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Ensaios em espumas: compressão, tração e flamabilidade

Resposta rápida: espumas costumam pedir compressão (ASTM D3574, ISO 3386), deformação permanente à compressão, tração, densidade e, no interior do veículo, flamabilidade horizontal (FMVSS 302 / ISO 3795).

Bancada de ensaios físicos da Labmor

Uma espuma "morre" de forma silenciosa: o assento afunda, o encosto perde o apoio, a vedação deixa de encostar na superfície. Nada quebra, mas a peça deixa de cumprir a função. Os ensaios físicos de espuma medem essa função — firmeza, recuperação e resistência — e quanto dela se perde com o calor, a umidade e o uso.

O que pode falhar numa espuma em uso

  • Perda de firmeza: a espuma passa a afundar mais com a mesma carga;
  • Deformação permanente: depois de muito tempo comprimida, a espuma não volta à espessura original;
  • Rasgo ou esfarelamento na montagem e no uso, sobretudo depois de envelhecida;
  • Degradação pelo calor e pela umidade, que acelera as perdas acima;
  • Propagação de chama em espumas de interior acima do permitido pela regulamentação.

Os ensaios que validam a espuma

EnsaioO que mede ou simulaNormas típicas
Compressão (força de deflexão)Firmeza da espuma sob carga — o "conforto"ASTM D3574, ISO 3386-1, ISO 3386-2
Compressão de borrachasForça para comprimir a uma deflexão definidaASTM D575 (método A)
Deformação permanente à compressãoPerda de espessura depois de comprimida por tempo e temperatura definidosASTM D395, VW PV 3307
Tração de espumasResistência e alongamento até a rupturaASTM D3574
DensidadeMassa por volume; referência de controle de loteNorma da espuma ou da especificação
Envelhecimento por calor e umidadeCondição de uso antes da nova mediçãoEspecificação da peça
Flamabilidade horizontalPropagação de chama em material de interiorFMVSS 302, ISO 3795, ABNT NBR ISO 3795

A flamabilidade horizontal pela FMVSS 302 e pela ISO 3795 está no escopo acreditado da Labmor. Os ensaios de compressão e tração de espuma são realizados na área de tração e compressão, conforme a norma indicada.

Como é o ensaio de compressão de espuma

O princípio das normas de compressão de espuma flexível é o mesmo: o corpo de prova é comprimido entre placas até uma fração definida da espessura, e mede-se a força (ou a tensão) necessária. Antes da medição, a norma costuma pedir pré-compressões para "assentar" a espuma, porque a primeira compressão de uma espuma nova não representa o seu comportamento em uso.

O resultado mais comum é a força ou a tensão numa deformação de referência, e a curva força × deformação completa quando a especificação pede. Repetida depois do envelhecimento, a mesma medição mostra quanto da firmeza a espuma perdeu.

A ASTM D3574 reúne vários métodos para espumas flexíveis de poliuretano — compressão, tração, rasgo, densidade, compression set e envelhecimentos —, e a especificação da peça diz quais deles se aplicam. A ISO 3386-1 (materiais de baixa densidade) e a ISO 3386-2 (de alta densidade) tratam da curva tensão × deformação em compressão de materiais celulares flexíveis.

Peça ou corpo de prova?

As normas de compressão usam corpos de prova com dimensões definidas, cortados da espuma — de um bloco do mesmo lote ou da própria peça moldada, quando ela permite. Espumas moldadas de banco costumam ter pele (a camada externa mais densa) e densidade variável ao longo da peça; por isso a especificação diz de onde o corpo de prova sai e se a pele fica ou é removida. Esse detalhe muda o resultado e precisa estar no pedido.

Espumas de vedação e de enchimento, que trabalham comprimidas entre duas peças, combinam a compressão com o compression set: comprime-se a espuma por um tempo, numa temperatura, solta-se e mede-se quanto ela recuperou.

Como planejar o ensaio

  • Origem do corpo de prova: bloco, placa ou peça; com ou sem pele; posição de corte. Defina antes.
  • Condicionamento: espumas são sensíveis a temperatura e umidade; a norma define o condicionamento antes do ensaio.
  • Envelhecimentos: cada condição (calor seco, calor úmido) pede corpos de prova próprios para a medição depois.
  • Conjunto montado: quando a espuma vai ao veículo laminada com tecido ou couro, a flamabilidade pode ser pedida no conjunto. Veja os ensaios em bancos, tecidos e couros.

Experiência da Labmor

A Labmor ensaia espumas desde 2014: são mais de 60 projetos com compressão, tração, compression set, densidade e flamabilidade de espumas automotivas e industriais. Um exemplo fora do automotivo é a espuma de flutuação dos coletes salva-vidas, ensaiada em ciclos de temperatura, óleo e água — veja a espuma do colete salva-vidas.