de cada roda com as amostras com a respectiva pedra de esmeril, submetido a um segundo valor de escorregamento. Cada roda com as amostras é, então, pesada, de modo a determinar a perda de peso da composição para a face de rolamento submetida ao segundo valor de escorregamento. As rodas com as amostras são então submetidas à abrasão, mediante encosto rotativo de cada roda com as amostras com uma respectiva pedra de esmeril utilizando um terceiro valor de escorregamento. 11

Cada roda com as amostras, é assim pesada, de modo a determinar a perda de peso, da composição para a face de rolamento de pneus, submetida ao terceiro valor de escorregamento· De acordo com o processo da presente invenção, cada valor de escorregamento baseia-se na diferença entre a velocidade das rodas com as amostras e a velocidade das pedras de esmeril, dividida pela velocidade das rodas com as amostras. 0 primeiro valor de escorregamento está compreendido no intervalo entre 5 e 9%; o segundo valor de escorregamento está compreendido no intervalo entre 9 e 17%; e o terceiro valor de escorregamento está compreendido no intervalo entre 17 e 30%. Preferivelmente, o primeiro valor de escorregamento é de cerca de 7%, o segundo valor de escorregamento é de cerca de 13%; e o terceiro valor de escorregamento é de cerca de 21%. A presente invenção refere-se também a um processo para determinar a resistência à abrasão de composições que contêm negro de fumo. O processo inclui as operações que consistem em se pesar cada elemento de uma pluralidade de elementos com as amostras individuais da composição a ensaiar, em que uma superfície exterior de cada elemento com uma amostra a ensaiar é feita de uma composição que contém negro de fumo.

Cada elemento com a amostra a ensaiar é submetido à abrasão mediante encosto rotativo com um respectivo elemento abrasivo. A velocidade dos elementos com a amostra, em relação à velocidade dos elementos abrasivos, define um primeiro valor de escorregamento. Os elementos

12 com a amostra a ensaiar são, então, submetidos à abrasão mediante encosto rotativo, pelo menos, com um outro elemento abrasivo, utilizando o primeiro valor de escorregamento. É então determinada a perda de peso da composição que contém negro de fumo, em cada elemento com a amostra a ensaiar. Submetido ao primeiro valor do escorregamento.

Os elementos com a amostra a ensaiar são, então, submetidos à abrasão, mediante contacto rotativo, com os respectivos elementos abrasivos, utilizando o segundo valor do escorregamento. Cada elemento com a amostra a ensaiar é então submetido à abrasão mediante contacto rotativo, pelo menos com um outro elemento abrasivo, utilizando o segundo valor de escorregamento. É então determinada a perda de peso da composição que contém negro de fumo, em cada elemento com a amostra a ensaiar, submetida ao segundo valor do escorregamento.

J

No processo da presente invenção, cada elemento com a amostra a ensaiar é rodado um número total de rotações, compreendido no intervalo entre 10000 a 20000 rotações com cada elemento abrasivo. Os elementos com a amostra são também postos a rodar a um número de rotações compreendido entre cerca de 800 e 900 RPM com cada elemento abrasivo. A temperatura ambiente dos elementos com as amostras e dos elementos abrasivos é controlada, de forma a controlar o grau de abrasão dos elementos com as amostras a ensaiar pelos elementos abrasivos. A temperatura ambiente é preferivelmente mantida de modo a ficar compreendida no intervalo entre 40°C e 55°C. 13 É então calculada a perda de volume por unidade de cada elemento com a amostra, utilizando cada valor do escorregamento. A perda de volume, baseia-se na perda de peso determinada, de cada elemento com a amostra a ensaiar, e na densidade da composição que contém negro de fumo.

Uma vantagem do processo e dispositivo da presente invenção é que qualquer variabilidade inerente nas características de abrasão dos elementos abrasivos individuais é minimizada submetendo à abrasão cada roda ou elemento com as amostras de encontro a vários elementos abrasivos. Uma outra vantagem da presente invenção é que as rodas ou os elementos com as amostras podem ser submetidos à abrasão com diferentes valores do escorregamento, e deste modo, com diferentes níveis de severidade de abrasão. Por conseguinte, o grau de resistência ao desgaste irregular de uma composição de borracha, para a face de rolamento de um pneu pode ser avaliado com base nos pesos determinados das rodas com as amostras depois da abrasão a cada valor do escorregamento. Por outro lado, os processos e dispositivos conhecidos para determinar a resistência à abrasão, que geralmente, submetem à abrasão a um nível, ou a um nível médio de severidade da abrasão, não podem, normalmente, ser utilizados para determinar exactamente a resistência ao desgaste irregular.

Uma outra vantagem da presente invenção, é que as peças de giz e as rodas de transferência de pó aplicam finas películas de pó de giz nas interfaces entre as respectivas rodas com as amostras e as pedras de

14 esmeril. Consequentemente, o pó de giz evita que se desenvolva uma camada oleosa de material de borracha degradado na interface entre cada roda com a amostra e as respectivas pedras de esmeril. Numa camada oleosa reduzirá o grau de abrasão de uma roda com amostra, com um dado valor do escorregamento, e assim, origina que o dispositivo forneça dados de abrasão inexactos. Outras vantagens da presente invenção tornar-se-ão evidentes, tendo em consideração a descrição pormenorizada que se segue e os desenhos relacionados com ela.

J

Breve Descrição dos Desenhos: A Figura 1 representa uma vista em alçado parcial de um dispositivo, para determinar a resistência à abrasão, que constitui uma forma de realização da presente invenção. A Figura 2 representa uma vista lateral, ampliada de uma estação de ensaio do dispositivo da Figura 1, tomada ao longo da linha A-A. A Figura 3 representa uma vista lateral parcial, em corte do dispositivo da Figura 1. A Figura 4 representa uma vista em alçado ampliada, do módulo de accionamento do dispositivo da Figura 1. A Figura 5 representa uma vista em planta parcial, do módulo de accionamento da Figura 4. •ί G ^

! i / / JA

Ir .A-iiÍ/jU·· -15 A Figura 6 representa uma vista lateral do módulo de accionamento da Figura 4. A Figura 7 representa uma ilustração esquemática parcial do dispositivo da Figura 1, em que se observa a ordem de abrasão das várias rodas com as amostras, de acordo com a presente invenção.

Descrição Pormenorizada

Na Figura 1 um dispositivo para determinar a resistência à abrasão, de acordo com a forma de realização da presente invenção está indicado genericamente, pelo número de referência 10. O dispositivo (10) compreende uma caixa (12) e doze estações de ensaio (14) (estando representados apenas 6), colocados topo a topo dentro da caixa (12) .

