IV.A – MEZCLADO DEL CAUCHO

  

 

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

de

TECNOLOGÍA DE LA FABRICACIÓN DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

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

 

IV.A – MEZCLADO DEL CAUCHO

 

El MANUAL BASICO está concebido para

facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

II – MEZCLADO DEL CAUCHO

El mezclado de los cauchos, descritos en las páginas CM905x, CM906x y CM907x del Manual, con los ingredientes previstos para la fórmula a desarrollar, descritos en la página CM908x del Manual, y que constituirán la goma necesaria para la fabricación de cualquier artículo o pieza de caucho, es un proceso común e imprescindible para todas las industrias del sector caucho.

Hasta la penúltima década del siglo XX cada empresa fabricaba sus propias gomas y debía mezclar los cauchos con los ingredientes previstos en cada caso o fórmula. En la actualidad la evolución y el progreso han hecho variar las formas de interrelación de la industria, por lo que

pueden establecerse variantes con las metodologías siguientes:

a) La empresa fabricante de artículos de caucho adquiere sus mezclas a proveedores especializados en el mezclado de caucho,

solicitando una fórmula o calidad completa y recibiendo con el material un informe del laboratorio del proveedor confirmando las características del suministro.

b) Le empresa fabricante de artículos de caucho adquiere unas mezclas a proveedores especializados en el mezclado de caucho, solicitando una fórmula o calidad incompleta y que deberá terminar de formular mezclando productos finales en su propia empresa. Ello puede tener sentido en los casos de consumos medianos o pequeños, en los que el almacenaje podría originar prevulcanizaciones por el paso del tiempo y la temperatura ambiente o del propio almacén.

c) Le empresa fabricante de artículos de caucho adquiere unas mezclas a proveedores especializados en el mezclado de caucho,

solicitando una fórmula básica o madre, que incorpora al caucho básicamente el negro de humo o carga reforzante, óptima y usual en las piezas de caucho. Ello viene claramente motivado por el hecho de no querer utilizar en su empresa el "terrible" negro de humo, con el que unas motas son capaces de tiznar todas sus salas o dependencias

d) Le empresa fabricante de artículos de caucho

fabrica sus propias mezclas de caucho y controla plenamente sus calidades. Caso que puede ser debido a que históricamente haya disfrutado de una buena instalación de mezclado, o bien, que estime fundamental la confidencialidad de sus fórmulas, etc., etc.

III – CONTROL DE LAS MEZCLAS DE CAUCHO

Al cliente o usuario de artículos de caucho poco deben preocuparle los diversos aspectos citados en el punto anterior, al diseñar o proyectar técnicamente una de sus piezas, sin embargo, si deberá tener en cuenta las garantías de calidad en cualquiera de esos casos y obrar en consecuencia, según descrito en el capítulo CM909x del Manual y relativo a los ensayos normalizados para los elastómeros o materia prima base del producto.

Los fabricantes de artículos de caucho saben cuan complejo es el comportamiento de la goma que, con partidas suministradas con idénticas características de laboratorio, algunas veces resulta difícil seguir elaborando el artículo previsto.

De lo anterior podemos deducir que los ensayos usuales de laboratorio no son siempre suficientes o puede que no sean suficientemente precisos.

Resulta importante hacer notar que,

para obtener productos de iguales características elastoméricas, precisamos distintas gomas para cada uno de los procesos de fabricación, en particular las características de viscosidad y de reometría, toda vez que las condiciones de trabajo o elaboración de las máquinas son distintas. Incluso entre máquinas similares, pero de distinto modelo o marca, se precisan gomas diferentes para poder obtener el mismo producto.

IV – TECNOLOGIA DE MEZCLADO DEL CAUCHO

Los dibujos e imágenes del Album muestran la máquina más antigua y característica que se conoce para el mezclado del caucho o elaboración de las gomas, denominada el mezclador de cilindros. Máquina que, además de su función de mezclador, resulta casi imprescindible para convertir, al final de cualquier proceso, la masa multiforme que es la goma en láminas o tiras enrollables.

   –    

La aplicación y funcionalidad del mezclador de cilindros fue descubierta por

Thomas Hancock en 1819, tras un primer intento desafortunado en que lo intentó con unos cilindros erizados de púas con el que pretendía desmenuzar el caucho y que, por efecto del calor mecánico, se convirtieron en rodillos encauchados, pasó a aplicar un molino con rodillos lisos y que giran a diferente velocidad. Por esta última razón también se el denomina molino, particularmente en muchos países de Hispanoamérica.

El fenómeno que se consigue sobre el caucho, por el diferencial de velocidad de los dos rodillo, se denominó

masticación, si bien originan unos efectos de fricción y desgarro del caucho, así como la absorción de las cargas o ingredientes con las que se pretende enriquecer o abaratar la goma o fórmula.

El mezclador de cilindros requiere de una notable habilidad

por parte del operario, sea para desplazar la mezcla de una lado a otro para conseguir una plena homogeneización como para evitar el serio accidente que origina el ser atrapado por los rodillos. Con un mecanismo adicional, denominado "blender", se consigue trasladar la mezcla, casi sin riesgo, de un lado al otro de los rodillos.

