CAUCHO – TECNOLOGIA BASICA – I

 

 

CAUCHO – TECNOLOGIA EN IMAGENES

  

 

MANUAL BASICO DEL CAUCHO

  

 

El Manuel Básico del Caucho fue publicado inicialmente en el año 2000 en una web de la firma IBM, clausurada esta, su segunda versión se presentó en una web de la firma Windows el 2007 y, actualmente, ha sido traslada de manera automática a la presente web de WordPress.

 

Este último cambio mantiene aspectos gráficos interesantes, como es el color y el tamaño del texto, pero, lamentablemente, no permite aumentar el tamaño de las tablas e imágenes pulsando sobre ellas, hecho que puede resultar del máximo interés para quienes deseen analizar o profundizar en aspectos que le resulten fundamentales.

 

 Consecuentemente, la presente entrada resumida sólo pretende permitir agrandar al máximo el tamaño de las ilustraciones técnicas, facilitando su comprensión.

 

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

 

 

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

Las piezas de caucho constituyen unos elementos imprescindibles en equipos y maquinaria, en la mayoría de las actividades industriales, de la construcción y en artículos de consumo duradero.

Las propiedades de los cauchos vulcanizados o elastómeros son extraordinarias y sorprendentes, el conocimiento tecnológico es de interés general y sus características son requisito imprescindible para los técnicos que diseñan e incorporan el caucho en sus proyectos.

 

 

I – CRONICA DEL CAUCHO

 

El caucho natural era conocido y utilizado desde tiempos precolombinos por los mayas y otros pueblos aborígenes de América, que extraían el látex de diversas plantas (árboles, lianas o hierbas) generalmente propias de la zona tropical y de las cuales la única que tiene importancia industrial es el árbol conocido como “hevea brasiliensis“.

Sin embargo el suministro del caucho, necesario para cubrir la demanda creciente, presentaba las dificultades propias de una explotación selvática.

La revolución industrial generalizó el uso del caucho y la idea de crear unas plantaciones tomo cuerpo real, así en 1876 se pudieron sacar de Brasil simientes de hevea, a pesar de la férrea vigilancia ejercida por el gobierno brasileño.

 

Las plantaciones fueron aumentando y las hay en Malasia, Indonesia, Tailandia, Sri Lanka, Vietnam, India, China, Liberia, Nigeria, Ghana, Zaire, Camerún, Costa de Marfil, etc., siendo Malasia e Indonesia los principales productores de caucho natural.

 

 

Los neumáticos del automóvil, aeronave o lanzadera espacial son muy probablemente las piezas que mejor reflejan la tecnología y las exigencias que se le solicitan al caucho. Exigencias que no pueden obtenerse con ningún otro material conocido y piezas que representan el mayor consumo en peso de caucho, tanto en el automóvil como en la industria en general.

 

Para la industria moderna el caucho se ha convertido en un elemento de vital trascendencia y consecuentemente, una materia prima imprescindible y estratégica para los países industrializados.

 

 

II – ORIGEN, PROPIEDADES Y APLICACIONES DE LOS

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

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 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.

Presentar detalladamente a los diversos tipos de caucho más usuales en el mercado de manera simple y fácilmente comprensible aconseja utilizar tablas.

CAUCHOS NATURAL Y SINTÉTICOS DE ALTO CONSUMO

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

 

 

 

CAUCHOS SINTÉTICOS DE CONSUMO MEDIO

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.

CR      = POLICLOROPRENO (Neopreno)

NBR    = BUTADIENO – ACRILONITRILO

IIR       = BUTILICOS

EPDM = ETILENO PROPILENO (+Dieno)

 

 

 

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.

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

 

 

 

 

 

 

Continua . . . . .

CAUCHO – TECNOLOGIA BASICA – II

 

 

CAUCHO – TECNOLOGIA EN IMAGENES

  

MANUAL BASICO 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

 

 

III – ELECCIÓN DE ELASTÓMEROS SEGÚN CARACTERÍSTICAS

La elaboración o producción de artículos de caucho es muy variada y las hemos resumido según los métodos más tradicionales, o sea: mezclado, calandrado, moldeo, extrusión y manufacturas diversas.

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.

 

ENSAYOS DE LA GOMA Y DEL ELASTOMERO

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.

 

 

 

 

NORMALIZACION Y REGISTRO DE LOS ELASTOMEROS

La normalización y registro de los elastómeros más usuales del mercado, en función de sus características técnicas o propiedades probadas, permitiría publicar un registro o compendio de información técnica de gran utilidad para la industria en general.

La normalización y el registro de elastómeros deberían proporcionar al interesado:

  1. Códigos y requisitos normalizados de los elastómeros más utilizados, según norma UNE 53-535, y de interés para la industria en general.
  2. Características de las gomas o mezclas de caucho correspondientes, en función del proceso de conformado y vulcanización previstos, que debe ser considerada por el fabricante de artículos de caucho.
  3. Información de los cauchos base de dichas gomas y elastómeros, que es necesaria, tanto para el cliente industrial como para el fabricante de artículos de caucho.

PROPOSITO FUNDAMENTAL DEL REGISTRO

El registro debería indica el conjunto de propiedades fundamentales de los elastómeros; de los de consumo comercial más usual y/o de los más apropiados para las aplicaciones técnicas industriales más características.

Propiedades, de los elastómeros que figuren en el registro, que deberían ser verificadas y ratificadas por alguna entidad independiente y especializada, sobremanera, cuando se trate de requisitos con altas exigencias. Confirmándose dicho control en el propio registro.

CODIFICACION BASICA DE LOS ELASTOMEROS

La codificación de los elastómeros se describe ampliamente en la norma UNE 53-535-94, adaptación española de la estadounidense ASTM D2000, que debería formar parte de la biblioteca de toda oficina industrial que utilice artículos de caucho.

1 – Codificación de los requisitos básicos de un elastómero

De la norma UNE 53-535-94 indicamos seguidamente su metodología para codificar los requisitos básicos de un elastómero.

1.1 – Los materiales de caucho se codifican como TIPO (resistencia al calor) y CLASE (resistencia a aceites). TIPO y CLASE se indican mediante letras asignadas de acuerdo con las tablas 1 y 2.