O dispositivo (10) tem, por conseguinte um banco direito e um banco esquerdo de estações de ensaio (14), incluindo cada banco seis estações de ensaio. O dispositivo (10) compreende ainda um módulo de accionamento (16) colocado, aproximadamente, no meio da caixa (12), de modo a accionar as estações de ensaio (14), como será descrito ainda posteriormente. Cada grupo de duas estações de ensaio (14) estão colocadas dentro de uma estrutura de ensaio (18), que tem geralmente, a forma de um U, como está representado na Figura 1. Na Figura 2 está representa uma estação típica de ensaio (14), ainda commais pormenor. A estação de ensaio (14) compreende uma pedra de esmeril (20) que é enchavetada num veio de accionamento das pedras de esmeril (22). O

veio de accionamento das pedras de esmeril (22) está assente num chumaceiro, na extremidade da frente da estrutura de ensaio (18). A pedra de esmeril (20) é embotada pelo condicionamento com rodas de nylon, a fim de remover quaisquer projecçSes cortantes da sua superfície periférica ou de abrasão.

Ao embotar a pedra de esmeril (20), evita-se a abrasão por corte, a qual afectaria, de modo desfavorável os ensaios de abrasão realizados com o dispositivo (10). i

Como está representado a tracejado na figura 2, a estação de ensaio (14) compreende ainda uma roda com amostras (24), a qual está enchavetada a um primeiro veio de accionamento da roda com a amostra, imediatamente acima da pedra de esmeril (20). A roda com a amostra (24) compreende um núcleo em aço (25) (representado a tracejado) e uma camada do material da amostra, moldado por compressão sob o núcleo de aço. O material com amostra é, por exemplo, uma composição para a face de rolamento de pneus que contenha negro de fumo. Tipicamente, a camada de material da amostra tem uma espessura da ordem de, aproximadamente 13 a 25 mm. A roda com a amostra (24) é moldada cortando uma tira da composição, para a face de rolamento do pneu e envolvendo a tira em torno do núcleo de aço (25) . A tira é então moldada por compressão no núcleo de aço (25), sob aquecimento e pressão, dentro de um molde adequado, de um modo conhecido para os peritos na matéria. »

ο

Λ 17

Como está representado na Figura 2, o veio de accionamento da roda com a amostra (26) está assente na chumaceira, na extremidade livre de uma estrutura da roda com a amostra (27) . A estrutura da roda com a amostra (27) está por sua vez assente, numa das extremidades, na estrutura (18), em torno de um segundo veio de accionamento da roda com a amostra (28). 0 segundo veio de accionamento da roda com a amostra (28) está assente em chumaceira na extremidade superior e posterior da estrutura (18). A estrutura da roda com a amostra (27) é por conseguinte, articulada em torno do segundo veio de accionamento da roda com a amostra (28) , de modo a deslocar a roda com a amostra (24) para encosto e para fora do contacto com a pedra de esmeril. A força normal da roda com a amostra (24) contra a pedra de esmeril (20) é controlada por um contrapeso (29) . O contrapeso (29) está suspenso da extremidade livre da estrutura da roda com a amostra (27) por meio de uma corda (30), como está representado na Figura 2.

Assim, o grau de abrasão conferido pela pedra de esmeril (20) contra a roda com a amostra (24) pode ser parcialmente ajustado ajustando--se o peso do contra-peso (29). A estação de ensaio (14) compreende ainda uma primeira roda dentada (31) , que é enchavetada no primeiro veio de accionamento da roda com a amostra (26) , adjacente à roda com a amostra (24) . Numa segunda roda dentada (32) é enchavetada no segundo veio de accionamento da roda com a amostra (28) e está alinhada com a primeira roda dentada (31) .

Uma correia de accionamento da roda com a amostra (34) é colocada sobre a primeira roda dentada (31) e a segunda roda dentada (32) , a fim de accionar as rodas dentadas e, por conseguinte, accionar a roda com a amostra (24).

Como está representado na Figura 1, o segundo veio de accionamento da roda com a amostra (28) é acoplado ao módulo de accionamento (16) e assim acciona a roda com a amostra (24), como será descrito posteriormente. A estação de ensaio (14) compreende ainda uma estrutura de roda com pó (36) , fixada numa das extremidades à estrutura da roda com a amostra (27) por meio de um suporte de rolamento (38). Uma roda de transferência de pó (40) está assente em chumaceira na extremidade livre da estrutura da roda com pó (36) por meio de um suporte de rolamento (42), e como está representado na Figura 2, pode encostar à roda com a amostra (24). A estrutura da roda com o pó (30), por conseguinte, é articulada em torno do suporte de rolamento (38) de modo a deslocar a roda de transferência de pó (40) para encosto e para afastamento com a roda com a amostra (24). A estação de ensaio (14) compreende ainda um braço da peça de giz (44), que é colocado de forma a poder rodar sobre uma extremidade da estrutura da roda com a amostra (27), adjacente à estrutura da roda com o pó (36) . Uma peça de giz (46) é montada na extremidade livre Λ /ί ί) ί/ 19 do braço da peça de giz (44) por meio de um suporte (47). Como está representado na Figura 2, a extremidade livre da peça de giz (46) mantém-se em contacto com a roda de transferência de pó (40), sob o peso da peça de giz (46) e do braço da peça de giz (44). O suporte (47) é fixo sobre a peça de giz (46) e é apertado por meio de um parafuso (48), de maneira a segurar a peça de giz em posição. A peça de giz (46) é feita, preferivelmente, a partir de uma mistura de hidróxido de magnésio, gesso e água desmineralizada, e está preparada para transferir uma película do pó de giz para a roda de transferência de pó (40). várias peças de giz podem ser feitas, por exemplo, misturando cerca de 170 gramas (g) de gesso, 80 g de hidróxido de magnésio, e 150 g de água desmineralizada. A mistura é então vasada para um molde e deixa-se endurecer durante cerca de uma hora. O giz é então retirado do molde e aquecido a cerca de 100° C durante um dia. Depois de aquecido, o giz é então cortado empeças individuais de giz (46) . A roda de transferência de pó (40) compreende um núcleo de borracha (50) e uma camada exterior de espuma (52) , que é preferivelmente uma espuma de poliuretano. Numa fita de borracha (54), que tem aproximadamente a mesma largura que o núcleo de borracha (50), é ajustada em volta da camada exterior de espuma (52) . A fita de borracha (54) é mantida, então, em contacto tanto com as rodas c/ as amostras

(24) e com a extremidade inferior da peça de giz (46) a fita de borracha (54) recebe o pó de giz da peça de giz (46) e, por sua vez, transfere o pó de giz para a superfície exterior da roda com a amostra (24). O pó de giz é utilizado para controlar o estado da superfície da interface entre a roda com a amostra (24) e a pedra de esmeril (20) . Se a polvilhação não for suficiente formar-se-á na superfície i abrasiva da pedra de esmeril uma camada oleosa de material da amostra degradado, e assim reduz-se a taxa de abrasão da roda com a amostra (24). Contudo, se houver demasiado pó de giz, o pó pode impedir o contacto efectivo entre a roda com a amostra (24) e a pedra de esmeril (20) e diminue também a taxa de abrasão da roda com a amostra (24). Por conseguinte, o pau de giz (46) é preferivelmente encostado levemente à fita de borracha (54) de modo a manter uma película fina de pó de giz entre a roda com a amostra (24) e a pedra de esmeril (20) . A força exercida pela roda de transferência de pó (40) contra a roda com a amostra (24) é controlada por um contrapeso (56), como está representado na Figura 2. O contrapeso (56) é ligado á roda de transferência de pó por uma corda (58) . A corda (58) é colocada sobre um primeiro tambor (60) e um segundo tambor (62) , sendo ambos apoiados na caixa (12) por cima da estrutura (18). O dispositivo (10) compreende ainda vários aquecedores, como estão tipicamente representados em 64 na Figura 1. Os aquecedores (64) são preferivelmente aquecedores eléctricos e são colocados dentro da caixa (12), a fim de aquecer o interior da caixa.

