Graxa Lubrificante
Author ; Junya Takai
As graxas são lubrificantes sólidos ou semissólidos produzidos pela mistura de óleos básicos com espessantes e aditivos que reduzem o atrito mecânico e o desgaste em máquinas. Quando as peças estão em movimento, a graxa libera óleo e flui para proporcionar lubrificação. Em repouso, a matriz espessante, semelhante a uma esponja, solidifica-se novamente e mantém a graxa no lugar.
As graxas lubrificantes são utilizadas em componentes onde os óleos escorreriam para fora da posição correta, e suas formulações são adaptadas para aplicações nos setores automotivo, manufatureiro, de mineração, construção e agrícola.
Graxa vs. Óleo: Qual a Diferença?
As graxas são óleos básicos modificados com espessantes e aditivos de óleo. Ao contrário dos óleos lubrificantes líquidos, as graxas são sólidos ou semissólidos que aderem fortemente às superfícies mesmo sob movimento e vibração, promovendo sua retenção em peças móveis que necessitam de lubrificação de longo prazo. As graxas também oferecem maior flexibilidade de aditivos do que os óleos, permitindo que os formuladores ajustem suas propriedades de desempenho com precisão.
As graxas possuem propriedades ajustáveis, ajudam a vedar os componentes contra contaminantes e permanecem fixas onde são necessárias. Como resultado, são frequentemente escolhidas para aplicações onde os óleos lubrificantes não conseguem se manter e a retenção é crucial, como em máquinas pouco utilizadas e peças onde a relubrificação regular é impraticável. Por outro lado, os óleos são frequentemente preferidos em aplicações de alta velocidade, onde a fluidez e a remoção de calor são especialmente importantes.
Composição das Graxas Lubrificantes
Além do espessante utilizado para modificar o óleo lubrificante em uma graxa sólida ou semissólida, a modificação de óleo por meio de aditivos é frequentemente utilizada para melhorar as propriedades finais do produto.
Óleo Lubrificante (geralmente 75-90%)
O óleo lubrificante forma a base fluida da graxa, reduzindo o atrito entre as superfícies e prevenindo o desgaste. Quando a força de cisalhamento é aplicada à graxa, sua viscosidade diminui até se aproximar da viscosidade do óleo básico. Os óleos lubrificantes também influenciam propriedades essenciais, como a temperatura de operação; por isso, são escolhidos com base nos requisitos da aplicação.
Espessante (5-25%)
Os espessantes ficam suspensos ou emulsionados no óleo lubrificante para proporcionar uma estrutura semelhante a uma esponja e uma consistência sólida. Embora os sabões sejam o tipo mais comum de espessante, os sólidos em pó podem ser utilizados para obter maior durabilidade ou outras propriedades desejáveis. Além da estrutura e da viscosidade, os espessantes influenciam a resistência térmica, a resistência à água e a resistência química da graxa.
Aditivos (0-10%)
Além das propriedades do óleo lubrificante e do espessante, os aditivos de óleo oferecem melhorias significativas e são uma alavanca essencial para personalizar o desempenho da graxa. Aditivos de óleo comuns, como modificadores de viscosidade, podem ser utilizados para melhorar a estabilidade da viscosidade, a retenção de óleo, a capacidade antidesgaste, o desempenho sob extrema pressão, a resistência à corrosão e à oxidação.
Como Funciona a Graxa
Na graxa, um espessante é emulsionado ou suspenso no óleo básico para conferir-lhe uma estrutura sólida semelhante a uma esponja, com alta viscosidade inicial. Quando forças de cisalhamento são aplicadas à graxa, como quando duas peças lubrificadas com graxa começam a deslizar uma contra a outra, a matriz formada pelas partículas do espessante se separa. Esse fenômeno, conhecido como afinamento por cisalhamento, reduz a viscosidade da graxa, fazendo-a retornar a uma viscosidade semelhante à do óleo, fluindo para lubrificar.
Assim que a força de cisalhamento cessa, as partículas de espessante voltam a se agregar, reconstruindo a estrutura esponjosa e retornando a graxa ao seu estado sólido original. O afinamento por cisalhamento permite que as graxas fluam quando a lubrificação é necessária e, em seguida, voltem a um estado sólido pegajoso que adere às peças lubrificadas para evitar qualquer perda do lubrificante.