1.2 – TIPO se basa en que después del envejecimiento por calor durante 70 horas a la temperatura de ensayo correspondiente, los cambios de:

  • RT (resistencia a la tracción): No sea superior a + 30%.
  • AR (alargamiento a la rotura): No sea superior a -50%.
  • Dureza: No sea superior a +15 unidades.

1.3CLASE se basa en que el hinchamiento del material en aceite nº 3 después de estar sumergido 70 horas a la temperatura correspondiente al TIPO, hasta un valor máximo de 150 ºC.

TABLAS I y II

 

TABLA III

 

COLOR DEL ELASTOMERO

Los valores de las tablas de materiales de la norma UNE 53-535 están basados en gomas negras y puede ocurrir que no sean valores idénticos en las gomas de otro color. Excepto los cauchos de silicona, MVQ, etc.

EJEMPLOS DE CODIFICACION

Ejemplos de codificación alfanumérica o especificación en UNE 53-535:

 

 

 

 

 

La norma UNE 53-535-94, adaptación española de la estadounidense ASTM D2000, indica que todos los elastómeros pueden ser clasificados en función de sus particulares características técnicas o requisitos que pueden cumplir.

 

 

IV.A – MEZCLADO DEL CAUCHO

El mezclado de los cauchos, con los ingredientes previstos para la fórmula a desarrollar, descritos en el 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.

 

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.

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

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.

Mezclador interno y dosificadores

 

Sala de mando

 

 

IV.B – CALANDRADO DE LA GOMA

El calandrado de la goma podría compararse a un 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 lámina relativamente gruesa y rugosa, los rodillos siguientes van laminando y adelgazando el espesor de la banda.

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.

Vulcanizador continuo de bandas

Prensa de vulcanización discontinua

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.

 

 

IV.C – MOLDEO DE LA GOMA

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.

 

Considerando la pieza habrá que ver en que punto colocar el plano de partición de dos medios moldes, e incluso puede que se precisen tres partes, donde debería situarse la entrada del material, puntos para la evacuación de los gases, forma y apoyos donde soportar los noyos que consiguen los vaciados complementarios, etc., así como la contracción del material, que debe preverse siempre en el moldeo, toda vez que la goma pasará de más de 150º a la temperatura ambiente.

 

 

 

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.

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.

 

 

Prensa de compresión

[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.

Prensa de inyección ATMA 2000

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.

 

 

IV.D – EXTRUSION DE LA GOMA

Calentar la goma por extrusión para aumentar su grado de plasticidad es un procedimiento usual, debido a que el caucho es un mal transmisor del calor y resultan poco eficaces los medios ordinarios de calefacción.

 

 

 

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

 

 

La extrusión se aplica pues en la obtención de perfiles diversos o tubos y también para precalentar y plastificar la goma mediante su acción mecánica, en máquinas de moldeo por inyección, en equipos para recubrir rodillos, 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.

 

 

 

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.

 

 

IV.E – MANUFACTURAS DIVERSAS

Tras describir las técnicas básicas para la fabricación de artículos o piezas de caucho, debe hacerse 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.

Clasificamos como manufactura del caucho a la especialidad que utiliza varias técnicas de fabricación de las fundamentales o añade otras muy diversas.

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 exponemos algunos ejemplos y trataremos del caso principal que es el neumático.

 

Tubo con refuerzo para alta presión

 

Piezas de caucho y metal

 

Correas de transmisión

 

Manguitos elásticos

 

Rodillos recubiertos de caucho

 

 

 

 

 

 

 

Martín Ferré

 

Barcelona, 15 de agosto del 2011

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTOMEROS

 

 

CAUCHOS, GOMAS Y ELASTÓMEROS

 

 

 

INTRODUCCION AL CAUCHO

 

Las piezas de caucho constituyen unos elementos imprescindibles en equipos y maquinaria, en la mayoría de las actividades industriales, de la construcción y en artículos de consumo duradero.

 

 

 

Las propiedades de los cauchos vulcanizados o elastómeros son extraordinarias y sorprendentes, el conocimiento tecnológico es de interés general y el control de sus características debe ser requisito imprescindible para los técnicos que diseñan y/o los incorporan a sus proyectos

   

CAUCHO

 

Durante una de las diversas sesiones tecnológicas de la Unió de Tècnics del Cautxú celebradas en las dependencias del LGAI Technological Center (el programa de 1999), el ponente, Jordi Capdevila, manifestó: "si el caucho no hubiera sido descubierto, sin duda, hubiéramos tenido que inventarlo; sus extraordinarias propiedades lo han hecho imprescindible en multitud de aplicaciones industriales y científicas e, indudablemente, el neumático sigue siendo el rey y su máximo exponente".

 

 –

 

CAUCHO NATURAL

 

Relatando su viaje, Charles M. de La Condamine, publicado por la Academia de las Ciencias, París 1745, nos describe lo sorprendente que resultaba el caucho a un europeo de su época: "La resina llamada caucho en las comarcas de la provincia… Cuando está fresca puede modelársela dándole cualquiera de las formas que se deseé; es impenetrable para la lluvia, pero, cosa más notable aun, muy elástica. Se hacen con ella botellas irrompibles, zapatos, bolas huecas que se aplastan al ser apretadas y recuperan su forma al ser soltadas. Los portugueses de Pará han aprendido de los omaguas a hacer con este material jeringas que no necesitan émbolo; tienen la forma de peras huecas con un pequeño agujero en la punta. Están llenas de agua y cuando se las oprime funcionan como una jeringa común".

 

EL NEUMATICO

 

En lo concerniente al neumático similar al que ahora conocemos, la primera patente data de 1846 y del inglés R. Thompson, si bien no fue hasta 1888 en que John Boyd Dunlop registró una nueva patente y lo aplicó en un triciclo:

"Patente Nª 10.607 – A.D. 1888

Mejora en los neumáticos para ruedas de Bicicletas, Triciclos y otros vehículos de carretera.

Yo, John Boyd Dunlop, Médico Veterinario, domiciliado en el número 50 de la Calle Clouchester, Belfast, declaro por la presente que el carácter de mi invento es como sigue:

Una cámara o tubo hueco de caucho y lienzo u otros materiales adecuados, conteniendo dicha cámara o tubo aire bajo presión o de otro modo y que deberá ser agregado a la rueda o ruedas en la forma que se considere más adecuada.