21

Termopares, que estão representados tipicamente como (65), são também montados dentro da caixa (12). Os termopares (65) são acoplados aos aquecedores (64) por fios (66) , de forma a controlar o funcionamento dos aquecedores, e assegurar assim a temperatura desejada dentro da caixa (12) . Uma vez que a taxa relativa de desgaste pode variar com as temperaturas dos pneus em movimento, a temperatura dentro da caixa í (12) pode ser controlada (conjuntamente com os pesos dos contra pesos (29) de maneira a afectar o grau de abrasão das pedras de esmeril (20), contra as rodas com as amostras (24).

Passando às Figuras 4 até 6, o módulo de accionamento (16) do dispositivo (10) está representado com mais pormenor, o módulo de accionamento (16) compreende uma estrutura do módulo de accionamento (68) , que tem geralmente a forma de um U, como está representado na Figura 4.

Um primeiro veio de accionamento (70) está assente por meio dos apoios de rolamentos (71) nas extremidades superior e posterior da estrutura do módulo de accionamento (68). Um segundo veio de accionamento (72) está assente por chumaceiras, na parte da frente da estrutura do módulo de accionamento (68) , por baixo do primeiro veio de accionamento (70), por meio dos apoios de rolamentos (73). Um tambor (74) é enchavetado ao primeiro veio de accionamento (70) entre a estrutura do módulo de accionamento (68) e a estação de ensaio adjacente (14). uma correia de accionamento (76) é colocado sobre o »

22 tambor (74) e é accionada por meio de um motor eléctrico (77), de maneira a accionar o primeiro veio de accionamento (70).Como está representado na Figura 1, o primeiro veio de accionamento (70) é acoplado ao segundo veio de accionamento da roda com a amostra (28), a fim de accionar as rodas com as amostras (24). O módulo de accionamento (16) compreende ainda uma primeira roda dentada (78) enchavetada no primeiro veio de accionamento (70), como está representado na Figura 5. Uma estrutura de rodas dentadas (80) está assente por chumaceiras em torno do primeiro veio de accionamento (70) , adjacente à primeira roda dentada (78) , por meio dos rolamentos (82) e (84). O conjunto de rodas dentadas (80) estende-se exteriormente a partir do veio de accionamento (70), em direcção à extremidade da frente da estrutura (68), como está representado na Figura 6, e é articulada em torno do veio de accionamento (70) . O módulo de accionamento (16) compreende ainda um segundo veio de roda dentada (86), que está afastada, para dentro, do veio de accionamento (70), e está assente em chumaceiras na estrutura de rodas dentadas (80), pelos apoios de rolamentos (87), como está representado na Figura 5. Uma segunda roda dentada (88) é enchavetada na extremidade livre do segundo veio da roda dentada (86), e é dimensionada para engrenar com a primeira roda dentada (78). O módulo de accionamento (16) compreende ainda um terceiro veio de roda dentada (90), afastado mas adjacente ao segundo veio da roda

dentada (86) e assente por chumaceira na extremidade livre do conjunto de rodas dentadas (80), como está representado nas Figuras 4 e 6. Uma terceira roda dentada (92) está enchavetada na extremidade livre do terceiro veio da roda dentada (90) e está colocado e dimensionado para engrenar com a segunda roda dentada (88), como está representado na Figura 6. Uma quarta roda dentada (94) está enchavetada na extremidade livre do terceiro veio da roda dentada (90) e está afastada da terceira roda dentada (92) , como está representado na Figura 4. Uma porca da roda dentada (96) está enroscada na extremidade livre do veio da roda dentada (90), a fim de fixar a quarta roda dentada (94) sobre o veio. Como está representado na Figura 4, a superfície exterior da porca da roda dentada (96) é serrilhada, de forma a que a porca da roda dentada possa ser enroscada manualmente no veio (90) . A quarta roda dentada (94), pode assim ser facilmente retirada do veio da roda dentada (90) e substituída por uma roda dentada de tamanho diferente, da maneira a alterar a relação de transmissão entre o primeiro veio de accionamento (70) e o segundo veio de accionamento (72), como será descrito posteriormente. O módulo de accionamento (16) compreende ainda uma quinta roda dentada (98) enchavetada no segundo veio de accionamento (72) e colocada imediatamente abaixo da quarta roda dentada (94). Como está representado nas Figuras 4 e 6, a quinta roda dentada (98) está dimensionada e colocada para engrenar como a quarta roda dentada (94). A quinta roda dentada (98) é assim accionada pela quarta roda dentada 23 dentada (86) e assente por chumaceira na extremidade livre do conjunto de rodas dentadas (80), como está representado nas Figuras 4 e 6. Uma terceira roda dentada (92) está enchavetada na extremidade livre do terceiro veio da roda dentada (90) e está colocado e dimensionado para engrenar com a segunda roda dentada (88), como está representado na Figura 6. Uma quarta roda dentada (94) está enchavetada na extremidade livre do terceiro veio da roda dentada (90) e está afastada da terceira roda dentada (92), como está representado na Figura 4. Uma porca da roda dentada (96) está enroscada na extremidade livre do veio da roda dentada (90), a fim de fixar a quarta roda dentada (94) sobre o veio. Como está representado na Figura 4, a superfície exterior da porca da roda dentada (96) é serrilhada, de forma a que a porca da roda dentada possa ser enroscada manualmente no veio (90) . A quarta roda dentada (94), pode assim ser facilmente retirada do veio da roda dentada (90) e substituída por uma roda dentada de tamanho diferente, da maneira a alterar a relação de transmissão entre o primeiro veio de accionamento (70) e o segundo veio de accionamento (72), como será descrito posteriormente. O módulo de accionamento (16) compreende ainda uma quinta roda dentada (98) enchavetada no segundo veio de accionamento (72) e colocada imediatamente abaixo da quarta roda dentada (94). Como está representado nas Figuras 4 e 6, a quinta roda dentada (98) está dimensionada e colocada para engrenar como a quarta roda dentada (94) . A quinta roda dentada (98) é assim accionada pela quarta roda dentada

(94), para accionar o segundo veio de accionamento (72). 0 segundo veio de accionamento (72) é, por sua vez, acoplado ao veio do accionamento das pedras de esmeril (22), como está representado na Figura 1, a fim de accionar as pedras de esmeril (20) das estações de ensaio (14) .

