II – CAUCHOS, PROPIEDADES Y APLICACIONES

   

  MANUAL BÁSICO DEL CAUCHO

Capítulos

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

I – CRONICA DEL CAUCHO

II – ORIGEN, PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

III – ELECCIÓN DE ELASTÓMEROS SEGÚN CARACTERÍSTICAS

IV.A – MEZCLADO DEL CAUCHO

IV.B – CALANDRADO DE LA GOMA

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

IV.E – MANUFACTURAS DIVERSAS

para el

DISEÑO O SELECCIÓN TÉCNICA DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

Ver los álbumes de imagenes 10 B, correspondientes al caucho: Contienen las tablas, dibujos y fotografías técnicas fundamentales.

 

II – ORIGEN, PROPIEDADES Y APLICACIONES

DE LOS

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

 

El MANUAL BASICO está concebido para

facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho, I-1 INDICE, y en ese sentido, sólo pretende aportar el conocimiento de los cauchos básicos, de sus correspondientes elastómeros y de sus características más importantes o principales.

 

 

1 – Diagrama del proceso caucho, goma y elastómero

La terminología técnica e industrial del sector es un tanto permisiva en lo concerniente a las palabras caucho, goma y elastómero, toda vez que las utiliza indistintamente, según el autor o el caso de que se trate, al punto que a menudo el entendimiento puede resultar difícil. El diccionario de la lengua española no ayuda, en absoluto, a concretar y clarificar conceptos.

Considerando las descripciones verbales y escritas de los expertos del país, hemos adoptado como válidas las siguientes definiciones técnicas y las clarificamos según el

ordinograma I-2, como:

Caucho: Polímero de origen natural o sintético, de composición química orgánica o inorgánica según que contenga o no carbono en la cadena principal, casos del poliisopreno en el caucho natural o de la silicona, y que mediante el proceso de vulcanización pueden conseguir una gran elasticidad y elevada resistencia, al unir las cadenas moleculares entre sí formando un retículo.

Goma

: Mezcla de caucho con diversos ingredientes capaces de mejorar sus características mecánicas y/o su precio de coste, además del agente vulcanizante inexcusable, que puede ser azufre, peróxido u otros tipos de reticulantes especiales.

Vulcanización

: Tratamiento al cual se somete a la goma para mejorar sus propiedades, se efectúa añadiéndole azufre u otro agente reticulante y sometiendo la mezcla a temperatura, normalmente superior a 150 ºC.

Confiere al caucho la insolubilidad en disolventes orgánicos, una gran resistencia a la tracción y a la abrasión, manteniendo su elasticidad con independencia de la temperatura.

Elastómero

: Polímero vulcanizado que es capaz de recuperar su forma inicial después de haber experimentado deformaciones considerables bajo la acción de fuerzas externas y de temperaturas de trabajo elevadas, sea por el grado de calor o de frío. El primer polímero elastomérico o vulcanizable fue el caucho natural y a partir del inicio del siglo XX se empezaron a utilizar los cauchos sintéticos.

En el caso de algunos plásticos que ofrecen un cierto grado de elasticidad, su denominación correcta debe ser de "

termoplásticos elásticos" o bien de "cauchos termoplásticos", si bien esta última es menos afortunada, toda vez que no se trata de cauchos o polímeros susceptibles de vulcanización.

 

2 – Caucho natural y sintéticos, origen, propiedades y aplicaciones

Presentar detalladamente a los diversos tipos de caucho más usuales en el mercado de manera simple y fácilmente comprensible aconseja utilizar tablas y así se presentan en el álbum de fotografías, su origen en las imágenes CX-01 A, B y C, las diversas propiedades en las imágenes CX-02 A, B y C, y aplicaciones en las imágenes CX-03 A, B y C, informando de sus generalidades y permitiendo distinguir de entre todos ellos cual o cuales pueden ser los más adecuados para una determinada aplicación industrial, pese a que el consejo de un especialista es siempre conveniente.