Fechado este veinte de julio, 1888".

 

 

 

  

LA VULCANIZACION

 

Especificación integrante de la patente de privilegio Nª 3.633, fechada el 15 de junio de 1844.

A todos los que pueda interesar:

Hago saber que yo, Charles Gooyear, de la ciudad de Nueva York, Estado de Nueva York, he inventado ciertas nuevas y útiles mejoras en la Forma de Preparar Material de Caucho o Goma Elástica; y declaro por la presente que la siguiente es una completa y exacta descripción de las mismas.

Mi principal mejora consiste en la combinación de azufre y albayalde con la goma elástica y en la exposición del compuesto así formado a la acción del calor a una temperatura regulada, con cuya combinación y exposición al calor queda a tal punto alterado en sus cualidades que ya no puede ser ablandado por la acción del rayo solar o el calor artificial de una temperatura inferior a aquella a la que fuera sometido en su preparación o afectado perjudicialmente por la exposición al frío.

La más notable virtud de esta goma es su maravillosa elasticidad. En esto consiste la gran diferencia entre ella y todas las demás substancias. Puede ser estirada hasta ocho veces su longitud normal sin romperse, después de lo cual vuelve a asumir su forma original.

Es probable que no haya otra substancia inerte cuyas propiedades exciten en el espíritu humano, cuando es examinada por primera vez, igual proporción de curiosidad, sorpresa y admiración. ¿Quién puede examinar y meditar sobre esta propiedad de la goma elástica sin adorar la sabiduría del Creador?".

 

 

EL NEUMATICO DESMONTABLE

 

Realmente el neumático desmontable lo idearon los hermanos Michelin en 1891 y lo aplicaron a un automóvil en la carrera París – Burdeos – París de 1894.

El neumático se impuso en un periodo de tiempo muy corto.

 

     

 

CAUCHO SINTETICO

 

Explícito resulta el informe "Caucho: Historia, Producción y Manufactura", por P.W. Barker, Ministerio de Comercio de Estados Unidos, Wáshington, 1940:

"Muchos hombres ha dedicado gran parte de su vida a la búsqueda del caucho sintético y cada nuevo experimento ha rendido un producto más aceptable comercialmente.

La guerra mundial y el bloqueo de Alemania han dado considerables ímpetus a la experimentación con el caucho sintético".

 

     

 

 

Martín Ferré

 

MANUAL BASICO 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

 

 

 

I – TECNOLOGIA 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

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.

 

I – CRÓNICA DEL CAUCHO

 

El caucho natural era conocido y utilizado desde tiempos precolombinos por los mayas y otros pueblos aborígenes de América, que extraían el látex de diversas plantas (árboles, lianas o hierbas) generalmente propias de la zona tropical y de las cuales la única que tiene importancia industrial es el árbol conocido como

"hevea brasiliensis". Colón fue el primer europeo que, al final del siglo XV, vio el caucho, empleado por los indios haitianos en un juego de pelota.

Relatando su viaje,

Charles M.de La Condamine, publicado por la Academia de las Ciencias, París 1745, nos describe lo sorprendente que resultaba el caucho a un europeo de su época:

"La resina llamada caucho en las comarcas de la província . . . . . . . . Cuando está fresca puede modelársela dándole cualquiera de las formas que se deseé; es impenetrable para la lluvia, pero, cosa más notable aun, muy elástica. Se hacen con ella botellas irrompibles, zapatos, bolas huecas que se aplastan al ser apretadas y recuperan su forma al ser soltadas. Los portugueses de Pará han aprendido de los omaguas a hacer con este material jeringas que no necesitan émbolo; tienen la forma de peras huecas con un pequeño agujero en la punta. Están llenas de agua y cuando se las oprime funcionan como una jeringa común".

A los tradicionales artículos de caucho que se fabricaban en Sudamérica y exportaban a los países más desarrollados, principalmente calzado, hay que añadir las láminas impermeables que en 1820 empezó a fabricar

Charles Macintosh. En Norte América al principio la gente se reía de unos zapatos tan toscos, pero cuando comprobaron que eran realmente impermeables, mucho más impermeables que el cuero mejor engrasado, la avalancha de compradores fue tal que los bergantines no podían traer zapatos de caucho con suficiente rapidez.

A los zapateros se les ocurrió la idea de mandar hormas al Amazonas y de encargar zapatos de forma más refinada. Posteriormente importaron su propio caucho, aquella substancia nueva, extraña, elástica, distinta a todo lo que habían visto jamás. Realmente con el calzado se inició en la mayor parte del mundo la industria del caucho.

Las fábricas de artículos de caucho surgieron rápidamente, con asombrosas ganancias, lanzando finalmente al mercado zapatos, impermeables, abrigos, delantales, etc., elegantes y bien hechos. Pero no todo era positivo para aquellos nuevos productos, a la gente le molestaba el excesivo hedor de la goma en los comercios especializados, para colmo de males llegó un verano excesivamente caluroso y las mercaderías de goma del país empezaron a ablandarse y a oler de una manera infernal. Con el calor se sucedieron las anécdotas de todo tipo, pantalones impermeables para pescar que el sol recalentó y pegó a las posaderas, personas adheridas a los asientos de sus carruajes, algunas gorras crearon dificultades al quitárselas de la cabeza, etc. Las gomas, constituidas por caucho y otros productos o complementos implicaban ciertas dificultades en su utilización.

Un descubrimiento fundamental vino a transformar completamente toda la problemática de la incipiente industria del caucho, dado que en el año 1844

Charles Gooyear descubrió y patentó el método mediante el cual, añadiendo azufre a la goma o mezcla de caucho e ingredientes complementarios y con un proceso de sometimiento a temperatura elevada (que se ha denominado vulcanización), se obtenía un elastómero que ya no podía ser ablandado o plastificado mediante calor. El texto de la patente resulta de interés:

"OFICINA DE PATENTES DE LOS ESTADOS UNIDOS

Charles Goodyear, de Nueva York., N.Y.