Numa chapa de retenção (100) é colocada na extremidade anterior da estrutura do módulo de accionamento (68) e estende-se para cima adjacentemente à extremidade livre do conjunto de rodas dentadas (80) . A chapa de retenção (100) define uma pluralidade de orifícios redondos (102), que se estendem na sua superfície, como está representado na Figura 4. O conjunto das rodas dentadas (80) define também um oríficio na sua extremidade livre (104) (representado <l tracejado) , que tem um diâmetro dimensionado aproximadamente com o mesmo tamanho que do diâmetro de cada orifício (102). Como está representado na Figura 6, o módulo de accionamento (16) compreende ainda um perno de retenção (106), que está dimensionado para se ajustar através de qualquer dos orifícios (102) e do orifício (104] do conjunto de rodas dentadas (80) . O perno de retenção (106) é preso à placa de retenção (100) por meio de uma corda (108) . O conjunto dei rodas dentadas (80) é assim bloqueado relativamente à chapa dei retenção, por meio de inserção do perno de retenção (106), através de um dos orifícios (102) e dentro do orifício (104). A relação de transmissão entre o primeiro veio de accionamento (70) e o segundo veio de accionamento (72) e, por conseguinte, a relação

25 da velocidade das rodas com as amostras (24) para a velocidade das pedras de esmeril (20) é controlável, utilizando-se engrenagens de tamanho diferente para a quarta roda dentada (94). A quarta roda dentada (94) é substituída retirando-se a porca da roda dentada e: deslocando-se o conjunto de rodas dentadas (80) para cima rodando em torno do veio de accionamento (70) . A quarta roda dentada (94) é assim afastada do encosto com a quinta roda dentada (98) . A quarta rode dentada (94) é então puxada para fora do veio (90) e é substituídcL por uma nova roda dentada (94) , que é fixada na extremidade do veio (90) pela porca de roda dentada (96).

Logo que a nova quarta roda dentada (94) seja, baixada para encosto com a quarta roda dentada (98), o conjunto de rodas dentadas (80) é fixado em posição pela inserção do perno (106) através do orifício adequado (102) . O orifício (102), por sua vez, orienta a extremidade livre do perno (106) para dentro do orifício (104) do conjunto de rodas dentadas.

Como está representado na Figura 5, o módulo de accionamento (16) compreende também um primeiro disco (110) enchavetado no primeiro veio de accionamento (70), adjacentemente à haste esquerda dc. estrutura do módulo de accionamento (68).

Um primeiro sensor óptico (112) é colocado na estrutura do módulo de accionamento (68) adjacente ao primeiro disco (110). O sensor óptico 26 (112) detecta a velocidade de rotação e conta as rotações do primeiro disco (110) e do primeiro veio de accionamento (70) e, por conseguinte, das rodas comas amostras (24) . O primeiro sensor óptico (112) emite sinais de saída para um primeiro indicador digital (114), representado na figura 1, que mostra a velocidade e o número de; rotações das rodas com as amostras (24). O módulo de accionamento (16) compreende ainda um segundo disco (116) enchavetado no segundo veio de accionamento (72), adjacentemente à haste esquerda da estrutura do módulo de accionamento (68) . Um segundo sensor óptico (118) está montado na estrutura do módulo de accionamento (68), adjacentemente ao segundo disco (116). O segundo sensor óptico (118) detecta a velocidade de rotação e conta ao rotações do segundo disco (116) e do segundo veio de accionamento (72) e, por conseguinte, das pedras de esmeril (20) . O segundo sensor (118) emite sinais de saída para um indicador digital (120), representado na Figura 1, que mostra a velocidade e o número de rotações das pedras de esmeril (20). Quando o dispositivo (10) está em funcionamento, o módulo de accionamento (16) acciona as pedras de esmeril (20) e ao rodas com as amostras (24) das estações de ensaio (14).

As rodas com as amostras são assim, submetidas a abrasão de encontre' às respectivas pedras de esmeril a fim de proporcionar dados dei abrasão para a composição das rodas com as amostras. Quando o motor eléctrico (77) começar a funcionar, o tambor (74) do módulo dei accionamento (16) acciona o primeiro veio de accionamento (70) . O primeiro veio de accionamento (70) acciona o segundo veio dei accionamento das rodas comas amostras (28), que, por sua vez, acciona a segunda roda dentada (32) de cada estação de ensaio (14). CadcL segunda roda dentada (32), por conseguinte faz rodar a respectiva correia de accionamento da roda com a amostra (34), que por sua vez, faz rodar a primeira roda dentada (31) e acciona a respectiva roda com a amostra (24). O motor eléctrico (77) também faz rodar as pedras de esmeril (20), ao accionar o primeiro veio de accionamento (70), que acciona a primeira roda dentada (78). A primeira roda dentada (78) acciona a segunda roda dentada (88), que por sua vez, acciona a terceira roda dentada (92) e a quarta roda dentada (94). A quarta roda dentada (94) acciona a quinta roda dentada (98), que, por sua vez, acciona o segunde» veio de accionamento (72) . O veio de accionamento (72) é acoplado ao veio de accionamento da pedra de esmeril (22), que por sua vez accionó. em rotação as pedras de esmeril (20) das estações de ensaio (14) . Como está indicado pela seta representada na Figura 2, as rodas com as amostras (24) e as pedras de esmeril (20) são accionadas em rotação em sentidos opostos.

Visto que todas as rodas com as amostras (24) são accionadas por meie do primeiro veio de accionamento (70), todas as rodas com as amostras são accionadas à mesma velocidade de rotação. Do mesmo modo, viste ο /'

28 que as pedras de esmeril (20) são todas accionadas por meio do segundo veio de accionamento (72), todas as pedras de esmeril são accionadas à mesma velocidade de rotação. A taxa de abrasão de cada roda com a amostra (24) em cada estação do ensaio (14) , é fixada controlando a relação de velocidade linear (otl tangencial) das rodas com as amostras (24) para a velocidade linear (ou tangencial) das pedras de esmeril (20), a qual é referida como o valor do escorregamento (S). O valor do escorregamento define-so da seguinte maneira: (1) S= [Vs-V6] * 100 (%) V. em que vs representa a velocidade linear das superfícies submetidas à abrasão das rodas com as amostras (24); e

Vg representa a velocidade linear das superfícies abrasivas das pedras de esmeril (20). O valor do escorregamento (S) é controlado seleccionando-se uma engrenagem de tamanho adequado para a quarta roda dentada (94). Preferivelmente, o dispositivo (10) pode ser utilizado com um certo número de quartas rodas dentadas de diferentes tamanhos (94), para que o valor do escorregamento (S) e por conseguinte, a taxa de abrasão 29 possam ser fixados em pequenos incrementos que se desenvolvem dentro do intervalo de cerca de -30% a 30% do escorregamento.