Las citadas páginas

CX-01, CX-02 y CX-03 del Manual catalogan los cauchos más usuales en el mercado en tres grandes grupos, a saber:

 

  1. CAUCHOS NATURAL Y SINTÉTICOS DE ALTO CONSUMO
  2. Utilizados principalmente para la fabricación de neumáticos, tanto el caucho natural NR como el sintético SBR son usados en la fabricación de todo tipo de artículos industriales. Su coste relativo es económico.

    NR =

    NATURAL

    IR =

    POLIISOPRENO SINTETICO

    SBR =

    BUTADIENO – ESTIRENO

    BR = POLIBUTADIENO

     

  3. CAUCHOS SINTÉTICOS DE CONSUMO MEDIO
  4. Los cauchos sintéticos se presentan y consolidan en el mercado por el hecho de disponer de unas propiedades idóneas para ciertas aplicaciones industriales, en función de lo cual su consumo resulta finalmente más o menos importante. Fue el caso del neopreno CR y del nitrilo NBR, y en la actualidad del etileno propileno EPDM, ampliamente utilizados.

    CR

    = POLICLOROPRENO (Neopreno)

    NBR

    = BUTADIENO – ACRILONITRILO

    IIR =

    BUTILICOS

    EPDM =

    ETILENO PROPILENO (+Dieno)

     

3. CAUCHOS SINTÉTICOS DE CONSUMO BAJO O ESPECIAL

Las singulares propiedades de algunos cauchos sintéticos los hacen casi imprescindibles

para aplicaciones industriales con elevados requisitos o muy particulares condicionantes. Su coste relativo, debido a sus propias características y escaso consumo, puede resultar alto o muy alto.

ACM =

ACRILICOS

BIIR y CIIR = BUTILICOS HALOGENADOS

ECO =

EPICLORHIDRINA

EAM =

ETILENO ACETATO DE VINILO – EVA

FKM =

FLUOROCARBONADO (Viton®)

HNBR =

NITRILICOS HIDROGENADOS

CM =

POLIETILENO CLORADO

CSM =

POLIETILENO – CLOROSULFONADO (Hypalon®)

TR =

POLISULFURO (Thiokol®)

AU o EU = POLIURETANO (Vulkollan®)

VMQ =

SILICONA

 

CAUCHOS NATURALES Y SINTÉTICOS

Las

tablas CX-03 del Manual presentan a los diversos tipos de cauchos según las propiedades genéricas de sus correspondientes elastómeros y por sus aplicaciones industriales más usuales.

Las

tablas CX-21 y 22 del Manual presentan las cualidades teóricas comparadas entre los diversos cauchos vulcanizados o elastómeros, siendo una excelente tabla de trabajo para la elección del tipo de caucho idóneo en cada necesidad.

 

 

3 – Ingredientes de la goma o mezclas de caucho

Hemos indicado que el caucho se mezcla con diversos ingredientes para obtener lo que denominamos goma y con la finalidad de

mejorar las características y/o su precio de coste.

 –

Las

tablas CX-11 A, B, C y D del Manual presenta las diversas familias de ingredientes y su función o aplicaciones usuales, hasta alcanzar un total de diecinueve grupos. En lo concerniente a productos concretos, de las diversas marcas, se estima que existen unos cinco mil en el mercado y ello nos puede dar plena idea de la complejidad que caracteriza la química de la industria del caucho.

Claro exponente del

cuidado y necesidad de concreción con la que deben actuar los proyectistas en el desarrollo de piezas del caucho.

 

4 – Formulación química del caucho. Composición básica

El proyectista que desarrolle piezas de caucho debe entender que una buena goma no consiste sólo en elegir convenientemente el

caucho base, sino que la fórmula química utilizada, sus diversos ingredientes, deben garantizar las características exigidas y con el mínimo coste posible.