As graxas podem reduzir o desgaste e o atrito, prevenir a corrosão, resistir à lavagem por água, atuar como selantes e suportar a extrema pressão de cargas pesadas sem perder a lubrificação.
Tipos de Graxa e suas Aplicações
As graxas são geralmente classificadas pelo tipo de espessante, que influencia a viscosidade, resistência térmica, à água, ao desgaste e estabilidade química.
Graxa de Lítio
As graxas de lítio são uma opção popular à base de estearato de lítio. São altamente duráveis, viscosas e estáveis, proporcionando proteção contra desgaste, oxidação e corrosão em altas temperaturas. Devido à sua resistência à água satisfatória e ao seu desempenho sob pressão, elas são adequadas para aplicações que vão desde máquinas industriais até o uso doméstico.
Graxa de Complexo de Lítio
Nesses produtos, o estearato de lítio é misturado com um agente complexante (como o ácido azelaico ou o ácido adípico) para produzir uma graxa com maior resistência térmica e à pressão. Embora mais dispendiosas, as graxas de complexo de lítio mantêm melhor estabilidade ao cisalhamento, resistência à água e à separação de óleo do que a graxa de lítio tradicional em temperaturas muito mais altas. Junto à graxa de lítio, elas são as graxas multiuso mais populares disponíveis.
Graxa de Cálcio
Essas formulações simples à base de estearato de cálcio foram umas das primeiras graxas disponíveis. As graxas de cálcio oferecem boa estabilidade mecânica, resistência à água e proteção contra corrosão, mas não são adequadas para uso em altas temperaturas. Elas continuam sendo uma graxa de uso geral popular para aplicações de baixo desempenho nos setores residencial, automotivo, industrial, marítimo e agrícola.
Graxa de Sulfonato de Cálcio (ou Complexo de Cálcio/Sulfonato)
Esta categoria de graxa de alto crescimento é preferida quando se exige excelente resistência à pressão, à água e à corrosão. As graxas de complexo de cálcio também suportam temperaturas mais altas, comparáveis às das graxas do complexo de lítio. A durabilidade e a longevidade das graxas de complexo de cálcio impulsionam seu uso em aplicações industriais pesadas e marítimas.
Graxa de Complexo de Alumínio
As graxas de complexo de alumínio mantêm boa estabilidade ao cisalhamento e resistência à corrosão, mesmo em temperaturas extremamente altas. Assim como as graxas de cálcio e de complexo de cálcio, elas também oferecem excelente resistência à água. Elas são comumente utilizadas em máquinas das indústrias alimentícia e de bebidas, além das aplicações automotivas, siderúrgicas e agrícolas.
Graxa de Complexo de Bário
A graxa de complexo de bário é uma opção de alto desempenho utilizada principalmente em aplicações especializadas devido a restrições regulatórias e ambientais. Proporciona alta resistência térmica, à água, à oxidação e a produtos químicos, mesmo sob cargas pesadas e altas velocidades. Como uma graxa de alto desempenho, ela é utilizada em setores exigentes, como o industrial, aeroespacial e marítimo.
Graxa de Bentonita (Argila)
Por ser espessada com argila bentonita absorvente, a graxa de bentonita se diferencia das graxas à base de sabão por não possuir ponto de gota, ou seja, mesmo em altas temperaturas, ela não derrete nem flui. Oferece também excelente estabilidade ao cisalhamento, resistência à água, ao desgaste e adesão. Essas propriedades combinadas tornam a graxa de bentonita uma escolha ideal para aplicações de alta temperatura e alto desgaste, como siderurgia, manufatura, mineração e cerâmica.
Graxa de Poliureia
Esta graxa premium é produzida com base em poliureia, em vez de sabões metálicos tradicionais. Como resultado, oferece uma combinação inigualável de excelente resistência térmica, à água, à oxidação, prevenção da corrosão, estabilidade mecânica e durabilidade prolongada. Devido ao seu alto custo e excelentes propriedades, a graxa de poliureia é utilizada principalmente em produtos como motores elétricos e equipamentos pesados que devem operar por longos períodos em condições rigorosas sem relubrificação.