Num ensaio típico para determinar a resistência à abrasão, de acordo com a presente invenção, as rodas comas amostras (24) são submetidas à abrasão com vários valores do escorregamento (S) , de modo a fornecerem dados de abrasão de acordo com diferentes graus de severidade de abrasão. Preferivelmente são submetidas à abrasão pelo menos duas a cinco rodas com amostras (24) para cada composição de j ensaio. Contudo, o dispositivo (10) pode submeter à abrasão uma roda

I ! com a amostra (24) em cada estação de ensaio (14) e, por conseguinte até doze rodas com as amostras de cada vez. Consequentemente, várias composições diferentes podem ser submetidas à abrasão no dispositivo (10), simultaneamente. O número de rodas com as amostras (24) submetidas à abrasão para uma dada composição depende da discriminação necessária entre as composições. Por exemplo, se forem submetidas a ensaio duas rodas con amostras, o desvio da média é geralmente cerca de 3-5%; ao passo que se forem submetidas a ensaio cinco rodas com amostras, o desvio da média é geralmente da ordem de cerca de 2-3%. O diâmetro e o peso de cada roda com amostras (24) são determinadas no início de cada ensaio de resistência à abrasão e após a rotação para cada valor específico do escorregamento, a fim de se determinar

a perda de volume devida à abrasão. Preferivelmente usa-se uma balança electrónica exacta a cerca 0,1 mg, para pesar as rodas com as amostras (24) . A perda de peso determinada é corrigida quanto à perda de peso por evaporação ocorrida durante o ensaio. A correcção devida à perda de peso por evaporação é determinada a partir da variação de peso de uma roda com a amostra (24) padrão feita com uma composição analisada, a qual é mantida dentro da caixa (12), mas não é submetida à abrasão como será descrito posteriormente. Os diâmetros das rodas com as amostras são determinados preferivelmente com um micrómetro laser, tal como o micrómetro laser Zygo, modelo ns 1201 B, fabricado pela Zygo Co. de Middlefield, Connecticut. Fazem-se três medições substancialmente em intervalos iguais, ao longo do perímetro de cada rolo, e a medição usada é a média das três medições feitas. A perda de volume média por unidade de percurso (cc/cm) , ou taxa de desgaste (w) dos rolos, para cada dada composição é calculada após a abrasão para cada valor do escorregamento. A perda de volume (cc) é determinada com base na perda de peso calculada de cada rolo (corrigido com base na alteração de peso das rodas padrão correspondentes), e a densidade da composição. O percurso de cada rolo (em) para cada valor do escorregamento é calculado determinando-se a média das medidas do diâmetro do rolo antes da abrasão e das medidas do diâmetro do rolo após a abrasão com aquele valor do escorregamento. A média da medida do diâmetro é então usada, para determinar o perímetro médio do rolo, com aquele valor do escorregamento. O perímetro médio é então multiplicado pelo número de rotações a fim de calcular o percurso do

rolo (cm) como aquele valor do escorregamento. A seguinte equação é aplicada aos dados da perda de volume de cada composição analisada, a fim de avaliar os dados com diferentes valores do escorregamento (2) W = Ksn

em que Ϊ2 representa a taxa de desgaste das rodas com as amostras (24) para cada composição S. representa o valor do escorregamento, como foi definido anteri-ormente na equação (1); e K e n são constantes determinadas empiricamente e calculadas pela equação (2).

Um índice de abrasão laboratorial (LI) é então determinado para cada composição analisada com cada valor de escorregamento: LI = W referência W amostra em que H referência é a taxa de desgaste das rodas com as amostras (24) da composição da referência; e 32 M amostra é a taxa de desgaste das rodas com as amostras (24) de cada composição com a amostra. Há sempre, pelo menos, uma roda com amostras (24) feita com uma composição de referência que é submetida à abrasão com as outras rodas com as amostras (24) . A composição de referência é submetida à abrasão para comparação com as outras composições das amostras analisadas, de modo a determinar o índice de Abrasão Laboratorial (Li), como foi definido na equação (3).

Se for considerado, o efeito da dureza da composição ensaiada na taxa de desgaste, então a área da marca de contacto entre as rodas com as amostras (24) submetidas à abrasão e as suas respectivas pedras de esmeril (20) são também determinadas.

Uma marca é determinada, cobrindo com tinta várias partes da superfície submetida à abrasão de uma roda com a amostra (24) . A roda com a amostra (24) é montada numa estação de ensaio (14) e coloca--se uma folha de papel sobre a superfície abrasiva, da respectiva pedra de esmeril. As superfícies cobertas com tinta da roda com a amostra são, baixadas e encostam à folha de papel, sob a força do respectivo contrapeso (29). De terminam-se, então no papel, as áreas da superfície das marcas cobertas com tinta, preferivelmente com um Sistema de Análise de Imagens Kontron, modelo n.a KAT 386, fabricado pela Kontron Co. de Mountain View, Califórnia. As áreas das marcas determinam.se, preferivelmente, guando os pesos e os diâmetros iniciais das rodas com as amostras (24) forem avaliados no início do ensaio à abrasão. O índice à abrasão laboratorial (LI) pode então ser ajustado, com base na relação da área média das marcas das rodas com as amostras da composição em ensaio, em relação à área da marca da roda ou rodas com a amostra da composição de referência.

Passando à Figura 7, está representada esquematicamente a ordem de abrasão das rodas com a amostra (24) nas estações de ensaio (14), de acordo com o processo da presente invenção. Vários grupos de rodas com as amostras (24) são moldadas por compressão como foi descrito anteriormente, sendo cada grupo moldado a partir de uma diferente composição de ensaio. Algumas das rodas com a amostra (24) de cada composição, são usadas como rolos, que são submetidas à abrasão de encontro às pedras de esmeril (20) . As outras rodas com a amostra (24) são usadas como rodas padrão, as quais são apenas submetidas à abrasão durante a operação de condicionamento, e são mantidas simplesmente dentro da caixa (12) enquanto os rolos são submetidos à abrasão durante o ensaio. O núcleo (25) de cada roda com a amostra (24) (tanto os rolos como as rodas padrão) é marcado com um número, para que cada roda com a amostra possa ser identificada durante o ensaio. O número de rolos padrão por grupo de rolos, é preferivelmente determinado da seguinte maneira: se uma carga de uma composição for analisada, há quatro rolos de ensaio e um rolo padrão; se duas cargas

de uma dada composição forem analisadas (duplicando as cargas), há três rolos de ensaio e um rolo padrão para cada carga; e se três cargas de uma dada composição forem analisadas, há 2 rolos de ensaio e um rolo padrão, para cada carga. Preferivelmente é ensaiada um número par de rodas com a amostra (24) de cada dada composição; uma metade das rodas com a amostra (24) pode ser submetida à abrasão nas estações de ensaio (14) no banco esquerdo do dispositivo (10), e a outra metade pode ser submetida à abrasão nas estações de ensaio (14) situadas no banco direito.

As rodas com as amostras (24) são colocadas nos eixos ao acaso, com seis rodas por eixo, como está indicado na Figura 7. As rodas padrão são colocadas em eixos separados, (não representados). A Figura 7 representa apenas seis das estações de ensaio (14), que podem ser ou as seis estações de ensaio do banco esquerdo, ou as seis estações de ensaio do banco direito.

Contudo, os rolos situados no outro banco das estações de ensaio (14) (não representado) são submetidos à abrasão, da mesma maneira, que aqueles ilustrados na Figura 7.

As rodas com as amostras (24) (tanto os rolos de ensaio como os rolos padrão) são então condicionados, colocando todos os eixos numa estufa a cerca de 100°C, durante cerca de 24 horas. A caixa (12) épreviamente aquecida a cerca de 49°C e após a sua remoção da estufa os eixos são 35 então colocados dentro da caixa (12) previamente aquecida, durante cerca de 30 minutos. Os rolos de ensaio e os rolos padrão, são então, colocados cada um, numa respectiva estação de ensaio (14), e condicionados por cerca de 10 000 rotações a 860 RPM, sendo a temperatura dentro da caixa (12) ajustada a cerca de 49°C. A quarta roda dentada (94) é seleccionada (em diâmetro) para que o valor do escorregamento seja de cerca de 7% (por cento).