A principios del siglo XX se produjo

un nuevo progreso en la tecnología del mezclado con el invento de Fernley N. Banbury, patente de 1916, quien aplicó a una amasadora de harina, o de tipo similar, un pistón neumático que presionaba la mezcla introducida en el interior de la cámara de la máquina. Esta máquina, denominada genéricamente Banbury, pese a que su denominación técnica es la de mezclador interno.

El mezclado con mezclador interno resulta mucho más rápido que con mezclador de cilindros y muy particularmente, menos peligroso. Así mismo, se han podido construir mezcladores internos de gran capacidad, capacidad o carga que sería imposible de manipular manualmente en un mezclador de cilindros.

A mediados del siglo XX asistimos aun nuevo avance en la tecnología del mezclado, a cargo de

Francis Shaw, patente de 1946, y concretamente en lo concerniente a los mezcladores internos, que, a diferencia de los ya conocidos y cuyos rotores giran en sentido contrario con diferente velocidad, pero sin rozarse, los nuevos rotores Shaw engranan o penetran uno dentro del otro y producen una plastificación y mezclado del caucho mucho más rápida.

Los constructores tradicionales del mezclador tipo Banbury alegaban que con los rotores penetrantes resultaba muy difícil controlar la temperatura de la mezcla en la máquina, dada su mayor agresividad, pero,

al caducar la patente Shaw, todos se apresuraron a presentar sus mezcladores internos con rotores engranados.

Los dibujos e imágenes siguientes muestran el mezclador interno, tipo Banbury y tipo Shaw, fricción o engrane.

Las grandes instalaciones para el mezclado de caucho, además de los dos tipos de máquinas antes descritas, incorporan otros muchos equipos que permiten mejorar su productividad y limpieza, como son: silos de almacenaje y dosificadores automáticos de cargas pulverulentas, depósitos y dosificadores para los aceites a incorporar, cintas de transporte y evacuación de las mezclas, etc. etc.

 

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

 

  

 

  

 

 

IV.B – CALANDRADO DE LA GOMA

    

 

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

de

TECNOLOGÍA DE LA FABRICACIÓN DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

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

 

IV.B – CALANDRADO DE LA GOMA

 

El MANUAL BASICO está concebido para

facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

 

II – CONFORMADO POR CALANDRADO

La tecnología de calandrado probablemente no requerirá de especiales proyectos por parte de los técnicos industriales usuarios, pero debido a que es utilizada en muchos de los procesos productivos del caucho debe ser conocida.

El calandrado de la goma podría compararse a una tren siderúrgico para la laminación de chapas, puesto que la calandra cuenta con varios rodillos y eso le permite actuar de forma progresiva sobre la materia a laminar, transformándola en una banda continua de grosor uniforme y superficie lisa.

El primer par de rodillos cumple la misión básica de transformar la masa multiforme de caucho en lamina relativamente gruesa y rugosa, los rodillos siguientes van laminando y adelgazando el espesor de la banda.

Las velocidades de los primeros rodillos tienen un ligero incremento en el sentido de la marcha, pero los dos últimos siempre girarán a la misma velocidad, por esta razón se entiende que

el término calandrado indica el hecho de que dos rodillos giran siempre a la misma velocidad tangencial.

Laminar es la función principal de una calandra, pero

laminar sin oclusión de burbujas de aire o gas es una función implícita, particularmente en la industria del caucho, toda vez que al tener posteriormente que vulcanizar, a temperaturas de 150ºC o superiores, las hinchazones podrían aparecer e incluso convertirse en agujeros.

La necesidad de evitar la oclusión de aires o gases en

la lamina obliga a obtener un grosor de 0.8 a 1.2 mm. como máximo, grosor que en general resulta insuficiente para fines industriales, por lo que hay que proceder a "doblar" la nueva banda con otra ya existente.

Las aplicaciones características de las bandas calandradas hemos visto que suelen ser cintas transportadoras o, en multitud de aplicaciones de manufactura, como son los neumáticos, las membranas, correas trapeciales, etc., en todos los cuales se precisa de un refuerzo interior con hilo textil o metálico, refuerzos que deben ser incorporados en el interior de la banda con un procedimiento que se denomina engomado o encauchado.

Finalmente, una instalación industrial con buena productividad requiere fabricar de la manera más continua posible y para ello se precisan acumuladores de tela o banda, tambores calefactores y refrigeradores, etc., resultando una instalación de notable envergadura y coste.

 

III – VULCANIZADO DEL CALANDRADO

La fase de vulcanización de bandas también requiere de equipos grandes y costosos, según se trate de bandas delgadas podrá vulcanizarse una máquina que podemos denominar "tambor de vulcanizado" (ver fotografía) y si debemos vulcanizar bandas muy gruesas o cintas transportadoras, deberá utilizar una prensa especial para correas y de producción discontinua (ver fotografía).