MEJORA EN MATERIA DE GOMA ELÁSTICA

Especificación integrante de la patente de privilegio

Nª 3.633, fechada el 15 de junio de 1844

A todos los que pueda interesar:

Hago saber que yo, Charles Gooyear, de la ciudad de Nueva York, Estado de Nueva York, he inventado ciertas nuevas y útiles mejoras en la Forma de Preparar Material de Caucho o Goma Elástica; y declaro por la presente que la siguiente es una completa y exacta descripción de las mismas.

Mi principal mejora consiste en la combinación de azufre y albayalde con la goma elástica y en la exposición del compuesto así formado a la acción del calor a una temperatura regulada, con cuya combinación y exposición al calor queda a tal punto alterado en sus cualidades que ya no puede ser ablandado por la acción del rayo solar o el calor artificial de una temperatura inferior a aquella a la que fuera sometido en su preparación o afectado perjudicialmente por la exposición al frio.

La más notable virtud de esta goma es su maravillosa elasticidad. En esto consiste la gran diferencia entre ella y todas las demás substancias. Puede ser estirada hasta ocho veces su longitud normal sin romperse, después de lo cual vuelve a asumir su forma original.

Es probable que no haya otra substancia inerte cuyas propiedades exciten en el espíritu humano, cuando es examinada por primera vez, igual proporción de curiosidad, sorpresa y admiración. ¿Quién puede examinar y meditar sobre esta propiedad de la goma elástica sin adorar la sabiduría del Creador?".

Sin embargo el suministro del caucho, necesario para cubrir la demanda creciente, presentaba las dificultades propias de una explotación selvática y que podemos resumir en los dos escritos siguientes.

De

Joseph F. Woodroffe, en La Industria del Caucho del Amazonas:

"Es bien sabido que el recolector de caucho del Amazonas trabaja, casi sin excepción, en condiciones terribles de contemplar, aun para aquellos que están endurecidos. Las penurias y privaciones que se ven forzados necesariamente a soportar son de naturaleza tan asqueante y cruel que se hace difícil expresarlos con la palabra impresa".

De

Henry Alexander Wickham, en Borrador de un Diario de Viaje por las regiones salvajes de Trinidad a Pará, Brasil. En Londres 1872:

"Se dice que los distritos más asequibles del caucho se están agotando y que dan un rendimiento menor que en años anteriores; sin embargo, el país productor del caucho es tan vasto, que las fuentes nuevas constantemente descubiertas cubren con exceso los déficits causados por el agotamiento de las viejas, exigen tan sólo el leve esfuerzo del traslado extra y no se le ha infundido aún a esta gente la idea de sembrar el árbol del caucho o de cuidar de su crecimiento".

La revolución industrial generalizó el uso del caucho y la idea de crear unas plantaciones tomo cuerpo real, así en 1876

Robert Cross y Henry Wickham pudieron sacar de Brasil simientes de hevea, apesar de la férrea vigilancia ejercida por el gobierno brasileño. Las plantaciones fueron aumentando y las hay en Malasia, Indonesia, Tailandia, Sri Lanka, Vietnam, India, China, Liberia, Nigeria, Ghana, Zaire, Camerún, Costa de Marfil, etc., siendo Malasia e Indonesia los principales productores de caucho natural.

Desde los inicios del siglo XX la

demanda mundial ha experimentado un progresivo incremento, debido sobremanera a la constante expansión de la industria del automóvil y pese a la aparición de los plásticos, termoestables y termoplásticos, que han substituido partes que inicialmente eran propias del caucho, de la madera o del cuero.

La historia del vehículo automóvil no es el objeto del presente manual, pero dada su relación con el caucho podemos citar el automóvil Daimler en 1887, el triciclo automóvil Benz 1887, en 1890 el cuatriciclo Peugeot, etc., pero la verdadera fabricación de automóviles inicia el 1904 en Barcelona con la Hispano Suiza, seguidamente una gran proliferación de marcas como Ford en EEUU, Renault y Citroën en Francia, Austin y Morris en Inglaterra, etc.

En lo concerniente al neumático similar al que ahora conocemos, la primera patente data de 1846 y del inglés R. Thompson, si bien no fue hasta 1888 en que John Boyd Dunlop registró una nueva patente y lo aplicó en un triciclo:

"Patente Nª 10.607 – A.D. 1888

Mejora en los neumáticos para ruedas de Bicicletas, Triciclos y otros vehículos de carretera.

Yo, John Boyd Dunlop, Médico Veterinario, domiciliado en el número 50 de la Calle Clouchester, Belfast, declaro por la presente que el carácter de mi invento es como sigue:

Una cámara o tubo hueco de caucho y lienzo u otros materiales adecuados, conteniendo dicha cámara o tubo aire bajo presión o de otro modo y que deberá ser agregado a la rueda o ruedas en la forma que se considere más adecuada.

Fechado este veinte de julio, 1888".

Realmente el neumático desmontable lo idearon

los hermanos Michelin en 1891 y lo aplicaron a un automóvil en la carrera París – Burdeos – París de 1894. El neumático se impuso en un periodo de tiempo muy corto.

Debemos considerar que el automóvil también ha experimentado un gran y progresivo desarrollo cualitativo y muy en particular los neumáticos, según podemos deducir en el garaje museo de M.F.C. en Barcelona, entusiasta pionero del volante y que de la década de 1920 cita:

"El camión más antiguo que pude conducir era una maravilla, con su transmisión por cadena; sus ruedas de goma maciza nunca pincharon; el motor de arranque consistía en una preciosa manivela de buen tamaño; no precisaba batería y alumbraba perfectamente el camino con sus dos lámparas de carburo".

Los neumáticos del automóvil, aeronave o lanzadera espacial

son muy probablemente las piezas que mejor reflejan la tecnología y las exigencias que se le solicitan al caucho. Exigencias que no pueden obtenerse con ningún otro material conocido y piezas que representan el mayor consumo en peso de caucho, tanto en el automóvil como en la industria en general.

Para la industria moderna el caucho se convirtió en un elemento de vital trascendencia y consecuentemente, una

materia prima imprescindible y estratégica para los países industrializados. Inquietud que se desprende en los dos escritos siguientes.

