ELASTOMEROS

Procesos de fabricación de elastómeros plásticos

Los procesos de formación de los productos de caucho se dividen en cuatro categorías básicas:

1) Extrusión, 2) Calandrado, 3) Recubrimiento y 4) Moldeo y fundición. Ciertos productos requieren varios procesos básicos más un trabajo de ensamble en su manufactura; un ejemplo de lo anterior son las llantas.

Extrusión Para extruir el caucho, por lo general se emplean extrusores de tornillo. Igual que con la extrusión de plásticos termofijos, la razón L/D de los barriles extrusores es menor que la de los termoplásticos, y es común que esté en el rango de 10 a 15 para reducir el riesgo del entrecruzamiento prematuro. La dilatación del troquel ocurre con los extruidos de caucho, ya que el polímero se encuentra en una condición muy plástica y presenta la propiedad de memoria (original). Aún no ha sido vulcanizado.

Calandrado Este proceso implica pasar el material de caucho a través de una serie de espacios de tamaño decreciente entre un conjunto de rodillos rotatorios. El proceso del caucho debe operarse a temperaturas más bajas que las de los polímeros termoplásticos para evitar la vulcanización prematura. Asimismo, el equipo que se emplea en la industria del caucho es más pesado que el que se usa para los termoplásticos, ya que aquél es más viscoso y difícil de conformar. La salida del proceso es una hoja de caucho de espesor determinado por el espacio final entre los rodillos; de nuevo, en la hoja se da la expansión, lo que hace que el espesor sea ligeramente mayor que el tamaño del espacio. También se emplea calandrado para recubrir o impregnar textiles para producir telas con caucho.

Hay problemas para producir hojas gruesas, sea por extrusión o calandrado. El control del espesor es difícil en el proceso original, y en el posterior ocurre un entrampamiento del aire. Estos problemas se resuelven en gran medida con la combinación de la extrusión y el calandrado en el proceso de troquel de rodillo. El troquel extrusor es una rendija que alimenta a los rodillos de calandrado.

Recubrimiento El recubrimiento o impregnación de telas con caucho es un proceso importante en la industria de éste. Estos materiales compuestos se emplean en las llantas para automóviles, bandas transportadoras, balsas inflables y telas impermeables para toldos, tiendas e impermeables. El recubrimiento de caucho sobre un sustrato de tela incluye varios procesos. Ya se vio que uno de los métodos para recubrir es el calandrado.

Las alternativas del calandrado incluyen desnatado, inmersión y rociado. En el proceso de desnatado, se aplica una solución espesa de compuesto de caucho en un solvente orgánico a la tela conforme se desenrolla desde un carrete de abasto. La tela recubierta pasa por la herramienta de bisturí que desnata el solvente al espesor apropiado, y luego se lleva a una cámara de vapor en la que se quita el solvente por medio de calor. Como sugiere su nombre, la inmersión involucra inmersión temporal de la tela en una solución muy fluida de caucho, seguida por secado. De igual modo, en el rociado se utiliza una pistola para aplicar la solución de caucho.

Moldeo y fundición Los artículos moldeados incluyen suelas de zapato y tacones, juntas y sellos, copas de succión y tapas de botella. Muchas partes de caucho espumado (hule espuma) se producen con moldeo. Además, éste es un proceso importante en la producción de llantas. Los principales procesos de moldeo de caucho son:

1) por compresión

2) por transferencia

3) por inyección.

El moldeo por compresión es la técnica más importante debido a su uso en la manufactura de llantas. La cura (vulcanización) se lleva a efecto en el molde con los tres procesos, lo que representa una diferencia de los métodos para dar forma y requiere de una etapa separada de vulcanización. Con el moldeo por inyección del caucho, hay riesgos de una cura prematura similar a la que se enfrenta en el mismo proceso cuando se aplica a plásticos termofijos. Las ventajas del moldeo por inyección sobre los métodos tradicionales para producir piezas de caucho incluyen un mejor control dimensional, y menor duración del ciclo. Además de su uso en el moldeo de cauchos convencionales, el moldeo por inyección también se aplica a elastómeros termoplásticos. Debido a los altos costos del molde, se requiere que el moldeo por inyección se justifique con grandes cantidades de producción.

Clasificación de los elastómeros

Existen dos principales clasificaciones de los elastómeros. Una de estas clasificaciones hace referencia a los átomos que conforman los elastómeros.

Otra clasificación de los elastómeros responde a su comportamiento al elevar la temperatura. De esta forma encontramos elastómeros termoestables, que son aquellos que mantienen su forma y estructura aún en altas temperaturas, y los elastómeros termoplásticos, que se vuelven blancos y moldeables cuando se les calienta.

La vulcanización es el tratamiento que lleva a cabo el entrecruzamiento de las moléculas de elastómero, de modo que el caucho se vuelve más rígido y fuerte, pero mantiene su extensibilidad. La secuencia es de crucial importancia en el procesamiento del caucho.

El proceso es a escala submicroscópica, en el que las moléculas de cadena larga del caucho se unen en ciertos puntos de enlace, el efecto de lo cual es reducir la capacidad que tiene el elastómero para fluir. Un caucho común suave tiene uno o dos entrecruzamientos por cada mil unidades (meros). Conforme el número de entrecruzamientos aumenta, el polímero se vuelve más rígido y se comporta más como plástico termofijo (caucho duro).

Propiedades de los materiales elastómeros:

• No se pueden derretir, antes de derretirse pasan a un estado gaseoso

• Se hinchan ante la presencia de ciertos solventes

• Generalmente insolubles.

• Son flexibles y elásticos.

• Menor resistencia al fenómeno de fluencia que los termoplásticos

Ejemplos y aplicaciones de materiales elastómeros:

• Goma natural - material usado en la fabricación de juntas, tacones y suelas de zapatos.

• Poliuretanos - Los poliuretanos son usados en el sector textil para la fabricación de prendas elásticas como la lycra, también se utilizan como espumas, materiales de ruedas, etc...

• Polibutadieno - material elastómero utilizado en las ruedas o neumáticos de los vehículos dados la extraordinaria resistencia al desgaste.

• Neopreno - Material usado principalmente en la fabricación de trajes de buceo, así como aislamiento de cables, correas industriales, etc...

• Silicona

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