Graxa de Sódio
Embora a graxa de sódio seja resistente a altas temperaturas e proporcione boa lubrificação, geralmente apresenta baixa resistência à água e à oxidação. Como resultado, ela é utilizada hoje apenas em aplicações específicas de alta temperatura e baixa velocidade ou como componente em formulações de graxa com espessante misto.
Outras Graxas
Graxa de Silicone: É composta por óleo de silicone e um espessante. Esta graxa dielétrica é utilizada como lubrificante para peças de borracha em encanamentos, odontologia, mergulho autônomo, instalações elétricas e laboratórios químicos. Também é utilizada como isolante e selante protetor em alguns dispositivos eletrônicos.
Graxa de PTFE: Um tipo de graxa extremamente durável, lubrificante e flexível, utilizado em ambientes de alto desempenho que exigem inércia química.
Graxas de Grau Alimentício: Consistem em um óleo básico lubrificante e um espessante seguros para contato com alimentos, para uso em equipamentos industriais de processamento e embalagem de alimentos.
Análogos de graxa à base de água: Para aplicações onde materiais atóxicos e não oleosos exigem propriedades semelhantes às da graxa, soluções aquosas podem ser espessadas para formar análogos de graxa.
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Fatores a Considerar ao Escolher a Graxa Certa para as suas Necessidades
Ao escolher uma graxa, considere como as propriedades conferidas pelo óleo básico, pelo espessante e pelos aditivos de óleo se adequam às propriedades exigidas pela sua aplicação.
Óleo Básico
O óleo básico determina a viscosidade e a capacidade lubrificante da graxa em uso. Os óleos básicos são geralmente classificados como minerais, sintéticos ou vegetais. Os óleos minerais são opções mais econômicas, indicadas para uso a curto prazo, enquanto os óleos sintéticos são o padrão para lubrificação durável, resistente ao calor e com boa estabilidade ao cisalhamento. Os óleos vegetais possuem propriedades materiais e longevidade relativamente baixas, mas são ideais para formulações de graxas atóxicas, ecológicas ou de grau alimentício.
Espessante
Os espessantes incluem sabões metálicos, complexos ou misturas de sabões metálicos e espessantes não saponáceos, como argila bentonita e poliureia. Ao escolher o espessante, considere suas necessidades em termos de compatibilidade, estabilidade ao cisalhamento, longevidade, viscosidade, resistência ao calor, à água e a produtos químicos.
Aditivos
Os aditivos de óleo são um componente crucial na formulação de graxas, permitindo especializar a graxa, melhorar o desempenho e solucionar possíveis pontos fracos da combinação base de óleo e espessante. Aditivos comuns protegem contra corrosão e oxidação, aumentam a adesão ou atuam como modificadores de viscosidade. Outros aditivos podem proteger contra o desgaste sob extrema pressão (grafite e dissulfeto de molibdênio), atuar como agentes desmoldantes (pó de cobre ou cerâmica) ou preservar a retenção de óleo para aumentar a longevidade e o desempenho (SEPTON™ da Kuraray). Ao considerar uma graxa para peças com tolerâncias extremamente estreitas, como rolamentos, evite aditivos sólidos, como grafite e pó de cerâmica.
Os aditivos para graxas e óleos da Kuraray proporcionam um desempenho otimizado e de excelente custo-benefício
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Consistência
A consistência é a medida da maciez ou dureza da graxa antes do afinamento por cisalhamento. Trata-se de um fator importante a ser considerado para uma aplicação confiável da graxa, já que ela precisa ser maleável o suficiente para cobrir totalmente as áreas a serem lubrificadas, porém coesa o suficiente para aderir à superfície uma vez aplicada.
As graxas são classificadas de acordo com sua consistência NLGI, variando de 000 a 6. As graxas NLGI de 000 a 1 variam de quase fluidas a semimacias, enquanto as graxas NLGI de 3 a 6 variam de firmes a muito duras. A maioria das opções disponíveis no mercado, no entanto, são graxas NLGI 2 de consistência intermediária.