 

 

En la fabricación de artículos de caucho en los que la banda, con o sin refuerzo, es una parte integrante de la pieza será vulcanizada con la misma, sea

mediante prensa (caso de los neumáticos) o mediante autoclave (caso de los rodillos recubiertos).

 

IV – CARACTERISTICAS DE LAS CALANDRAS

Las calandras son equipos muy costosos, probablemente por su gran volumen, pero también por los complementos que son convenientes o necesarios si se pretende una buena calidad de producto, como podrían ser:

  • Tracción independiente en cada rodillo, reductores con engranajes de precisión y motores de velocidad variable.
  • Tensores hidráulicos entre rodillos, para eliminar holguras y garantizar precisión.
  • Rodillos taladrados por la tabla, para garantizar una temperatura uniforme.
  • Rodillos de calandrar bombeados, para compensar flexiones y garantizar precisión.
  • Cruce de ejes de los rodillos de calandrar, para compensar flexiones y garantizar precisión.
  • Soportes hidroneumáticos en los cojinetes de los rodillos de calandrar, para una abertura rápida en supuestos cruzamientos de los hilos metálicos o textiles del refuerzo de la banda.
  • Etc., etc.

 

 

En definitiva, las instalaciones completas de calandrado son

unas instalaciones muy costosas, que probablemente sólo poseen los fabricantes de neumáticos, mientras que los industriales pequeños y medianos cuidarán de suplir la inversión con pequeñas calandras y los mezcladores de rodillos, aguzando su ingenio para poder alcanzar la calidad deseada.

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

 

 

 

 

 

 

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

  

 

MANUAL BÁSICO DEL CAUCHO

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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

de

TECNOLOGÍA DE LA FABRICACIÓN DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

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

 

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

 

El MANUAL BASICO está concebido para

facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

 

II – MOLDES PARA EL CONFORMADO Y VULCANIZADO POR MOLDEO

Probablemente, todo el mundo tiene una idea concreta de como se obtienen objetos mediante la utilización de un molde o, puede que mayormente esa idea se base, en la utilización de un medio molde i la colaboración de una mesa o del propio suelo, en el caso de la arena de una playa.

 –

En

la experiencia de los técnicos industriales, es probable que conozcan la tecnología correspondiente a la obtención de piezas por moldeo y colada de hierro o acero. Al diseñar la pieza, considerarán en que punto colocar el plano de partición de las dos cajas de moldeo, puede que se precisen tres cajas, donde debería situarse la entrada del material fundido, bebederos, puntos donde la evacuación de los gases, mazarotas en el caso del acero fundido, forma y puntos donde soportar los noyos que consiguen los vaciados complementarios, etc. La contracción del material, que debe preverse en el modelo, la discutirán con el fundidor y el modelista.

 

En el diseño de piezas de caucho por moldeo las dificultades técnicas son parecidas, con la particularidad de que

el coste de un molde puede ser realmente importante y los errores de diseño, para la construcción y en la productividad de la fabricación, pueden resultar muy graves, muchas veces irreparables.

Al observar algunas piezas moldeadas, destinadas a aplicaciones industriales, y viendo su enrevesada complejidad, uno no puede menos que pensar en que

el proyectista tuvo un día de imaginación artística "daliniana".

En general y sobremanera en piezas de formas complejas,

la colaboración previa y asesoramiento de un experto fabricante de piezas de caucho resulta siempre muy aconsejable, para garantizar el éxito en todos sus aspectos.

En el caso de proyectistas que deban especializarse en piezas moldeadas y en los de proyectos muy complejos, contamos en el Parque Tecnológico de Cerdanyola con la entidad

ASCAMM (Fundació Ascamm Centre Tecnològic), que nos ofrecen información, formación y desarrollos.

En los dibujos incorporados en el Album de Fotografías se muestra una clasificación genérica de los tipos de molde para artículos de caucho y particularmente, los artículos de caucho que suelen fabricarse con cada modalidad.

Simplificando la tecnología propia de los moldes, podemos indicar al proyectista que deba desarrollar artículos de caucho moldeados, al igual que en cualquier otra técnica de moldeo,

debe estudiar y prever tres temas fundamentales:

a)

La sección en que puede coincidir la partición del molde y la potencial marca en la pieza. Marca que el método de moldeo, por compresión o por inyección, y la calidad del molde tienden a resolver.

b)

La zona en la que pueden practicarse los puntos de inyección y su potencial huella en la pieza. Aspecto fundamental en el moldeo por inyección.

c)

La facilidad de salida de aires del molde, eliminando puntos no coincidentes con la partición del molde o problemáticas similares, siendo primordial evitar la oclusión de burbujas de aire o gases.

 

III – METODOS DE CONFORMADO Y VULCANIZADO POR MOLDEO

Los métodos de conformado y vulcanizado de las piezas de caucho mediante moldeo son básicamente dos: 1) con

prensas de moldeo por compresión de la goma, colocada manualmente en el molde, y 2) con prensas de moldeo por inyección de la goma en el molde, goma que alimenta la inyectora automáticamente mediante bandas o gránulos.

Siempre se tratará de prensas, generalmente hidráulicas, en el caso del moldeo por compresión justamente para comprimir la goma y el caso del moldeo por inyección para evitar que la presión interior abra el molde.