Após o condicionamento, as rodas são arrefecidas à temperatura ambiente, contudo todas as rodas (rolos de ensaio e padrão) são mantidos à mesma temperatura durante o ensaio. As superfícies abrasivas das pedras de esmeril (20) são então limpas comuma escova metálica. A caixa (12) é aspirada para se removerem quaisquer partículas soltas que se tenham acumulado durante a operação de condicionamento. E as fitas de borracha (54) nas rodas de transferência de pó (40) são substituídas.

Os diâmetros dos rolos são, então medidos, como foi descrito anteriormente. O peso de cada uma das rodas com a amostra (24), tanto rolos de ensaio como rolos padrão, é, então, determinado e registado, arredondado menos de 0,1 mg. A caixa (12) é então previamente aquecida durante, pelo menos, duas horas, a cerca de 49°C. Todas as rodas com as amostras (24), tanto os rolos de ensaio, como os rolos padrão, são então aquecidos dentro da caixa (12) , durante, pelo menos, 30 minutos. /-,

Os rolos são então colocados nos respectivos veios de accionamento das rodas com as amostras (26), na ordem indicada na Figura 7. A quarta roda dentada (94) é seleccionada (em tamanho) para que o valor do escorregamento seja cerca de 7%, e o interior da caixa (12) é conservado a cerca de 49°C. Os rolos são, então, submetidos à abrasão cerca de 15 000 rotações a 860 RPM. Logo que os rolos param, são removidos das respectivas estações de ensaio (14) e recolocados nos eixos na ordem indicada na Figura 7. O eixo dos rolos é então colocado novamente nas respectivas estações de ensaio (14) , na ordem indicada na Figura 7, e é submetido a abrasão novamente cerca de 15 000 rotações a 860 RPM. Por conseguinte, cada rolo (24) é submetido à abrasão numa nova estação de ensaio (14) em cada operação de abrasão. Quando os rolos são retirados de cada estação de ensaio (14), são voltados e recolocados no eixo. O sentido de rotação dos rolos é, por conseguinte, invertido entre cada estação de ensaio (14) , sucessiva, para evitar erros devidos às variações entre as estações de ensaio individuais. Cada eixo das rodas com a amostra (24) é submetido à abrasão nas seis diferentes estações de ensaio (14), invertendo as rodas com as amostras, quando estas se deslocam de uma estação para a próxima. Cada roda com as amostras (24) é, por conseguinte, submetida à abrasão em cada uma das pedras de esmeril (20) num banco do dispositivo (10) . Após seis rotações entre as estações de ensaio, os rolos deverão estar montados nos eixos, na mesma ordem que tinham anteriormente no rolo inicial.

Cada rolo é, por conseguinte, submetido à abrasão num número total de rotações de cerca de 90 000 rotações, com o primeiro valor do escorregamento (7%). Então, todas as rodas com as amostras (24) são retiradas do dispositivo (10) e arrefecidas à temperatura ambiente. As pedras de esmeril (20) são novamente limpas com uma escova metálica, a caixa (12) é aspirada para se removerem partículas soltas e substituem-se as fitas de borracha (54). Depois o diâmetro de cada rolo, e os pesos de todas as rodas tanto os rolos de ensaio como os rolos padrão, são novamente determinados e registados, como foi descrito anteriormente.

Contudo, a perda no aumento de peso médio para todos os rolos padrão de cada composição, é subtraído ou somado, respectivamente à perda de peso do rolo de ensaio de cada uma das respectivas composições, a fim de se determinar com maior exactidão a perda de peso devida à abrasão. A quarta roda dentada (94) é então substituída, para que o valor do escorregamento seja de cerca 13% e a temperatura da caixa (12) desce a cerca de 46°C. Os rolos são então, cada um, submetidos à abrasão mais seis vezes em seis estações de ensaio (14) diferentes, da mesma maneira descrita anteriormente. Contudo, durante cada operação de abrasão, cada rolo é rodado cerca de 2 400 rotações a 860 RPM. Por conseguinte, cada rolo é rodado um número total de rotações de cerca de 14400 rotações, submetido a um segundo valor do escorregamento (13%) . Depois, o diâmetro de cada rolo e os pesos tantos dos rolos de ensaio como dos rolos padrão, são determinados e registados, como foi descrito anteriormente. 0 ., 1η,

G 38

Os dados da perda de peso e diâmetro para cada valor do escorregamento (S), traduzem-se numa perda de volume por unidade de percurso, ou taxa de desgaste (W). A taxa de desgaste (W), pode ser introduzida na equação (2), e os dados podem ser representados graficamente e analisados. Os valores da taxa de desgaste (W) podem também ser introduzidos na equação (3), a fim de se determinar o índice de abrasão i laboratorial (LI). O índice de abrasão laboratorial (LI) pode ser representado graficamente como uma função do valor do escorregamento (S) de modo que se possam analisar e comparar as resistências à abrasão das composições ensaiadas. i i

Num outro processo da presente invenção emprega-se o dispositivo (10) para determinar a resistência do desgaste irregular de composições para a face de rolamento dos pneus. Num exemplo, três diferentes para a face de rolamento dos pneus foram submetidas à abrasão simultaneamente no dispositivo (10) , da mesma maneira já referida. Contudo, as três composições são sucessivamente submetidas à abrasão utilizando três valores diferentes do escorregamento, e não com dois valores de escorregamento como foi descrito.

Os três valores do escorregamento são 7%, 13% e 21%. As composições para de face de rolamentos dos pneus são, assim, submetidas à abrasão de acordo com níveis relativamente baixo, médio e alto de severidade de abrasão, respectivamente. Contudo, quando se utilizar o terceiro valor do escorregamento (21%), cada rolo é rodado cerca de 2 000 39 rotações a 860 RPM, com cada uma das respectivas pedras de esmeril. Por conseguinte, cada rolo é rodado um número total de rotações de cerca de 14400 rotações, submetido ao terceiro valor do escorregamento (21%) . Cada uma das três composições diferentes para a face de rolamento dos pneus contém um tipo diferente de negro de fumo, e são rotuladas como CB1, CB2 e CB3# respectivamente. Os resultados calculados com base nos dados recolhidos medindo a resistência à abrasão dos três grupos das rodas com a amostra (24) são resumidos na seguinte tabela:

Taxa de Desgaste (H) (cm3/cm) índice de Abrasão Laboratorial (1*1)

Indicie

Taxa de Abrasão de Desgaste (W) Laboratorial (cm3/cm) (Li) escorregamento 7% escorregamento 13% escorregamento 13% escorregamento CB, 4.56 E-8 100 2.42 E-7 100 cb2 4.94 E-8 92 2.45 E-7 99 cb3 4.61 E-8 98 2.48 E-7 98 índice Taxa de Abrasão de Desgaste (W) Laboratorial (cm3/cm) (LI) 7% escorregamento 7% escorregamento CB, 8.45 E-7 100 cb2 6.43 E-7 131 cb3 7.10 E-7 119 0 f i

IJ/I 40 A composição CB1 é uma composição de referência, e é submetida à abrasão para comparação com as outras composições analisadas. Por conseguinte, o índice à Abrasão Laboratorial (LI) para a composição CB1 é 100.