Graus mais macios são utilizados em peças como engrenagens e transmissões; graus intermediários são utilizados em peças rolantes e rolamentos; e graus mais duros são utilizados predominantemente como graxas de vedação.
Medição da Consistência: Penetrabilidade
A consistência de uma graxa é medida por meio da sua penetrabilidade utilizando o método de teste padrão ASTM D217. Neste teste, um penetrômetro é solto sobre a superfície da graxa por exatamente 5 segundos e depois removido. A profundidade de penetração é registrada e utilizada para determinar a consistência NLGI. Normalmente, a graxa é testada primeiro em seu estado não trabalhado. Em seguida, ela é testada após passar por um processo de envelhecimento mecânico num trabalhador de graxa ou amassadeira, a fim de simular sua consistência após uso prolongado.
Ponto de Gota da Graxa
A uma determinada temperatura, a maioria das graxas perde sua estrutura semissólida e torna-se totalmente fluida, comprometendo sua capacidade de aderir às áreas que necessitam de lubrificação. Essa temperatura é conhecida como o ponto de gota da graxa. Como medida de precaução, recomenda-se o uso da maioria das graxas em temperaturas de no máximo 50 °C abaixo do seu ponto de gota.
O ponto de gota de uma graxa é determinado por testes padrão ASTM D566 / D2265. No teste ASTM D566 (pontos de gota de até 250 °C), um copo de teste contendo graxa é aquecido num banho de óleo a alta temperatura até que uma gota de óleo seja formada a partir da graxa. Já no teste ASTM D2265 (pontos de gota de até 330 °C), a amostra é aquecida num bloco de alumínio dentro de um forno.
As graxas de complexo de lítio são o tipo mais popular com alto ponto de gota. Graxas mais especializadas com altos pontos de gota incluem as graxas de complexo de cálcio, complexo de alumínio e complexo de bário. A graxa de bentonita é única por não possuir ponto de gota, pois não é à base de sabão metálico.
Fator dmN
O fator dmN, também conhecido como fator DN ou NDm, é utilizado para selecionar graxas para rolamentos de alta velocidade, já que nessas velocidades, a capacidade da graxa de manter a lubrificação pode diminuir. O fator dmN de um rolamento de esferas é o seu diâmetro médio em milímetros (mm) multiplicado pela velocidade do rolamento em rotações por minuto (RPM). Esse cálculo pode variar conforme o tipo de rolamento. O dmN de um rolamento pode ajudar a determinar a viscosidade ideal da graxa.
Viscosidade
A consistência refere-se à viscosidade da graxa antes do afinamento por cisalhamento, enquanto a viscosidade está relacionada ao óleo básico da graxa, portanto, às propriedades que apresentará durante o uso. Óleos de alta viscosidade proporcionam maior resistência de filme, garantindo melhor estabilidade sob cargas pesadas e altas temperaturas. Óleos de baixa viscosidade são mais adequados para aplicações de alta velocidade e máquinas que precisam permanecer lubrificadas em baixas temperaturas. A modificação de óleo por meio de modificadores de viscosidade permite que os formuladores ajustem com precisão a viscosidade de uma graxa.
Outras Propriedades
Ao escolher a graxa ideal para a sua aplicação, considere também:
Resistência à água e a produtos químicos: Máquinas que operam em ambientes úmidos ou molhados exigem uma graxa resistente à água para proteção duradoura. Máquinas industriais e de construção que serão expostas a óleos, produtos químicos ou solventes podem exigir uma graxa com boa resistência química.
Estabilidade mecânica: Para graxas de longa duração sob cargas permanentes, cisalhamento ou vibração, priorize a estabilidade mecânica para manter a retenção de óleo e a lubrificação.
Compatibilidade entre graxas: Ao trocar de graxa ou misturar graxas, verifique se elas são compatíveis entre si.
Custo: Embora algumas graxas caras de alto desempenho combinem muitas características desejáveis, formulações mais baratas podem apresentar o mesmo desempenho em determinadas aplicações quando combinadas aos aditivos corretos.