 –

Los dos métodos de moldeo, compresión e inyección, coexisten perfectamente y existe una clara tendencia a fabricar por inyección las grandes series, mayormente destinadas al sector de la automoción y electrodomésticos.

  Moldeo por compresión

El

moldeo tradicional o por compresión, resulta adecuado, muy probablemente, en los casos de pequeñas series de fabricación, en piezas de gran tamaño, en las piezas que requieren de manipulación adicional (forros textiles, diversos tipos de caucho, etc.), etc.

 –

En cualquier caso, la elección del método de fabricación, sea compresión o inyección, dependerá de la oferta del fabricante de artículos de caucho, de su experiencia y muy fundamentalmente, de la oferta que nos traslade.

  Las imágenes del Album de Fotografías muestran las características o aspecto general de las prensas de compresión y de inyección.

Moldeo por inyección

Los fabricantes de piezas de caucho, que destinan su producción a fabricar artículos de comercialización ajena,

han acondicionado sus medios de fabricación a una clientela determinada y que, en muchos casos, ha sido adquirida a lo largo de decenas de años de actividad.

 –

 –

Inyectora ATMA y detalles técnicos

Sin duda, la mayor parte de los diseños que realiza un técnico industrial, con relación a la industria para la fabricación de artículos de caucho, corresponden a fabricaciones de moldeado y en ese sentido, entendemos como fundamental el

contar con el consejo previo de un fabricante industrial especializado y experto.

 

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

  

 

 

 

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

 

 

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

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IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

 

El MANUAL BASICO está concebido para facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

 

II – CONFORMADO POR EXTRUSION

El término extrusión se define como la acción y efecto de extrudir o extrusionar, y que consiste en dar forma a un material fundido o plástico, haciéndolo pasar mediante presión a través de un orificio o matriz.

Extrusión también consiste en el procedimiento para fabricar tiras metálicas o plásticas por impulsión del material por un orificio matriz, de sección y forma determinada.

Tradicionalmente, muchas industrias fabricaban sus productos básicos por extrusión y lo hacían, mayormente, con

extrusoras de tipo émbolo o pistón, cargando la materia prima en forma de bloque o masa por una cavidad apropiada, anterior a la matriz de salida de la máquina. En la industria del caucho no es usual la extrusora de pistón y solamente, una firma británica las fabrica para obtener formas predeterminadas con las que cargas moldes de prensas de compresión, particularmente para fabricar suelas de calzado, etc.

 

La extrusora moderna está basada en un tornillo de Arquímedes evolucionado y que ha sido constantemente perfeccionado, adecuándolo a las necesidades de las diversas aplicaciones industriales y materiales a elaborar.

En los dibujos puede verse el perfil del tornillo o husillo de una máquina de extrusión de caucho,

imagen o foto D-2, y la representación vectorial teórica del movimiento de una partícula dentro del canal del husillo. Movimientos o flujos resultantes del rozamiento del caucho del husillo giratorio contra la cámara fija, el fondo del canal del propio husillo y la resultante de la acción del filete inclinado del husillo, husillo que normalmente es de doble filete o paso y consecuentemente, con un notable ángulo de inclinación.

Consecuencia del complejo flujo de las partículas de caucho en el canal del husillo,

se obtiene una homogeneización extraordinaria del material a extrusionar, que supera y complementa a la obtenida con el mezclador interno y el mezclador de rodillos, ya descritos en el anterior capítulo. La demostración más simple y palpable de la capacidad de homogeneización de una extrusora, se obtiene alimentándola con dos bandas de goma de distinto color y simultáneamente, por ejemplo una banda negra y otra blanca producirán de un perfil gris de coloración constante y uniforme.

 

III – LA EXTRUSION EN LA INDUSTRIA DEL CAUCHO

La extrusora es una máquina utilizada en muchos de los procesos productivos de la industria del caucho

, pese a que hayamos simplificado sus tecnologías en los cuatro grupos que vamos describiendo: calandrado, moldeo, extrusión y manufactura; la extrusión puede aparecer en cualquiera de ellas.

Posiblemente y como hemos expuesto en el apartado anterior, la razón más importante por la que se utiliza la extrusora como complemento de una instalación destinada a la fabricación de artículos de caucho sea

la homogeneización extraordinaria que consigue del material a elaborar o goma, pero hay otras muchas razones e indicamos las más importantes en la tabla o foto D-1, considerando :

A – TECNOLOGIA O PROCESO BASICO

B – METODO DE ALIMENTACION DE LA MAQUINA

C – CABEZAL APLICADO A LA EXTRUSORA

D – PRODUCTO OBTENIDO, EN FASE INTERMEDIA O DEFINITIVA

E – ESTADO DEL MATERIAL SALIENTE, CRUDO O VULCANIZADO

Extrusora de descarga, filtradora y granuladora

La extrusión se aplica pues en

la obtención de perfiles diversos y muy particularmente para precalentar y plastificar la goma mediante su acción mecánica, en máquinas de moldeo por inyección, en equipos para recubrir rodillos, etc. Calentar la goma, para aumentar su grado de plasticidad, por extrusión u otros medios mecánicos es un procedimiento usual, debido a que el caucho es un mal transmisor del calor y resultan poco eficaces los medios ordinarios de calefacción.