Como está representado na Tabela a Taxa de Desgaste (W) aumenta com o aumento dos valores do escorregamento para as três composições. Contudo, um aspecto importanto dos dados é que a composição CB1 apresenta um indíce à abrasão laboratorial significativamente mais alto do que qualquer das composições CB1 ou CB3 ao mais elevado nível de severidade de abrasão ao (21% de escorregamento). Por outro lado, submetida a valores de escorregamento de 7% e 13%, o Indíce à abrasão laboratorial (LI) da composição CB1 é muito próximo do das composições CB1 e CB3. Por conseguinte, os resultados do ensaio indicam que a composição CB2 apresenta uma melhor resistência à abrasão do que as composições CBj ou CB3 sob elevadas condições de severidade à abrasão. Consequentemente a composição CB2 apresentará provavelmente uma melhor resistência de desgaste irregular do que qualquer das composiçoes CB^ ou CB3·

Uma vantagem do dispositivo e do processo da presente invenção é que a invenção pode ser utilizada para resolver os problemas de desgaste irregular que ocorrem com os pneus existentes. Por exemplo, se um pneu com um determinado desenho na face de rolamento tiver um problema de desgaste irregular, o dispositivo e o processo da presente invenção

41 podem ser utilizados para encontrar uma outra composição para a face de rolamento dos pneus, ou um outro tipo de negro de fumo terá de ser usado na composição para a face de rolamento de pneus, que apresentará melhor resistência à abrasão com elevados níveis de severidade à abrasão.

Por outro lado, os dispositivos conhecidos que não têm capacidade para determinar com precisão a resistência à abrasão tanto com elevados níveis de abrasão, como com baixos níveis, não ajudarão provavelmente a resolver o problema do desgaste irregular ao indicar a composição para a face de rolamento do pneu. Na verdade, no exemplo dado anteriormente, os dispositivos conhecidos indicarão provavelmente que a composição CB2 e as composições CB^ e CB3 apresentam substancialmente a mesma resistência à abrasão, quando, de facto, a resistência à abrasão da composição CB2 é substancialmente melhor com elevados níveis de severidade à abrasão.

Claims

V >β ο α'/Α ο

REIVINDICAÇÕES: 3. χ 1 - Processo para determinar a resistência à brasão de composições que contem negro de fumo, caracterizado pelo facto de compreender as operações que consistem em se pesar cada elemento duma pluralidade de elementos com as amostras individuais da composição a ensaiar em que ; uma superfície exterior de cada elemento com uma amostra a ensaiar é feita de uma composição que contem negro de fumo; se submeter à brasão cada elemento com a amostra mediente encosto rotativo com um respectivo elemento abrasivo de modo a desgastar a composição contendo negro de fumo, de tal modo que a velocidade dos elementos com a amostra em relação à velocidade dos elementos abrasivos define um primeiro valor de escorregamento; se submeter à abrasão cada elemento com a amostra a ensaiar mediante encosto rotativo pelo menos com um outro elemento abrasivo utilizando o primeiro valor de escorregamento; se determinar a perda de peso da composição contendo negro de fumo em cada elemento com a amostra a ensaiar submetido ao primeiro valor de escorregamento; se submeter à abrasão cada elemento com uma amostra a ensaiar mediente contacto rotativo com o respectivo elemento abrasivo utilizando um segundo valor do escorregamento; se submeter à abrasão cada elemento com uma amostra a ensaiar mediente contacto rotativo pelo menos com um outro elemento abrasivo utilizando o segundo valor do escorregamento; e se determinar a perda de peso da composição contendo negro de fumo em cada elemento com a amostra submetida ao segundo valor do escorregamento; sendo o valor do escorregamento determinado pela diferença entre a velocidade de cada elemento com a amostra a ensaiar e o seu respectivo elemento abrasivo, dividida pela velocidade do elemento com a amostra.
2 - Processo para determinar a resistência à abrasão duma composição contendo negro de fumo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o primeiro valor do escorregamento estar compreendido no intervalo entre 5 e 9%; e cada elemento com a amostra a ensaiar ser rodado durante um número total de rotações compreendido no intervalo entre 10 000 e 20 000 rotações, com cada elemento abrasivo sujeito ao primeiro valor do escorregamento; o segundo valor do escorregamento estar compreendido no intervalo entre 9 e 17%; e cada elemento com uma amostra ser rodado durante um número de rotações compreendido entre 1000 e 5000 rotações estando cada elemento abrasivo sujeito segundo valor de escorregamento. â v
3 - Processo para determinar a resistência à abrasão de composições contendo negro de fumo de acordo com a ο ///7 / Ο ο /'/ & ΐι reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender ainda as seguintes operações que consistem em se submeter à abrasão cada elemento com a amostra em contacto rotativo com o respectivo elemento abrasivo a um terceiro valor de escorregamento; se submeter à brasão cada elemento com a amostra a ensaiar em contacto rotativo pelo menos com um outro elemento abrasivo sujeito ao terceiro valor de escorregamento; e se determinar a perda de peso da composição contendo negro de fumo em cada elemento com a amostra a ensaiar sujeito ao terceiro valor de escorregamento.
4 - Processo para determinar a resistência à abrasão de uma composição contendo negro de fumo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo facto de o terceiro valor de escorregamento estar compreendido no intervalo entre 17 e 30% e cada elemento com a amostra a ensaiar ser rodado durante um número de rotações compreendido dentro do intervalo entre 500 e 4500 rotações ao terceiro valor do escorregamento.
5 - Processo para determinar a resistência à abrasão de uma composição contendo negro de fumo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de compreender ainda a operação que consiste em se controlar a temperatura ambiente dos elementos com as amostras a ensaiar e os elementos abrasivos de maneira a ficar compreendida no intervalo entre 40°C e 55°C para controlar o grau de abrasão dos elementos com as amostras a ensaiar pelos elementos abrasivos. g
6 - Processo para determinar a resistência à abrasão de uma composição de ' borracha para a face de rolamento dum pneu,