Una buena goma para fabricar un determinado artículo no se distingue por ser la más sofisticada y cara, sino por ser justo la que nos permite obtener el elastómero que cumple con los requisitos que precisamos. En definitiva, una buena goma y su elastómero correspondiente, pueden ser muy baratos.

La fabricación de cualquier goma requiere una

fórmula básica previa, del estilo que nos ofrece la tabla CX-12 del Manual, que refleje todos y cada uno de los componentes. La primera columna indica las partes previstas con relación al caucho (%) y puede solicitar ingredientes de hasta el doble de peso que el caucho; la segunda columna indicaría el porcentaje de cada producto respecto al peso total conjunto; y la tercera columna debería indicar la cantidad en kilogramos necesaria para obtener una mezcla de peso preestablecido y adecuado para la máquina de mezclar prevista.

 

COMPOSICION QUIMICA DE LA GOMA

FORMULA BASICA

Una pequeña o mediana empresa puede disponer de unas

pocas decenas o puede que algún centenar de fórmulas básicas, pero sus proveedores, las firmas especializadas exclusivamente en preparar mezclas para fabricantes de artículos de caucho, suelen tener millares de fórmulas, fruto de su investigación y de las exigencias de sus clientes, particularmente las grandes corporaciones multinacionales (automóvil, etc.).

Un método apropiado para

ordenar, codificar y normalizar las diversas gomas y sus correspondientes elastómeros, lo trataremos en el siguiente capítulo del Manual.

 

5 – Ensayos de la goma y del elastómero

Los ensayos de laboratorio concernientes al caucho pueden ser tan amplios como lo requieran los requisitos del artículo a fabricar y

teniendo en cuenta que las mezclas de caucho o goma pueden ser prácticamente infinitas, en función de la clase y proporción de sus ingredientes, lo cual incide de forma más o menos trascendente en las propiedades del elastómero.

 –

Las razones que justifican los ensayos de laboratorio suelen ser:

  1. Desarrollo de

    fórmulas nuevas, destinadas a cumplimentar exigencias de un nuevo artículo de caucho y de requisitos novedosos.

  2. Control del fabricante de artículos de caucho, según lo aconseje su metodología o exija su Sistema de Gestión de la Calidad (ISO 9001). Si bien y en el caso del fabricante, los controles básicos se realizarán sobre la goma o mezcla cruda de caucho y antes de proceder a la fabricación de las piezas, midiendo sobre probetas su viscosidad, su comportamiento durante la vulcanización (mediante Reómetro o Vulcámetro) y finalmente, algunos de los ensayos normalizados y relativos a características fundamentales.

  3. El usuario de las piezas de caucho
  4. precisa de sus propios controles y validación de las piezas recibidas, acordes con su Sistema de Gestión de la Calidad (ISO 9001), para lo cual no debe bastar la certificación del fabricante y puede que tampoco sean aceptables los ensayos sobre probetas, en cuyo caso deberá recurrir a los ensayos sobre las piezas acabadas. Ensayos que deberían comprobar el comportamiento de la pieza en servicio real, o en su defecto, mediante ensayos normalizados sobre probetas extraídas de la pieza o artículo de que se trate.

    Los ensayos normalizados se indican en las

    tablas CX-31 del Manual y de entre los cuales exponemos seguidamente consideraciones básicas relativas a los más importantes o característicos del caucho:

      1) DETERMINACION DE LA DUREZA

      En los elastómeros es una característica fundamental y está relacionada con la elasticidad del material. Usualmente y para un mismo caucho, a menor dureza más elasticidad y viceversa.

      2)

      RESISTENCIA A LA TRACCION

      Resulta un índice de calidad de los elastómeros, pese a que usualmente no se diseñan para este trabajo. El ensayo se mide en MPa (megapascal o MN/m2, meganewton por metro cuadrado) y su equivalencia técnica es de 1 MPa = 10,19 Kgf/cm2.

