Avaliação tribológica da casca de arroz e das cinzas de casca de arroz em materiais de fricção de freio automotivo

Abstract

Recentemente, o uso de ingredientes metálicos e sintéticos se tornou alvo de discussões entre os fabricantes de materiais de fricção em razão das preocupações com o meio ambiente e a saúde humana. Como resultado, surgiu o interesse em usar ingredientes vegetais e resíduos industriais como substitutos de alguns tradicionais constituintes de materiais de fricção. Nesse cenário, a casca de arroz se apresenta como um ingrediente interessante, uma vez que é um resíduo agroindustrial e é uma fibra vegetal. A casca de arroz apresenta em torno de 25% em peso de cinzas, sendo constituídas majoritariamente por sílica, que é um óxido duro e resistente à temperatura. A alta resistência à temperatura é uma característica crucial para os materiais de fricção, especialmente quando se trata de ingredientes vegetais, que geralmente têm baixas temperaturas de degradação e resultam em um elevado desgaste dos materiais. Dessa forma, a casca de arroz e as cinzas de casca de arroz apresentam potencial como ingredientes em materiais de fricção automotivo. O presente trabalho discute o comportamento tribológico de novos materiais de fricção com casca de arroz e cinzas de casca de arroz. Duas formulações desenvolvidas, uma com 6% de casca de arroz e outra com 6% de cinzas de casca de arroz, foram comparadas com uma formulação de referência com alumina. O procedimento tribológico adotado foi o teste AK Master (SAE J2522), realizado no tribômetro de freio do Laboratório de Tribologia da UFRGS. A formulação com cinzas de casca de arroz apresentou desempenho tribológico igual ou superior ao do material de referência, especialmente em aplicações de alta temperatura, em que as partículas de cinzas de casca de arroz ajudaram na formação dos platôs de contato. Já a adição de casca de arroz reduziu a ação abrasiva do compósito, permitindo a formação de um tribofilme mais homogêneo no disco do que nas outras formulações.

Recently, the use of metallic and synthetic ingredients has become the subject of discussion among friction material manufacturers due to concerns about the environment and human health. As a result, interest has emerged in using plant ingredients and industrial waste as substitutes for some traditional friction material constituents. In this scenario, rice husk presents itself as an interesting ingredient, since it is an agro-industrial waste and is a vegetable fiber. Rice husk presents around 25% by weight of ash, being constituted mostly by silica, which is a hard and temperature resistant oxide. High temperature resistance is a crucial characteristic for friction materials, especially when it comes to vegetable ingredients, which usually have low degradation temperatures and result in high wear of the materials. Thus, rice husk and rice husk ash show potential as ingredients in automotive friction materials. The present work discusses the tribological behavior of new friction materials with rice husk and rice husk ash. Two formulations developed, one with 6% rice husk and another with 6% rice husk ash, were compared with a reference formulation with alumina. The tribological procedure adopted was the AK Master test (SAE J2522), performed in the brake tribometer of the Tribology Laboratory of UFRGS. The formulation with rice husk ash showed tribological performance equal to or better than the reference material, especially in high temperature applications, in which the rice husk ash particles helped in the formation of the contact plateaus. The addition of rice husk reduced the abrasive action of the compound, allowing the formation of a more homogeneous tribofilm on the disc than the other formulations.