Extrusora de descarga y calandrado

Las extrusoras utilizadas para esos diversos menesteres tienen, evidentemente, unas

muy diversas características técnicas y muy particularmente en su husillo, husillos que han sido objeto de multitud de patentes y que entusiasmarían al propio Arquímedes. La forma, el tamaño y la potencia motriz son otras variables muy importantes.

 

Extrusora de alimentación en frio y desgasificación

IV – EXTRUSION DE TUBOS Y PERFILES – VULCANIZADO

Los tubos y los perfiles de caucho pueden ser los dos ejemplos más característicos de la fabricación basada en la tecnología de la extrusión, pero en la mayor parte de los casos presentan algunas complejidades añadidas.

Diversos cabezales para extrusora

En el Album de Fotos podemos apreciamos

el dibujo e imagen correspondiente al "CABEZAL RECTO", que aplicada en el extremos de salida de la extrusora contendrá la matriz circular y el noyo cilíndrico que dan la forma y dimensiones al tubo a fabricar. Una entrada de aire a presión, a través del noyo, mantendrá el tubo o manguera hinchado y evitará que se peguen sus paredes interiores (con aportación de talco o algún otro antiadherente).

Aparentemente, esa tecnología tradicional sería fácil, pero resta por

realizar la fase de vulcanizado en autoclave y a unos 150ºC, que requeriría de un vendado superficial o el recubrimiento bajo plomo, para evitar que las pequeñas oclusiones de aire o gas se conviertan en burbujas por efecto de la temperatura y finalmente en un agujero. Así, podemos observar todavía en el mercado tubos que presentan la huella de haber sido protegidos por una venda en espiral y otros, de marca famosa, que presentan un rayado propio de la aplicación y/o extracción del plomo protector.

Conseguir que los tubos y perfiles de caucho estén libres de oclusiones de aire o gas ha implicado el diseño de las modernas "EXTRUSORAS PARA CAUCHO", esquema que podemos ver en los dibujos. El método consiste en originar unas turbulencias del caucho, en un cierto punto del husillo, y practicar en la cámara una abertura y una bomba de vacío para la desgasificación.

La

fabricación de perfiles de caucho es similar, si bien y usualmente, se utiliza sólo una hilera o matriz de salida, residiendo la dificultad máxima en conseguir que el perfil obtenido se ajuste a las dimensiones o diseño requerido, tanto más cuando ese perfil prevea labios o bordes finos que constituyen una figura compleja.

Tunel de vulcanización

La vulcanización

, en la fabricación actual de tubos y perfiles de caucho, conocidas ya las características de las extrusoras con desgasificación, se realiza a unos 200ºC y mediante baños de sales fundidas, túneles de micro ondas (si no hay partes metálicas), túneles de aire caliente, túneles de infrarrojos, etc., según el método que haya adoptado cada fabricante de artículos de caucho.

 

Vulcanización por micro-ondas CIM D’OR

V – EXTRUSION DE TUBOS Y PERFILES COMPLEJOS

Descrita en el apartado anterior la fabricación de tubos y perfiles, la tecnología parece fácil y, sin embargo, es sólo la base de una fabricación mucho más compleja que seguidamente intentaremos exponer.

Los tubos de mayor aplicación industrial no están fabricados con un tipo de caucho solamente, sino que se tratará de varias capas de caucho y un refuerzo textil o metálico interior, para lo cual será menester utilizar el "

CABEZAL ANGULAR", esquema que podemos ver en los dibujos o fotos, que permite aplicar por extrusión otra capa de caucho sobre un tubo ya existente. El cabezal dispondrá de una primera matriz que se ajustará al tubo existente o entrante y una segunda matriz que generará la dimensión exterior del tubo resultante o saliente.

En realidad,

el fabricante de tubos de caucho, contará con una instalación completa y especial para el producto a fabricar, una línea de fabricación en la que se sucederán: la extrusora con cabezal recto, seguida de una espiraladora, trenzadora o malladora textil, una ducha o baño de adhesivos goma tejido, camara de secado, tanquetas de arrastre, la segunda extrusora con cabezal angular, túnel de micro ondas, túnel de aire caliente y puede que, finalmente una bobinadora cortadora con sierra de disco. En suma, una línea de fabricación de unos cuarenta metros de largo, como mínimo, seguida de otra instalación complementaria si el tubo requiere de recubrimiento metálico exterior.

La fabricación de perfiles de caucho se ajusta más a lo descrito en el apartado anterior, particularmente en lo relativo a perfilería de uso corriente, pero, si tratamos de alguno de los perfiles utilizados en la fabricación de automóviles, como puede ser el perfil utilizado para el cierre estanco de las puertas laterales,

la complejidad y las exigencias de producción son máximas.