Del artículo "Viaje a Manaos", por

Earl Parker Hanson, Nueva York, 1938:

"El Amazonas nunca logró la estabilidad porque El Dorado existe realmente. Existe como idea, como actitud mental. Los hombres desgarran las selvas buscando riquezas. Así es hoy y así fue siempre. Toda la industria del caucho está reducida a una mera sombra porque los ingleses y los holandeses sembraron los árboles del caucho mientras los sudamericanos buscaban la materia en estado salvaje en las selvas".

Henry A. Wallace

, en un discurso pronunciado ante el Commonwealth Club de San Francisco, 27 de Octubre de 1939:

"El mejor ejemplo de un producto para cuya obtención dependemos ahora del Viejo Mundo y que Latinoamérica puede cultivar, es el caucho. Aunque la planta del caucho es nativa del Nuevo Mundo, importamos cerca de mil millones de libras de caucho anualmente de las Indias Orientales. Nuestra falta de caucho es el mayor obstáculo para la autarquía económica del hemisferio".

El periodo de entre guerras da lugar a que EEUU y Alemania investiguen sobre el caucho sintético, que irá aumentando sus aplicaciones y cuotas de mercado progresivamente.

Explícito resulta el informe "Caucho: Historia, Producción y Manufactura", por

P.W. Barker, Ministerio de Comercio de Estados Unidos, Wáshington, 1940:

"Muchos hombres han dedicado gran parte de su vida a la búsqueda del caucho sintético y cada nuevo experimento ha rendido un producto más aceptable comercialmente.

La guerra mundial y el bloqueo de Alemania han dado considerables ímpetus a la experimentación con el caucho sintético. En estos últimos años Alemania está fabricando un caucho sintético conocido con el nombre de "Buna", del butadieno (obtenido del acetileno), el estireno y el acrilonitrilo. Se informa que en Alemania se han fabricado grandes cantidades de Buna: Unas 3.000 toneladas en 1937, quizás unas 10.000 en 1938 y algo así como 20.000 en 1939. En los Estados Unidos, pequeñas cantidades de Buna fueron lanzadas al mercado en 1938 y 1939, a altos precios

".

Al invadir Japón el sudeste asiático en la segunda guerra mundial, que proveía de caucho natural a los Estados Unidos, este gobierno desarrolló un extraordinario programa de investigación y producción industrial del butadieno estireno (SBR), con el impresionante resultado de pasar de una nula producción en 1942 a una producción de más de 800.000 toneladas en el año 1945. Caucho que EEUU destinó a cubrir sus necesidades bélicas, mayormente en la fabricación de neumáticos.

Los neumáticos precisaban de las inevitables cámaras para contener el aire a presión, de un caucho altamente impermeable a los gases y que Alemania y Estados Unidos habían investigado y resuelto en 1937. Cuya fabricación a gran escala se inició en 1942, según se deduce en la declaración siguiente.

Declaración de

W. S. Fahrish, presidente de la Standard Oil Company de Nueva Jersey ante la Comisión del Senado para estudiar el Plan de Defensa Nacional, Washington, 2 de abril 1942:

"El caucho de butilo fue el resultado de la investigación realizada, primero en forma cooperativa y luego separadamente, por la I.G. Farben alemana y por la Standard, en un esfuerzo por hallar la forma de vulcanizar un producto del tipo del caucho llamado vistanex, nacido en I.G. Farben. La Standard descubrió que, agregando un diminuto porcentaje de otro ingrediente y cambiando el procedimiento, podía producirse un verdadero caucho susceptible de ser vulcanizado. Las materias primas para este producto que llamamos caucho butilo eran baratas, pero éste era difícil de hacer y de mala calidad".

A semejanza de otras tecnologías, la segunda guerra mundial implicó un avance definitivo en la industria del caucho, pese a que se reconociera que sería menester un desarrollo estable y ordenado en épocas posteriores.

De la Enciclopedia de las Ciencias Sociales (EEUU 1944):

"Las notables vicisitudes de la industria del caucho en todas sus ramas han sido esencialmente las crecientes penurias de una industria nueva; los dislocamientos vinculados con el desarrollo de una técnica nueva. Es probable que a medida que transcurra el tiempo, el caucho se desarrolle y las industrias del caucho alcancen su madurez, se logre un nivel de estabilidad próximo al de las demás grandes industrias".

El consumo mundial de caucho en el año 2000 se estima en unos 18.000.000 de toneladas métricas. Siendo un tercio de caucho natural y dos tercios de caucho sintético. La mayor parte del caucho natural está destinado a la fabricación de neumáticos, particularmente a los de gran tamaño o de trabajo dinámico muy severo.

En la actualidad el caucho sigue siendo insustituible para la fabricación de aquellas piezas que requieran de elevadas prestaciones mecánicas y en las

que la elasticidad y/o la impermeabilidad sean requisitos básicos, dentro de una muy amplia gama de temperaturas de trabajo.

 –

Algunos de los artículos más conocidos, además del neumático, son:

Bandas transportadoras, correas planas de arrastre, láminas impermeables, bolsas de agua caliente, amortiguadores y antivibratorios, botas de goma, artículos para submarinismo, juntas de alta presión, juntas tóricas, retenes de aceite, ruedas macizas, tapones, tubos rectos y acodados con fuelle, manguitos de refrigeración, tubos para media o alta presión con refuerzo textil o metálico, recubrimiento de cables eléctricos, juntas de dilatación, tuberías para aceite, agua o gas, balsas y botes, correas trapezoidales, recubrimiento de rodillos, revestimiento de depósitos o válvulas, etc., etc.

 –

 –

La tecnología de la industria del caucho es compleja y tanto más si tenemos en cuenta la diversidad de procesos de fabricación de los artículos citados en el apartado anterior, procesos distintos para cada artículo y que requieren una

singular experiencia de fabricación, en la mayoría de los casos, para garantizar la cualidades o propiedades del producto final.

Los técnicos en la fabricación de artículos de caucho siguen siendo un grupo muy reducido de personas y que deben aunar "

el saber y el saber hacer", es decir, teoría y práctica que deben adquirir voluntaria y necesariamente en el seno de las propias industrias del caucho, partiendo de una formación tecnológica inicial que mayormente es mecánica y ocasionalmente suele ser química.