Aplicações
As graxas são utilizadas em qualquer aplicação que exija lubrificação constante num ponto de atrito, sem a necessidade de relubrificação frequente. Isso inclui setores como:
Automotivo: Em veículos, a graxa lubrifica rolamentos de roda, rolamentos de motor, juntas esféricas, juntas universais, componentes de chassi, atuadores e muito mais.
Ferroviário e Marítimo: As graxas lubrificantes são utilizadas não apenas em máquinas de bordo e motores que exigem longevidade, resistência à água e ao calor, mas também nos próprios trilhos para reduzir o atrito e o ruído.
Indústria manufatureira: Aplicações na indústria manufatureira, incluindo siderúrgicas, esteiras transportadoras, ventiladores, bombas e prensas, dependem de graxas para operar em altas temperaturas e velocidades.
Mineração, Construção e Agricultura: Máquinas pesadas utilizadas na mineração, no processamento de minérios, na construção industrial e na agricultura devem ser lubrificadas com graxa de alto desempenho para suportar condições exigentes de operação.
Eletrodomésticos e Eletrônicos: Motores, rolamentos e ventiladores em eletrônicos, incluindo computadores, smartphones, aparelhos de ar-condicionado, ventiladores, copiadoras, ferramentas elétricas e eletrodomésticos, dependem de graxa para lubrificação a longo prazo.
Aditivos da Kuraray para Formulação de Graxas
Para a formulação econômica de graxas e a modificação de óleos que proporcionam resultados de alto desempenho, a Kuraray oferece o KURARAY LIQUID RUBBER e o SEPTON™ como aditivos para modificação de viscosidade.
KURARAY LIQUID RUBBER
O KURARAY LIQUID RUBBER atua como modificador de graxa e redutor de atrito, com excelente eficiência de espessamento e propriedades a baixas temperaturas. Quando misturado a vários tipos de graxa, o KURARAY LIQUID RUBBER melhora os coeficientes de atrito estático e cinético em até 25%. A redução de atrito e o desempenho a baixas temperaturas do KURARAY LIQUID RUBBER tornam-no ideal para diversas aplicações, incluindo graxas para contato metal-resina.
Recursos e Benefícios
- Redutor de atrito eficaz em vários tipos de graxa
- Excelente solubilidade em óleo e fácil mistura à graxa
- Excelente eficiência de espessamento
- Baixo teor de VOC
- Incolor e transparente
SEPTON™
O SEPTON™, o copolímero em bloco de estireno hidrogenado de alto desempenho da Kuraray, é um aditivo de óleo ideal para melhorar a formulação de graxas, com desempenho comprovado em graxa de lítio.
O SEPTON™ atua como um modificador de viscosidade altamente eficiente e econômico, ajustando a viscosidade da graxa enquanto mantém um excelente desempenho em baixas temperaturas e melhora a retenção de óleo. O SEPTON™ pode ser formulado com todos os principais espessantes de graxa, incluindo lítio, complexo de lítio, cálcio, complexo de sulfonato de cálcio e poliureia.
Em graxas de lítio formuladas com óleo de parafina, que normalmente sofrem com a separação do óleo, o SEPTON™ melhora drasticamente a retenção de óleo, garantindo resistência estável ao longo do tempo. Formulações de graxa de lítio que incorporam o SEPTON™ podem reduzir a separação de óleo de 15% para apenas 0,7%, mantendo propriedades físicas estáveis ao longo do tempo e substituindo parte do hidróxido de lítio básico. Ao adicionar o SEPTON™ à graxa de lítio, os formuladores reduzem o teor de lítio, cujo custo é crescente, enquanto melhoram o desempenho.
Recursos e Benefícios
- Aumento da retenção de óleo
- Maior confiabilidade a longo prazo
- Excelente desempenho em baixas temperaturas
- Alta eficiência de espessamento
- Reduz o uso dispendioso de lítio em graxas de lítio
- Pode ser formulado com todos os principais espessantes de graxa
- Ampla compatibilidade com óleos minerais e sintéticos
- Atóxico e reciclável
Conclusão
As graxas são essenciais em aplicações de alto desempenho que exigem longevidade e lubrificação consistente. Elas protegem as máquinas reduzindo o desgaste e o atrito, prevenindo a corrosão e atuando como um selante resistente à água.