El perfil de las puertas de un automóvil acostumbra a estar

constituido por dos tipos o perfiles de caucho y un alma metálica. El alma metálica, convenientemente troquelada para que resulte más flexible y recubierta de caucho, actúa como pinza y se acopla a la chapa del bastidor, mientras que otro perfil de goma esponjosa y hueco proporciona la estanqueidad a la puerta.

En este caso, denominado de

bicomponente con inserto metálico, la instalación estará compuesta de dos extrusoras con un cabezal común y formado por dos cámaras, dando prioridad a la cámara y matriz para el caucho macizo, seguido de la cámara y matriz para el caucho esponjoso y hueco (semejante a un tubo), siendo atravesada la primera cámara por el fleje troquelado. La línea, muy especial y al alcance de pocas firmas, probablemente, contará con un baño de sales fundidas y al final, una cortadora de tiras por sierra circular.

Si tratáramos del perfil de caucho correspondiente a las ventanillas de las puertas de un automóvil, habría que añadir la complejidad que representa el flocado, esa pelusilla o vello que limpia los cristales con el roce de subirlo o bajarlos. Implica un raspado automático en la línea, impregnar la zona raspada, transitar por una cámara sometida a ciertas turbulencias de un aire lleno de pelusa y corrientes estáticas, para que esa pelusilla quede de punta, sigue una cámara de secado, etc.

Según lo expuesto, con relación a la tecnología de fabricación de artículos de caucho por extrusión,

debe quedar claro que:

  • La extrusora es una máquina utilizada en muchos procesos productivos del caucho.
  • Existen diversos niveles de complejidad, según el producto a fabricar.
  • Las características de las extrusoras y sus husillos son múltiples y muy distintas.
  • Las líneas continuas de fabricación deben ser competitivas y son muy costosas.

 

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

 

 

  

 

 

IV.E – MANUFACTURAS DIVERSAS

 

   

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

de

TECNOLOGÍA DE LA FABRICACIÓN DE ARTICULOS DE CAUCHO

 

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

 

IV.E – MANUFACTURAS DIVERSAS

 

El MANUAL BASICO está concebido para

facilitar a los técnicos industriales el diseño o selección técnica de los artículos de caucho y en ese sentido, el capítulo IV sólo pretende ofrecer una visión general de las tecnologías de fabricación, sin que sea posible abarcar mínimamente la cuestión en profundidad, particularmente cuando se trate de artículos de diseño complejo, como son los neumáticos u otros elementos sometidos a condiciones de trabajo muy concretas y exigentes industrialmente.

 

I – INTRODUCCION

En la imagen I-1 INDICE del Album fotográfico del Manual se ha presentado una tabla índice de productos de caucho, encuadrando los artículos más conocidos en unas determinadas tecnologías o procesos para su fabricación y consecuentemente, de una de esas tecnologías vamos a tratar en el presente capítulo.

La descripción del proceso está simplificada y fundamentalmente confeccionada para técnicos de sectores distintos al caucho, según se indicó en el mismo prólogo: "El Manual está dirigido fundamentalmente a los técnicos e ingenierías, maquinaria, industria, etc., con el ánimo de que les resulte conocido y admirable el extraordinario mundo del caucho, su singular industria y las gentes entusiastas que en ella laboran con callada actitud y excepcional maestría".

 

II – CONFORMADO POR MANUFACTURA

Tras desarrollar los capítulos destinados a clarificar los términos de caucho, goma y elastómero para todos aquellos técnicos industriales que, utilizando piezas de caucho, no están especializados en esta tecnología, se han expuesto sucintamente las técnicas de fabricación que hemos denominado: mezclado, calandrado, moldeo y extrusión.

Al describir las técnicas propias de los fabricantes de artículos o piezas de caucho, se ha procurado hacer notar que difícilmente se da el caso de una industria del sector que base sus conocimientos y actividades en una sola de tales técnicas, toda vez que casi siempre precisará dominar y aplicar varias o buena parte de todas ellas,

pero sí podrá admitirse que su especialidad consiste mayormente en el desarrollo de una técnica fundamental concreta.

 

Así pues, muchas

industrias o firmas industriales serán conocidas por el producto que fabrican y no por la especialidad técnica que desarrollan, en muchos casos se tratará de productos con marca propia y renombrados entre el gran público; el mejor ejemplo podría ser el de los fabricantes de neumáticos.

Clasificamos como

manufactura del caucho a la especialidad que utiliza varias técnicas de fabricación de las fundamentales. A esas industrias, que utilizan diversas técnicas en sus procesos de fabricación, las denominamos manufactureras, entendiendo que se ajustan a las definiciones del diccionario, según las cuales: Se trata de obra hecha a mano o con ayuda de maquinaria, fabrica con medios mecánicos, transforma materias primas en productos semielaborados o éstos en productos acabados y la realizan un grupo de operarios en un mismo lugar, basándose en la división y especialización del trabajo.

 

III – CONFORMADO POR MANUFACTURA Y VULCANIZADO

Teniendo en cuenta que el Manual Básico del Caucho está dirigido fundamentalmente a los técnicos en ingeniería, maquinaria, industria, etc., damos como muy probable que, en lo concerniente a sus desarrollos, les bastará con las generalidades expuestas y el capítulo de moldeo como tecnología en la que deberán participar usualmente.