 

Agrupar a unos técnicos tan singulares como son los del caucho y constituir un colectivo conocido y prestigioso es

el objeto de nuestro grupo "Unió de tècnics del Cautxú", potenciar positivamente las relaciones humanas, reunir periódicamente el colectivo en sesiones o cursos tecnológicos, crear vínculos culturales o científicos y constituir un punto de encuentro para todos los técnicos expertos en la tecnología y fabricación de artículos del caucho. Todo ello con el noble propósito final de que a cualquier técnico industrial le resulten conocidas las características y propiedades de los cauchos y sus elastómeros, de manera que le permita elegir con plena propiedad el más adecuado a sus necesidades.

Martín Ferré

Bellaterra, 14 de junio del 2000

 

          

        

 

 

 

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

         

            

          

        III – ELECCION TECNICA DE ELASTÓMEROS

            

         

        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.

         

        III – ELECCIÓN DE ELASTÓMEROS SEGÚN CARACTERÍSTICAS

         

        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.

        El presente capítulo pretende

        ofrecer o facilitar la elección y denominación técnica del elastómero conveniente para las piezas que precisamos y que debe basarse en las condiciones de trabajo que esta debe soportar (Véase la tabla NX-110).

        Seguidamente se expone como denominar o codificar un elastómero con el máximo detalle técnico, según la

        norma UNE 53-535-94, si bien, es cierto que, en el caso de pequeñas producciones y exigencias técnicas genéricas, simplemente se acostumbra a indicar solamente el caucho base del elastómero y la dureza requerida, aceptando que los restantes parámetros van directamente relacionados.

         

        I – NORMALIZACION Y REGISTRO DE LOS ELASTOMEROS

        La normalización y registro de los elastómeros más usuales del mercado, en función de sus características técnicas o propiedades probadas, permitiría publicar

        un registro o compendio de información técnica de gran utilidad para la industria en general.

        La normalización y el registro de elastómeros deberían proporcionar al interesado:

        1. Códigos y requisitos normalizados
        2. de los elastómeros más utilizados, según norma UNE 53-535, y de interés para la industria en general.

        3. Características de las gomas
        4. o mezclas de caucho correspondientes, en función del proceso de conformado y vulcanización previstos, que debe ser considerada por el fabricante de artículos de caucho.

        5. Información de los cauchos base
        6. de dichas gomas y elastómeros, que es necesaria, tanto para el cliente industrial como para el fabricante de artículos de caucho.

           

          II – PROPOSITO FUNDAMENTAL DEL REGISTRO

          El objeto funcional del registro de elastómeros sería

          proporcionar la información para:

          1. Los técnicos proyectistas de piezas de caucho, que pueden elegir el elastómero más adecuado a las exigencias del artículo diseñado.

          2. Las
          3. ofertas y contratos comerciales, cumplimentando los requisitos de concreción necesaria y exigida por la norma UNE-EN-ISO 9001.

          4. Controlar
          5. las calidades y los programas de trabajo en la empresa fabricante de los artículos de caucho.

          6. La
          7. homologación de gomas por el fabricante de artículos de caucho, optimizando su gestión y relación con clientes y proveedores.

          Cierto es que, el registro de elastómeros y gomas puede reflejar en la práctica infinidad de casos con sólo pequeñas variantes, función de exigencias tecnológicas del artículo o de su particular proceso de fabricación, pero siempre podrá hallarse un elastómero base sobre el que centrar la información.

           

          III – NORMALIZACION INDUSTRIAL Y RATIFICACION

          El registro debería indica el conjunto de propiedades fundamentales

          de los elastómeros; de los de consumo comercial más usual y/o de los más apropiados para las aplicaciones técnicas industriales más características.

          Propiedades, de los elastómeros que figuren en el registro, que deberían ser

          verificadas y ratificadas por alguna entidad independiente y especializada, sobremanera, cuando se trate de requisitos con altas exigencias. Confirmándose dicho control en el propio registro.

           

          IV – CODIFICACION BASICA DE LOS ELASTOMEROS

          La codificación de los elastómeros se describe ampliamente en la

          norma UNE 53-535-94, adaptación española de la estadounidense ASTM D2000, que debería formar parte de la biblioteca de toda oficina industrial que utilice artículos de caucho.

          4.1 – Codificación de los requisitos básicos de un elastómero

          De la norma UNE 53-535-94 indicamos seguidamente su metodología para codificar los requisitos básicos de un elastómero.

          4.1.1

          – Los materiales de caucho se codifican como TIPO (resistencia al calor) y CLASE (resistencia a aceites). TIPO y CLASE se indican mediante letras asignadas de acuerdo con las tablas 1 y 2.

          4.1.2 –

          TIPO se basa en que después del envejecimiento por calor durante 70 horas a la temperatura de ensayo correspondiente, los cambios de:

          • RT
          • (resistencia a la tracción): No sea superior a + 30%.

            • AR
            • (alargamiento a la rotura): No sea superior a -50%.

              • Dureza
              • : No sea superior a +15 unidades.

                4.1.3

                CLASE se basa en que el hinchamiento del material en aceite nº 3 después de estar sumergido 70 horas a la temperatura correspondiente al TIPO, hasta un valor máximo de 150 ºC.

                TABLA 1

              • (Expuesta como NX-101 dentro del álbum de fotografías correspondiente)

                Requisitos básicos para establecer

                TIPO por la temperatura de ensayo

                A 70

                B

                100

                C

                125

                D

                150

                E

                175

                F

                200

                G

                225

                H

                250

                J

                275

                 

                TABLA 2

                (Expuesta como 102 dentro del álbum de fotografías correspondiente)

                Requisitos básicos para establecer

                CLASE por cambio de volumen,

                en % máximo

                A

                Sin requisitos

                B 140

                C 120

                D 100

                E

                80

                F 60

                G 40

                H 30

                J 20

                K 10

                 

                4.1.4

                – Las letras que designan el TIPO y la CLASE van siempre seguidas de un número de tres cifras para especificar dureza y RT, por ejemplo 605, el primer dígito multiplicado por 10 indica la dureza, en este caso 60 + 5. Los otros dos dígitos indican la Resistencia la Tracción mínima, en el ejemplo 5 Mpa.

                Mediante las tablas 6, de la norma

                UNE 53-535, se obtienen directamente valores de alargamiento, disponibles, en relación con la dureza y la resistencia deseadas.

