Compressão de espumas: ILD/IFD, CFD e deformação permanente

Resposta rápida: espuma se avalia pela força para comprimi-la e por quanto ela volta. O ILD/IFD afunda um disco na placa; o CFD comprime o corpo de prova inteiro; a deformação permanente mede o que não volta.

Assentos, encostos, apoios de cabeça e de braço, enchimentos de painel e juntas de espuma precisam de duas coisas ao longo da vida da peça: a firmeza certa e a capacidade de voltar à forma. Um assento que "afunda" com o tempo ou uma junta de espuma que não recupera depois de comprimida são falhas de campo que os ensaios de compressão antecipam. Este texto trata só das propriedades mecânicas da espuma; ela também passa por ensaios de flamabilidade, odor e emissões, que estão em páginas próprias.

ILD/IFD: a firmeza que o usuário sente

ILD (indentation load deflection) e IFD (indentation force deflection) são dois nomes para o mesmo ensaio, que na ASTM D3574 aparece como ensaio de indentação (teste B1). A ISO tem um ensaio equivalente de dureza por indentação, a ISO 2439.

Como funciona, em linhas gerais:

1. Uma placa de espuma, maior que o disco, é apoiada em uma base perfurada (para o ar sair).
2. Um disco plano desce sobre ela e faz duas pré-flexões profundas para "amaciar" a espuma, seguidas de um repouso.
3. O disco comprime a espuma até as deflexões definidas pela norma, 25% e 65% da espessura, e a força é lida em cada uma depois de um tempo de espera.

O resultado é dado como força em cada deflexão. Duas relações derivadas são muito usadas:

• Fator de suporte (support factor, também chamado de sag factor ou fator de conforto): razão entre a força a 65% e a força a 25%. Valor maior indica uma espuma que começa macia e "segura" no fundo.
• Histerese: diferença entre a curva de carga e a de descarga, ligada à absorção de energia da espuma; a ASTM D3574 tem um teste próprio de perda por histerese.

Como o disco afunda numa área que tem espuma em volta, o ILD/IFD se aproxima do que acontece quando alguém senta. Por isso é a medida preferida para assentos e encostos.

CFD: compressão do corpo de prova inteiro

No CFD (compression force deflection), também chamado de CLD, o corpo de prova é comprimido por inteiro entre duas placas maiores que ele. O resultado é a tensão (força por área, em kPa) em uma deflexão definida, depois de ciclos de pré-compressão: na ASTM D3574 (teste C), a referência é 50% de compressão; a ISO 3386 define as próprias deflexões de leitura.

Na Labmor, a compressão de espuma (força de deflexão por compressão) está listada pelas normas ASTM D3574, ISO 3386-1 e ISO 3386-2. A ISO 3386-1 trata de espumas flexíveis de baixa densidade e a ISO 3386-2, de espumas de alta densidade. A ASTM D575, que às vezes aparece na mesma lista, é de borracha maciça: ela própria exclui a borracha esponjosa.

Os dois não são conversíveis: a geometria muda o resultado.

Deformação permanente à compressão

A deformação permanente à compressão (compression set) da espuma segue a mesma ideia da borracha: comprimir, manter, liberar e medir o que não voltou. As normas de espuma (como a ASTM D3574 e a ISO 1856) comprimem o corpo de prova a uma porcentagem fixa da espessura por um tempo e uma temperatura definidos, liberam, aguardam a recuperação e medem a espessura final.

Uma diferença importante: na espuma, o resultado é expresso como porcentagem da espessura original, enquanto na borracha pelo método B da ASTM D395 é expresso como porcentagem da deflexão aplicada. Os dois números não se comparam. O ensaio de borracha está em ASTM D395 e D573.

Algumas especificações também pedem envelhecimento em calor úmido antes da medição (a própria ASTM D3574 tem ensaios de envelhecimento em calor úmido e em autoclave), porque umidade e temperatura juntas aceleram a perda de propriedades de espumas de poliuretano. Veja os ensaios climáticos de umidade.

Como os ensaios entram na validação da peça

A Labmor trabalha com validação de produto pronto. Em espumas, isso significa decidir com o cliente de onde sai a amostra:

• Corpo de prova cortado da peça (bloco do assento, enchimento, junta), sem a pele de moldagem quando a norma pede, nas dimensões da norma. É o caminho mais comum para CFD e compression set.
• Peça moldada inteira, quando a especificação da montadora define a medição de firmeza na própria peça. A forma de apoio e o ponto de medição vêm da especificação.
• Bloco ou placa da mesma formulação, quando a peça é pequena demais para dar o corpo de prova.

Outros ensaios físicos que costumam vir no mesmo plano: tração e alongamento de espuma (ASTM D3574), densidade aparente, e envelhecimento seguido de nova compressão. A lista completa está em Tração e Compressão e em Ensaios Físicos.

Erros comuns

• Chamar CFD de ILD (ou o contrário) e comparar valores.
• Pular o pré-ciclo da norma, o que dá força maior na primeira compressão.
• Ensaiar com a pele de moldagem quando a norma pede o núcleo, ou o contrário.
• Medir a espessura final fora do tempo de recuperação no compression set.
• Comparar o compression set da espuma com o da borracha.

Experiência da Labmor

A Labmor ensaia espumas desde 2014, principalmente em compressão, tração e propriedades físicas, em peças automotivas de interior e materiais de enchimento.