El presente capítulo, relativo a Manufactura, resultaría inacabable si tratáramos de exponer las muy diversas formas de fabricar productos concretos que se presentan en el mercado y que son utilizados por un gran número de industrias. En consecuencia y

con ánimo de exponer algunos ejemplos, trataremos del caso principal que es el neumático y además, de las juntas de uso más corriente y del recubrimiento de rodillos con caucho, por ser un servicio que requieren tanto los fabricantes de maquinaria como infinidad de sectores industriales que precisan reacondicionar los rodillos de su maquinaria.

3.1 – Fabricación de neumáticos

El neumático de automóvil es el artículo más representativo de la industria del caucho, puede consumir entre el 60 ó 70 por ciento de la producción mundial de esta materia y sin duda, es la fabricación con mayores exigencias de calidad y control consecuente.

Simplificando al máximo, podemos indicar que el neumático está formado por dos partes bien diferenciadas:

la carcasa y la banda de rodadura. La carcasa la constituyen la lámina estanca al aire o cámara, las bandas cruzadas con refuerzo textil o metálico, las bandas laterales de caucho o flancos y los talones o aros metálicos, insertos en las pestañas de la llanta. La banda de rodadura cubre circularmente toda la carcasa y será moldeada creando el característico dibujo del neumático.

Equipo Krupp para confeccionar neumáticos

 

 

La

instalación de mezclado de una fábrica de neumáticos se caracteriza por el gran tamaño de sus mezcladores internos y la batería de grandes mezcladores de cilindros que evacuan, refrigeran y homogeneizan, con un cierto grado de automatización, la gran masa de goma producida en cada operación de mezclado. Las extrusoras filtradoras pueden estar situadas en la línea de evacuación del mezclador interno o en líneas posteriores, especiales para la extrusión y que suelen alimentarse de varias mezclas simultáneamente, para garantizar, todavía más, la uniformidad u homogeneización de la goma que se utilizará en los siguientes procesos productivos.

Cabezal de extrusora para láminas de la carcasa 

Las exigencias de las gomas para fabricar neumáticos son extremas

, cualquier pequeña diferencia de laboratorio con los estándares previstos implica el rechazo de la goma. Esta es la razón por la que existe un mercado de gomas denominadas "compuesto de neumáticos" y que tiene buena aceptación entre los fabricantes de artículos de caucho, debido a sus extraordinarias características técnicas.

La instalación de extrusión de la banda de rodadura, de una sección considerable, debe contar con una lámina inferior o goma de enlace para su perfecta adhesión a la carcasa y en algunos casos, con otro tipo de caucho para la protección lateral, por lo que la línea estará formada normalmente por

el método de doble o triple extrusora actuando sobre un único cabezal.

La instalación de calandrado es parecida a la ya representada y descrita en la imagen B-1 del Manual y deberá procesar sólo goma, engomar urdimbre textil o metálica, etc.

Detalles de la carcasa de un neumático

La operación de

confección de la carcasa fue tradicionalmente la más dura que un obrero tuviera que desarrollar, montar las diversas bandas, telas y complementos hasta formar la carcasa requería destreza y gran esfuerzo. En la actualidad, cada fabricante ha desarrollado equipos para automatizar o facilitar la confección, en función del tamaño del neumático y en el mercado algunas firmas, como Krupp Maschinenteschik de Hamburgo, fabrican maquinaria para esta tarea, tal cial puede verse en el Album de Fotografías.

Prensas para vulcanizar neumáticos

La fase correspondiente al

moldeo de la banda de rodadura y vulcanización completa del neumático se realiza con prensas especialmente diseñadas para esta operación, que se caracterizan por la particularidad de que el equivalente al noyo interior es una vejiga de caucho, más conocida como "air-bag", a la que se inyecta vapor para que comprima interiormente la carcasa y junto con la temperatura de la máquina o molde se obtenga la vulcanización adecuada y necesaria. Las prensas modernas cuentan con mecanismos para las operaciones de carga, desmoldeo y retirada de las piezas o neumáticos.

3.2 – Fabricación de juntas y arandelas

Las juntas y arandelas de estanqueidad de líquidos y gases deben ser los artículos de caucho más utilizados y en todos los sectores industriales, con formas o modalidades bien distintas cumplen una misión en la que el caucho es insubstituible.

Las

juntas tóricas son las más populares y su aplicación para la estanqueidad de ejes estáticos o móviles transversalmente es inmejorable. Con holguras mecánicas bien controladas soporta altas presiones en medio oleohidráulicos. Su fabricación se realiza mediante inyección, con moldes y equipos muy especializados, que permiten obtener juntas tóricas sin marcas de la partición del molde ni huella de los puntos de inyección.