j para medir as caracteristicas, de desgaste irregular da composição caracterizado pelo facto de compreender as seguintes operações que consistem em se pesar uma pluralidade de elementos com amostras para li ensaio, em que uma superfície exterior de cada elemento de ensaio é feita de uma composição de borracha para a face de j rolamento dum pneu a ser submetida a ensaio; se fazer rodar a superfície exterior de cada elemento com uma amostra em ensaio em contacto com um elemento ' abrasivo para submeter à brasão a composição da face de rolamento dos pneus, em que as velocidades relativas dos elementos com as amostras a ensaiar e dos elementos abrasivos | definem um primeiro valor de escorregamento; se pesar cada elemento com a amostra a ensaiar para medir a perda de peso da composição da face de rolamento de pneus sujeita ao primeiro valor do escorregamento; se fazer rodar a superficie exterior de cada elemento com a amostra a ensaiar em encosto com um elemento abrasivo para submeter à abrasão a composição da face de rolamento de pneus, definindo as velocidades relativas dos elementos com as amostras a ensaiar e os elementos abrasivos um segundo valor de escorregamento de forma que o segundo valor de escorregamento provoca um nível superior da severidade de abrasão em relação ao primeiro valor de escorregamento; se pesar cada elemento com a amostra a ensaiar para determinar a perda de peso da composição da face de rolamento do pneu sujeito ao segundo valor de escorregamento; se fazer rodar a superfície exterior de cada elemento com a mostra a ensaiar em contacto com um elemento abrasivo para submeter à brasão da composição da face de rolamento dum

pneu, definindo as velocidades relativas dos elementos com as amostras a ensaiar e dos elementos abrasivos um terceiro valor do escorregamento, causando o terceiro valor de escorregamento uma abrasão com um nível mais severo do que o segundo valor de escorregamento; e se pesar cada elemento com a amostra sujeita a ensaio para determinar a perda de peso da composição da face de rolamento dum sujeito ao terceiro valor de escorregamento, de forma que a perda de peso das amostras da composição da face de rolamento do pneu aos diferentes níveis de severidade da abrasão indica assim as características de desgaste irregulares da composição da face de rolamento dum pneu, sendo cada valor de escorregamento baseado na diferença entre a velocidade dos elementos com a amostra de ensaio e a velocidade dos elementos abrasivos, dividida pela velocidade dos elementos com a amostra de ensaio.
7 - Processo para determinar a resistência à brasão duma composição de borracha para a face de rolamento dum pneu, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto de o primeiro valor do escarregamento estar compreendido no intervalo entre cerca de 5 e 9%; e cada elemento com amostra de ensaio ser rodado durante um número de rotações compreendido no intervalo entre 10 000 e 20 000 rotações com cada elemento abrasivo; o segundo valor de escorregamento estar compreendido entre cerca de 9 e 17%; e o terceiro valor de escorregamento estar compreendido entre cerca de 17 e 30%; e cada elemento com a amostra de ensaio ser rodado durante um número de rotações compreendido entre 1 000 e 5 000 rotações com cada elemento abrasivo respectivo sujeito a cada um dos primeiro e segundo valores de escorregamento.

ο

Λ--''1
8 - Processo para determinar a resistência à brasão de uma composição de face de rolamento dum pneu de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo facto de cada elemento com a amostra de ensaio ser rodado em contacto com uma pluralidade de respectivos elementos abrasivos sujeitos a cada um dos primeiro, segundo e terceiro valores do escorregamento.
9 - Dispositivo para determinar a resistência à abrasão duma composição que contém negro de fumo, caracterizado pelo facto de compreender uma pluralidade de elementos abrasivos rotativamente suportados (20); - uma pluralidade de elementos com amostras de ensaio rotativamente suportados (24); incluindo cada membro de ensaio uma amostra da composição contendo negro de fumo, sendo cada elemento com as amostras a ensaiar (24) encostado de encontro a um respectivo elemento abrasivo (20) para submeter à abrasão a composição que contém o negro de fumo; - primeiros meios (36, 40, 44) para controlar o estado superficial da interface entre cada elemento com uma amostra de ensaio (24) e o respectivo meio abrasivo (20); - segundos meios (77, 16, 28, 70, 22, 72) acoplados aos elementos com as amostras de ensaio (24) e aos elementos abrasivos (20) para accionar rotativamente os referidos elementos; e elementos - terceiros meios (16) acoplados aos abrasivos

j (20) e aos elementos com as amostras de ensaio (24) para controlar as velocidades relativas dos elementos abrasivos (20) e dos elementos com as amostras (24) para controlar (24) para controlar o grau de abrasão dos elementos com as | amostras de ensaio pelos elementos abrasivos. '1 a
10 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, í caracterizado pelo facto de os primeiros meios incluírem uma ! pluralidade de elementos para polvilhação (40), sendo cada | elemento para polvilhação encaixável num respectivo elemento j com uma amostra de ensaio (24) , aplicando cada elemento de | polvilhação pó no respectivo elemento com uma amostra de ' ensaio e, por sua vez, à interface entre o elemento com a ; amostra de ensaio e o respectivo elemento abrasivo. a
11 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de cada elemento para polvilhação incluir - uma roda de transferencia (40) encaixável no respectivo elemento com a amostra de ensaio (24) e - uma peça de giz (44) encaixável na roda de transferencia, que aplica pó de giz à roda de transferencia (40) e, por sua vez, ao respectivo elemento com a amostra de ensaio (24) para polvilhar a interface entre o elemento com a amostra de ensaio (24) e o respectivo elemento abrasivo (20). 12d - Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo facto de compreender ainda quartos meios (56) para controlar a força da peça de giz de encontro à roda de transferencia (24) para controlar a quantidade de pó de giz aplicada à roda de tranferencia. a
13 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de os quartos meios incluírem um primeiro peso (56) acoplado à roda de tranferencia, sendo o referido primeiro peso escolhido de modo a regular a força da roda de transferencia de encontro à peça de giz.
14 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de compreender ainda quintos meios (29) para controlar a força de cada elemento com uma amostra de ensaio (24) de encontro ao respectivo elemento abrasivo (20) e controlar o grau de abrasão dos elementos com as amostras de ensaio pelos respectivos elementos abrasivos.
15 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo facto de os quintos meios incluírem uma pluralidade de segundos pesos (29), sendo cada segundo peso ! acoplado a um respectivo elemento de ensaio (24), sendo cada ' segundo peso escolhido para regular a força do elemento de ensaio de encontro ao respectivo elemento abrasivo. ! | q
16 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de os segundos meios incluírem um motor (77) e os terceiros meios incluírem uma roda dentada (16) ; e os segundos meios incluírem ainda um primeiro veio (28, 70) acoplado ao motor (77), aos elementos de ensaio (24) e à roda dentada (16) e um segundo veio (22, 72) acoplado aos elementos abrasivos (20) e à roda dentada (16), sendo a roda dentada escolhida de maneira a controlar a velocidade do primeiro veio em relação à velocidade do segundo meio e, por consequência, as velocidades dos elementos com as amostras de ensaio em relação às velocidades dos elementos abrasivos, respectivamente.
17 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de compreender - uma pluralidade de estações de ensaio (14) em que cada estação inclui uma pedra de esmeril (20), uma roda para amostras (24) uma roda de transferencia de pó (40) que pode encostar na roda de transferencia de pó (40); e (16) acoplado às um módulo de accionamento estações de ensaio (14) e que inclui um conjunto de rodas dentadas (78, 88, 90, 92, 94, 98) para controlar as velocidades relativas das pedras de esmeril (20) e das rodas para as amostras (24) e dessa forma controlar o grau de abrasão das rodas para colocação das amostras j Lisboa, 8 de Fevereiro de 1991 i I O Agente Oficial da Propriedade Industrial

R.Êasiilho, 201-3. £.-1000 LISBOA Telefs. 65 13 39 -é5 4613