                4.2 –

                Codificación de los requisitos sufijos de un elastómero

                Mediante la codificación de los "requisitos básicos" no siempre se describen suficientemente todas las cualidades necesarias; a través de un sistema de números prefijos y sufijos se indica la variación o adición de requisitos.

                4.2.1 – Número de grado o número prefijo "1": Indica que sólo son obligatorios los requisitos básicos, los números de grado distinto del 1 se utilizan para expresar desviación de requisitos o requisitos adicionales, y se listan como "números sufijos disponibles" en la última columna de la tabla 6 de la norma UNE 53-535

                El número prefijo se escribe delante de las letras que indican el TIPO y la CLASE. Cuando sólo son obligatorios los requisitos básicos, generalmente se omite el número de grado 1.

                4.2.2

                Requisitos sufijo: Se han de especificar cuando son necesarios para definir propiedades imprescindibles para satisfacer alguna otra exigencia de servicio.

                4.2.3 – Letras sufijo que se pueden usar, junto con significado, aparecen en la tabla 3.

                Tabla 3

              • (Expuesta como NX-103 dentro del álbum de fotografías correspondiente)

                Significado de las letras sufijo

                o requisitos suplementarios

                 

                Letra sufijo

                Ensayo requerido

                A …………… Resistencia al envejecimiento por calor

                B

                …………… Deformación remanente por compresión

                C

                …………… Resistencia al ozono e intemperie

                D

                …………… Resistencia a la compresión – deformación

                EA

                …………. Resistencia a los fluidos (acuosos)

                EF

                …………. Resistencia a los fluidos (combustibles)

                EO

                ………… Resistencia a los fluidos (aceites y lubricantes)

                F

                …………… Resistencia a baja temperatura

                G

                …………… Resistencia al desgarro

                H

                …………… Resistencia a la flexión

                J

                ……………. Resistencia a la abrasión

                K ……………. Adhesión

                M

                ……………. Comportamiento al fuego

                N

                ……………. Resistencia al impacto

                P

                ……………. Resistencia al manchado

                R

                ……………. Resiliencia

                Z

                ……………. Cualquier requisito especial que deba especificarse en detalle

                4.2.4

                Números sufijo deben seguir preferentemente a la letra. Dos números, el primer número sufijo indica el método de ensayo y el segundo número sufijo, si se usa, indica siempre la temperatura de ensayo.

                ELECCION DE UN ELASTÓMERO

                La tabla o imagen

                NX-110, expuesta dentro del álbum de fotografías correspondiente, nos ofrece un método fundamental para la selección de un elastómero, considerando exclusivamente sus "requisitos básicos".

                 

                V – COLOR DEL ELASTOMERO

                Los valores de las tablas de materiales de la norma UNE 53-535 están basados en gomas negras y puede ocurrir que no sean valores idénticos en las gomas de otro color. Excepto los cauchos de silicona, MVQ, etc.

                 

                VI – CODIFICACION "UNE 53-535" DEL ELASTOMERO

                La

                codificación alfanumérica UNE 53-535 de un elastómero concreto constará de los elementos siguientes:

                1)

                Letra prefijo M (sí el sistema de clasificación está basado en unidades SI)

                2)

                Número de grado o prefijo

                3)

                TIPO y CLASE del material

                4)

                Dureza

                5)

                Resistencia a Tracción, seguidas de los requisitos sufijo.

                6.1 –

                Ejemplo de codificación alfanumérica o especificación en UNE 53-535:

                M2 BC 507

                A14 EO 34

              • (Expuesta como Ficha 46 dentro del álbum de fotografías correspondiente)

                I – Requisitos básicos

                : M2 BC 507

                M

                = Unidades SI (Sistema Internacional).

                2 = Número Grado.

                BC

                = TIPO B y CLASE C.

                507

                = Dureza 50º Shore A y RT 7 Mpa.

                II – Requisitos sufijos

                : A14 EO 34

                A

                = Resistencia al calor y 14 = 1 Método y 4 temperatura de ensayo.

                EO

                = Resistencia al aceite y 34 = 3 Método y 4 temperatura de ensayo.

                 

                VII – LISTADO DE ELASTOMEROS EN UNE 53-535

                La

                norma UNE 53-535-94, adaptación española de la estadounidense ASTM D2000, indica que todos los elastómeros pueden ser clasificados en función de sus particulares características técnicas o requisitos que pueden cumplir.

                En el capitulo IV se describió la metodología de la

                norma UNE 53-535 para codificar un elastómero y las tablas necesarias para esta finalidad, pero, además, la norma ofrece un amplio listado de ejemplos con elastómeros codificados, clasificando los materiales según Tipo y Clase, indicando sus requisitos básicos como dureza, resistencia a la tracción, alargamiento a la rotura, resistencia al calor y al aceite, y deformación remanente por compresión.

                La tabla de ejemplos de la

                norma UNE 53-535 no presenta ejemplos con requisitos sufijos, pese a que la norma nos muestra detalladamente como codificar a buena parte de ellos (aquellos sufijos que refleja la Tabla 3) . Consecuentemente, entendemos que se trata de un listado informativo, muy válido para técnicos de sectores distintos al caucho, y que no pretende ser un conjunto cerrado sino un punto de partida.

                A pesar de lo importante que resultaría para la industria en general la aplicación de la

                norma UNE 53-535, no está siendo utilizada por los industriales del caucho, ni otra semejante, excepción hecha de las que les imponen los fabricantes de automóviles.

                Intentando averiguar

                cuales son las causas que impiden aplicar la norma UNE 53-535, con fabricantes de mezclas de caucho y con laboratorios especializados, sólo hallamos una buena colección de razonadas sinrazones, tales como: son infinitas las fórmulas del caucho y sus elastómeros, no resultaría práctico ni útil, cada industrial nos solicita una fórmula expresamente adaptada a su caso, de una misma fórmula fabricamos un sin fin de gomas con ligeras variantes, resulta imposible debido a que tenemos unos cientos de fórmulas perfectamente vigentes, sería un trabajo inacabable y estéril, sería inútil dado que desconocemos la aplicación industrial concreta para cada fórmula, no podemos divulgar las fórmulas que son confidenciales y para un determinado cliente, disponemos solamente de un análisis parcial de las propiedades de cada elastómero, etc., etc.