      3)

      ALARGAMIENTO A LA ROTURA

      El alargamiento en la rotura se expresa en porcentaje. Debe tenerse en cuanta que en el caso de los elastómeros la relación entre el esfuerzo y la deformación no es constante, por tal razón en los ensayos se anotan los esfuerzos para alargamientos intermedios, X para 100%, Y para 200%, Z para 300%, etc.

        4) RESISTENCIA AL ENVEJECIMIENTO POR CALOR EN AIRE

        Determina la degradación de un elastómero manteniéndolo durante un cierto número de horas a una temperatura superior a la ambiente, de 70, 100, 125, 150, etc. grados centígrados. Indica las variaciones halladas en resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura y la dureza. Hay que tener en cuenta que una goma puede ser afectada en horas, debido a una temperatura elevada, y puede durar años a temperatura ambiente.

        5) DEFORMACION REMANENTE POR COMPRESION

        El caucho vulcanizado es prácticamente incomprensible y su disminución en espesor es debida a su expansión lateral, expansión lateral que está condicionada por la posibilidad de deslizamiento entre las placas que ejercen la compresión; siendo distinto su comportamiento en los casos en que dichas placas están pegadas al elastómero.

        Manteniendo constante un cierto espesor por compresión, el esfuerzo necesario irá disminuyendo debido a una

        relajación del caucho y al suprimir la fuerza de compresión la pieza de caucho recuperará de inmediato su espesor, pero siempre quedará una deformación residual o remanente (compression set). Fenómeno del máximo interés en el caso de juntas de estanqueidad u otros similares.

        10) RESISTENCIA AL ACEITE

        Un

        inconveniente de los artículos de caucho es la variación dimensional (hinchazón o contracción) y de características mecánicas que sufre tras un contacto prolongado con líquidos y a temperatura elevada, contacto o inmersión que puede ser una situación de trabajo. Indica las variaciones halladas en la resistencia a la tracción, en el alargamiento a la rotura y en el volumen.

        Y en artículos sometidos a un esfuerzo y fatiga importante, como es el caso de los neumáticos de automóvil, etc.

        21) RESILIENCIA E HISTERESIS

        Cuantifican una cualidad básica que caracteriza al caucho vulcanizado o elastómero, muy particularmente

        en el caso especial de los neumáticos:

        Resiliencia: Mide la relación entre la energía restituida después de una deformación y la energía total suministrada para producirla.

        Histéresis

        : Mide la fracción de energía suministrada para la deformación que es absorbida por el caucho y transformada en calor.

        Los industriales fabricantes de artículos de caucho deben disponer de equipos para poder realizar los ensayos básicos correspondientes sobre la goma y algunos para los ensayos correspondientes al elastómero, pero una gama completa de ensayos sólo puede realizarse en un laboratorio profesional muy especializado.

        En nuestro caso, contamos con la ayuda e inestimable apoyo Departamento de Polímeros del "LGAI Technological Center" (Laboratori General d’Assaigs i Investigacions) en Bellaterra, dependiente del Departament d’Industria i Energia de la Generalitat de Catalunya.

         

        Martín Ferré

        Bellaterra, 14 de junio del 2000

         

            

          

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        28 comentarios (+¿añadir los tuyos?)

        1. jimmy rojas
          mar 16, 2011 @ 22:43:43

          buen dias
          quisiera saber cual es el origen de las tablas mostradas en el articulo (si son copiadas de otra pagina cual es?) y que tan tecnicas son.

          Responder

          • cerclesbd
            mar 17, 2011 @ 17:37:09

            Gracias por su amable comentario,
            Las tablas relativas al caucho y a los elastómeros son propias de los diversos técnicos que participaron en nuestras sesiones de divulgación, algunos pueden tener autor concreto, pero la mayoría son de origen variado y resulta difícil poder recordar quien aportó la síntesis o resumen.
            Aunar y convertir toda esa información en algo fácil de entender para todo técnico que utilice artículos de caucho y en tablas ideológicas fue mí tarea, siendo simplemente mí especialidad la concerniente a maquinaria e ingeniería.
            Martín Ferré

            Responder

        2. Francisco Alegre
          oct 14, 2011 @ 07:58:22

          Podrian indicarme cual es el valor del Modulo de Young para una deformación del 100% del caucho NBR.