Las

juntas planas o arandelas de caucho son la clave del cierre de la mayor parte de la valvulería o grifería, particularmente numerosas si contamos los grifos existentes en cualquier edificio con actividad humana y aerosoles para todo tipo de aplicaciones. Su fabricación es dispar, según la calidad y precisión requeridas, calidades de caucho que dependerán del fluido a retener y unas precisiones con tolerancias del tipo I.S.A. h8 o h9, difíciles de controlar debido a que hay que medir una pieza que es elástica.

En los casos en que la precisión es menos rigurosa

se partirá de tubo fabricado y vulcanizado mediante extrusión en continuo, cortándose posteriormente las arandelas en tornos especiales para esa finalidad. En los casos de precisión rigurosa se partirá de tubos cortos obtenidos por inyección, rectificados seguidamente con máquinas especiales dotadas de muelas de esmeril y finalmente, se procederá al corte de las arandelas.

Algunos tipos de juntas deben ser obtenidas forzosamente por moldeo, sea por sus formas o debido a que van incorporadas a un soporte metálico y la dificultad de su fabricación dependerá del caso concreto de que se trate.

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Las

juntas más simples, generalmente de poco espesor y superficie lisa, pueden ser producto de un proceso de troquelado mecánico, partiendo de bandas calandradas y vulcanizadas previamente.

 

3.3 – Recubrimiento de rodillos

Los

rodillos recubiertos con caucho son imprescindibles en los equipos de muchos sectores industriales, como las industrias papelera, textil, artes gráficas, cuero, etc., por dos razones básicas: la elasticidad del caucho al presionar sobre la materia a fabricar o laminar y su resistencia a líquidos, que son especialmente corrosivos.

La aplicación más popular y conocida por todos fueron las máquinas de escribir, en las que el rodillo recibía la percusión originada por la mecanografía, pero estas máquinas son ya un recuerdo en algún rincón de la oficina.

El técnico industrial, que

precise de rodillos recubiertos de caucho para su maquinaria, ante todo debe fijar o establecer el tipo de caucho más adecuado a sus necesidades y seguidamente, concretar las características reales y probadas del elastómero elegido, cualquier atractiva denominación comercial y bondad cualitativa genérica puede ser el preludio o anuncio de un fracaso.

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El proceso de recubrimiento de un rodillo con caucho es el siguiente:

a) preparación previa del núcleo metálico, desbaste por mecanizado al torno y limpieza absoluta de la superficie mediante chorreado de arena, granalla, etc., b) un decapado químico y/o desengrasado, si ha existido un tiempo de almacenamiento, c) aplicación del adhesivo goma metal adecuado o un primer recubrimiento de una primera capa con ebonita, d) recubrimiento del rodillo con una banda de goma hasta alcanzar el grosor requerido, banda calandrada fría, aplicada con presión, o mejor, banda caliente obtenida mediante extrusora acoplada a la máquina de recubrir, e) fuerte vendaje superficial de la goma, con tela de algodón o nilón, f) vulcanización en autoclave, g) mecanización del rodillo, sacando los excedentes del recubrimiento y h) acabado superficial con rectificadora de esmeril, hasta la dimensión y tolerancia fijadas.

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RESUMEN:

El actual capítulo ha ultimado el Manual Básico del Caucho, si bien, agradeceremos cualquier mejora o complemento, en todo lo relativo a la fabricación de artículos de caucho, que pueden aportar todas las personas o lectores que así lo deseen, utilizando el espacio para comentarios que aparece al pié de cada texto o fotografía.

 

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

 

  

  

  

 

 

DICCIONARIO ENCICLOPÉDICO

 

 

DICCIONARIO ENCICLOPÈDICO

Recordando algunas definiciones semánticas, con el ánimo de clarificar algunos de los términos utilizados en el Blog.

 

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

 

CAUCHO

Sustancia elástica, impermeable, resistente a la abrasión y a las corrientes eléctricas, que se obtiene del látex de varias plantas, especialmente de Hevea brasiliensis.

Químicamente, es un politerpeno formado por polimerización del isopreno. Es viscoso, pegajoso, blando en caliente y duro y quebradizo en frío; carece de fuerza tensil y envejece rápidamente por oxidación en contacto con el aire. Para mejorar estas características del producto y hacerlo más comercial se amasa el caucho natural con azufre y a continuación se calienta la mezcla por encima de los 100° C. El polímero que resulta, llamado

caucho vulcanizado o elastómero, no se deforma por el calor, no es quebradizo en frío y no es pegajoso.

El caucho se utiliza en la fabricación de neumáticos, piezas o artículos de todo tipo, tubos sin o con refuerzo, adhesivos,  barnices, pegamentos, etc.

 CAUCHO SINTÉTICO

Dícese de los cauchos u otros productos obtenidos por procedimientos industriales, generalmente por síntesis química, que son susceptibles de convertirse en elastómeros mediante el proceso irreversible de vulcanización. 

 

ELASTÓMERO

Polímero tridimensional elástico, coherente y dúctil. Son elastómeros las gomas o mezclas del caucho natural y los polímeros con propiedades semejantes, como son

los cauchos sintéticos (caucho butílico, caucho nitrilo, etc), una vez realizado el proceso irreversible de vulcanización. 

 

 

 

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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