                El hecho cierto es que, desde los primeros años de la pasada década de los ochenta, los ordenadores personales existen y han contado con aplicaciones informáticas destinadas a organizar ficheros, válidas para la contabilidad, el control de pedidos, las órdenes de fabricación, etc. Aplicaciones para bases de datos de entre las cuales fue la más popular la marca "

                DBase" y desde 1995, la formidable base de datos "Access" de Microsoft. La mera aplicación de una base de datos al control de las fórmulas de caucho fabricadas y analizadas en los laboratorios, daría como fruto una espléndida información técnica que, debidamente ordenada, filtrada y adaptada a la norma UNE 53-535, podría ser publicada sin mayor dificultad para general conocimiento de todos cuantos precisaran proyectar, elaborar o utilizar artículos de caucho.

                 

                VIII – METODO DE REGISTRO Y CODIFICACION "UNTEC"

                Ante

                la situación de desinformación técnica industrial que caracteriza la no publicación de las propiedades de los elastómeros en la Industria del Caucho, según se ha descrito en el capítulo inmediato anterior, entendemos que resulta imprescindible que, desde el modesto conocimiento tecnológico de una Asociación de la sociedad civil, procedimos a crear y presentar un registro básico de elastómeros normalizados.

                8.1 –

                Bases del registro y codificación UNTEC para elastómeros:

                Aceptando plenamente la filosofía de la propia

                norma UNE 53-535, que basa toda su clasificación en la resistencia al calor y al aceite, define los requisitos básicos mediante la dureza y la resistencia a la tracción e informa de cuales son los cauchos o polímeros de cada grupo, confeccionamos una tabla que ofrece una visión general suficientemente ilustrativa, como es la siguiente:

                Ciertamente, la

                norma UNE 53-535 presenta unos conjuntos de cauchos con los que se pueden obtener elastómeros de similar resistencia al calor y al aceite, pero es incierto que tengan un comportamiento similar frente a otros requisitos o exigencias de trabajo. A modo de consideración o ejemplo se expone también la imagen o tabla Ficha 001.

                Observando

                el conjunto AA, hallamos juntos el caucho natural NR y el caucho butilo IIR, cuyas características de resiliencia son muy altas en el caucho natural y muy bajas en el caucho butilo (ensayo R de la anterior Tabla 3). Con el caucho natural obtenemos pelotas de un extraordinario rebote y el caucho butilo es justo lo contrario, por lo que será utilizado como amortiguador de impactos o vibraciones. El caucho natural es el más adecuado para neumáticos y no lo es, en absoluto, el caucho butilo, puesto que siendo la resiliencia justo lo contrario que la histéresis y la histéresis representa la porción de energía del trabajo que es absorbida por el elastómero y transformada en calor, sólo el caucho natural NR tiene características de resiliencia altas y de histéresis bajas, permitiendo que los neumáticos no ardan tras un largo recorrido a gran velocidad.

                Los artículos de caucho pueden ser de diferentes colores,

                pese a que impere el negro de la norma UNE 53-535, y los elastómeros normalizados y registrados deben informar de esta característica y de todas aquellas variantes que de ella se deriven.

                Las gomas, que permitirán obtener un determinado elastómero, han sido previstas para un determinado proceso de fabricación, sea moldeo, extrusión, etc., y en consecuencia, es muy probable que no resulten válidas en otro proceso, equipo, etc., razón por la cual entendemos que las características fundamentales de la goma deben figurar en el registro para facilitar una elección acertada.

                8.2 –

                El registro de fichas UNTEC preconiza las tres variantes de registro siguientes:

                I –

                En toda codificación de un elastómero debe figurar el caucho o polímero utilizado como base de la fórmula química de que se trate, pese a que así no lo requiera la norma UNE 53-535 y sabiendo que ya es una práctica común en los industriales el caucho de mayor seriedad técnica.

                II –

                En toda codificación de un elastómero debe figurar el color correspondiente, dado que se trata de una opción fundamental en la propia elección.

                III –

                En el registro de un elastómero deben figurar las características fundamentales de la goma y el proceso de fabricación previsto, viscosidad, reometría, etc.

                8.3 – El registro de fichas UNTEC

                debe distinguir los requisitos y características de:

                A)

                El elastómero, que interesa a los usuarios y los fabricantes de artículos de caucho.

                B)

                El caucho o polímero base, que interesa a los usuarios y los fabricantes.

                C)

                La goma o mezcla de caucho, que interesa a los fabricantes de artículos.

                Disponiendo del listado del registro bastará con el

                código de registro, fórmula o ficha para identificarlos, si bien, se complementa con:

                1º) Ficha, Fórmula o Código de registro, que contiene la información completa.

                2º) Tipo y Clase

                3º) Dureza

                4º) Resistencia a Tracción

                5º) Caucho o polímero

                La aplicación técnica al conjunto que vimos en el anterior apartado 6.1 sería:

                F46

                o completa

                :

                F46/BC50-70/CR

              • Etc., etc.

                En las imágenes NX-114 del álbum de fotografías correspondiente se presenta el listado de la Base de Datos del registro UNTEC, exponiendo una normalización de elastómeros con todos los tipos de caucho, sea tomando ejemplos de la norma UNE 53-535 o codificando elastómeros utilizados por alguno de nuestros asociados.

              • Concretando

              • el modo y forma de las fichas que han constituido la citada Base de Datos, se presentan también las Fichas 102, 108 y 113, a título de ejemplo.

                 

                 

                Martín Ferré

                Bellaterra, 14 de junio del 2000

                 

                NOTA:

                El registro de fichas UNTEC de elastómeros normalizados es el resultado de aplicar

                fichas teóricas en una base de datos ordenada y adaptada a la norma UNE 53-535, con ejemplos teóricos propios de la norma y un pequeño porcentaje de elastómeros reales, información cedida por nuestros asociados.

                La publicación del Manual Básico del Caucho permite una cierta cantidad de información del registro UNTEC,

                cantidad y calidades limitadas, toda vez que no es posible trasladar directamente una base de datos en el Blog de Internet.

                 

                 

                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.

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                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

                 

                  

                 

                  

                 

                 

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