          Muchas gracias

          Responder

          • cerclesbd
            oct 14, 2011 @ 10:12:11

            Debemos reiterar que el Manual Básico del Caucho está destinado exclusivamente a los técnicos usuarios de artículos de caucho, ofreciéndoles una información que entendemos como útiles para la elección y consideraciones necesarias para la necesaria eficiencia en su tarea.
            Consecuentemente, esa consulta debería dirigirla a un laboratorio especializado en análisis del caucho, como podría ser el LGAI u otros.
            Gracias por su participación.
            Martín

            Responder

        3. cerclesbd
          nov 09, 2011 @ 16:03:24

          Exponer en Internet unos conocimientos que son técnicamente poco conocidos ha sido la mejor manera de tener unos miles de lectores. Sin embargo, tras tres cambios, nos trasladaron a WordPress y las antiguas imágenes resultaban poco manejables.
          Consecuentemente, creé un par de entradas en WordPress que si permiten ver las imágenes, tablas o dibujos, con el máximo tamaño que permita su pantalla.
          Acuda a Categorías (Capítulos) y pulse ahí, iniciando el Manual de Caucho desde su principio, hallará un par de entradas nuevas, donde podrá agrandar las imágenes pulsando sobre ellas y guardarlas o copiarlas en el ordenador del visitante.
          Cordiales saludos
          Martín

          Responder

        4. Natalia
          abr 18, 2012 @ 13:32:46

          Buenos dias, quiesiera saber como se debe hacer en caso que se necesite un goma con una contraccion del 2.5%, siendo que la goma actual que estoy utilizando tiene una contracción del 1.7 o 1.5%. La goma que utilizo la activo con peroxido de dicumilo.
          Muchas gracias!

          Responder

          • cerclesbd
            abr 18, 2012 @ 15:39:38

            Buenas tardes,
            Confieso que nunca he sabido o entendido lo relativo a las contracciones y los químicos amigos guardan eso en su agenda particular.
            Gustosamente redacté el Manual del Caucho para quienes lo aplican en sus actividades, pero mí especialidad es simplemente la ingeniería y la maquinaria para el caucho.
            Lamento no poder ayudar.
            Cordiales saludos
            Martín

            Responder

        5. JOSE Mª GALLEGO
          may 22, 2012 @ 15:46:45

          Buenas tardes,
          Es una aplicacion de vulcanizado de caucho en rodillos para arrastre de piezas metalicas.
          Queria saber si se puede conseguir una dureza mayor de 70 sores y si hay alguna norma que lo determine.
          Gracias
          Jose Mª

          Responder

          • cerclesbd
            may 23, 2012 @ 15:05:05

            Hola, buenas tardes,
            La dureza de los rodillos de caucho dependerá de las necesidades técnicas, al igual que el resto de sus cualidades.
            La dureza puede alcanzar o se utiliza muchas veces, con durezas de hasta 90º Shore.
            Saludos cordiales
            Martín

            Responder

        6. Memi
          jun 06, 2012 @ 01:59:39

          Necesito conocer la diferencia entre el kevlar y el caucho

          Responder

        7. Memi
          jun 06, 2012 @ 03:35:12

          tambien necesito saber el coeficiente de roce del kevlar y del caucho

          Responder

          • cerclesbd
            jun 06, 2012 @ 15:15:25

            Buenas tardes,
            Difícilmente puede darse valores al roce o adhesión del caucho, depende de la mezcla y de la dureza del mismo. Véanse las pruebas y resultados en los bólidos de Fórmula 1.
            El keviar me es desconocido.
            Cordiales saludos
            Martín

            Responder

        8. Natalia
          jun 06, 2012 @ 16:43:43

          Buenas tardes, quisiera saber si se conoce algun otro halogenante para caucho, diferente al acido tricloroisocianurico. Graicas,

          Responder

        9. Gabriela
          jul 12, 2012 @ 13:11:19

          Hola buen dia quisiera saber un poco de las propiedades del caucho SBR en la industria de adhesivos.

          Responder

          • cerclesbd
            jul 14, 2012 @ 10:12:55

            Hola, buen día,
            Me permito reiterar que el presente Manual pretende informar a los técnicos industriales que utilizan artículos de este material, pero que no pretende ahondar en la tecnología propia de los especialistas en caucho.
            Cordiales saludos
            Martín

            Responder

          • cerclesbd
            jul 14, 2012 @ 10:18:33

            Las estadísticas del Blog indican que las lecturas de Manual Básico del Caucho son las más frecuentes diariamente y así se mantienen durante años.
            Confiamos que haya podido ser útil a unos miles de lectores.
            Cordialmente
            Martín

            Responder

        10. nayla
          jul 27, 2012 @ 19:27:27

          no encuentro lo que necesito ahora me voy a sacar un 0 por su colpa

          Responder

        11. nayla
          jul 27, 2012 @ 19:29:15

          yo quisiera saber la caracteristicas del caucho

          Responder

          • cerclesbd
            jul 28, 2012 @ 15:23:02

            Bueno, esto es un libro Manual y habrá que leerlo en su mayor parte para hallar aquello que expone más que detalladamente.
            ¡Paciencia y codos de buen estudiante!
            Cordiales saludos
            Martín

            Responder

        12. jorge
          abr 05, 2013 @ 20:16:16

          soy de peru,saludos espero mas sobre diseñar formulas,en mi caso jamas pense estar en cauchos pero finalmente me canse de esperar a que me lo hicieran.Asi que emprendi la dificil tarea de aprender algo nuevo para mi ,para hacerlo yo mismo asi que copie un a prensa he hice una mas chica…y asi se empezo a fabricar.Estoy agradecido con la informacion porque es bastante para mi ,especialmente para mi ya que no estudie mucho.Estoy queriendo hacer formulas y las voy hacer pero si hay una ayuda para mejorar mi performarse en los pasos a seguir me seria de gran utilidad.
          Ahora solo dependo de usar mi logica…de una formula que compre.
          muchas gracias de verdad q muchas gracias.

          Responder

          • cerclesbd
            abr 05, 2013 @ 23:12:55

            Le deseo toda la suerte del mundo en las formulaciones, requieren tiempo para conseguir la experiencia necesaria y todo reside en empezar.
            Personalmente mí mundo ha sido el de la ingeniería y maquinaria para el caucho, razón por la que me resulta bien difícil opinar sobre formulaciones.
            Cordialmente
            Martín

            Responder

        13. erick gonzalez
          abr 27, 2013 @ 19:55:12

          Estimados junto con saludar por intermedio de la presente solicito la siguiente información y posterior cotización de reunir condición solicitada.
          • Caucho resistente alta temperatura sobre 250°C.
          • Este material será enfrentado a concentrado de cobre proyectado.
          • Atte.

          Responder

        14. Natalia
          may 02, 2013 @ 18:35:41

          Buenas tardes, hay algun link para descargar el manual basico del caucho? gracias.

          Responder

        15. Martin Figueroa
          jun 24, 2013 @ 13:43:07

          Buen dia:
          Estoy teniendo problemas con el proceso de vulcanizacion de caucho fluorocarbonado (Viton). El mismo se deforma y aplasta al darle presion y temperatura dentro del autoclave ¿Podrian darme alguna informacion al respecto o lugar donde pueda obtener informacion y puedan ayudarme?
          Desde ya muchas gracias

          Responder

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