Elastómeros

La palabra “caucho” se refiere a una extensa familia de materiales que son ampliamente utilizados en la industria ya que, debido a su variada gama de materiales, son capaces de satisfacer varios requerimientos.

El caucho es:

• Práctico y se adapta al movimiento, las tolerancias, la dureza y las variaciones de temperatura
• Se puede utilizar en un amplio rango de temperaturas, desde -60ºC hasta +320ºC
• Es un aislante eléctrico, conductor o antiestático
• Resiste a unas condiciones ambientales extremas
• Es resistente a combustibles, agentes químicos, aceites
• Resiste al fuego y puede ser auto-extinguible
• Es un amortiguador de la vibración y un inhibidor del ruido
• Es compatible con otros materiales técnicos con los cuales puede ser combinado de formas muy variadas
• Se puede obtener en una amplia gama de colores

Dureza y suavidad

Es una propiedad que cualquiera puede notar simplemente tocando el caucho, pero para determinar exactamente el nivel de dureza, se necesitan unos instrumentos específicos así como unos estándares de referencia que serán descritos más adelante.

El caucho sólido tiene una dureza que va desde 20 a 98 Shore A, el 20 representando el punto de suavidad extrema y el 98 constituyendo el punto extrema de dureza.

Todos los tipos de caucho pueden ser preparados de forma que cubran la mayoría de este espectro de durezas. El cálculo exacto de la dureza requerida es de fundamental importancia para que una pieza de caucho funcione correctamente y desarrolle su función (en los casos en los que una determinada deformación se requiere debido al contacto con una superficie de fricción o cuando una resistencia a la abrasión es necesaria).

Elasticidad

Es la capacidad para deformarse y volver rápidamente a su estado inicial, lo cual no sólo permite la posibilidad de catapultar, sino también la de proveer una fuerza constante ya sea bajo tensión o bajo compresión.

Todos los tipos de cauchos son naturalmente elásticos pero el grado de elasticidad varía según los tipos, así como su tiempo de vida que puede ser limitado cuando son expuestos a la luz, al ozono, etc.

Algunos tipos especiales de caucho permanecen elásticos durante toda su vida proyectada, pero todos se relajan y pierden su elasticidad dentro de ciertos límites si están sometidos a una deformación constante.

Resistencia a la temperatura

Dado que pertenecen principalmente a la familia de los hidrocarburos, el caucho tiene un rango relativamente limitado de resistencia a las temperaturas.

La temperatura de aplicación indica el rango dentro del cual las propiedades del caucho permanecen más o menos inalteradas. El material tiende a endurecerse a temperaturas por debajo del mínimo mostrado y temperaturas extremadamente bajas pueden causar la ruptura del caucho. El material se dañará, incluso se destruirá, a temperaturas por encima del máximo estipulado.

La temperatura exacta de funcionamiento debe ser establecida de forma que se elija el material más adecuado para trabajar en esas condiciones.

Resistencia climática

Las propiedades de algunos tipos específicos de caucho pueden permanecer inalteradas indefinidamente cuando se exponen a cualquier tipo de condiciones atmosféricas (calor, frío, humedad, lluvia, sequía); el tipo más adecuado para resistir cualquier tipo de condiciones atmosféricos, incluido el ataque por ozono es el EPDM.

Resistencia a ambientes extremos

Todas las sustancias químicas agresivas, ciertos componentes alimentarios, refrigerantes y aceites hidráulicos deben ser considerados para una formulación correcta del caucho y probados para garantizar un servicio de cierre adecuado.

Todos los tipos de caucho sintético que se conocen en la actualidad han sido desarrollados con el objeto de obtener una resistencia mejor a los combustibles y aceites que han caracterizado tan notablemente el siglo XX.

En cuanto a comportamiento frente a los aceites y combustibles, el CR tiene una resistencia moderada, el NBR y la VMQ una resistencia buena mientras el FPM, la FVMQ el ACM y el FFKM tienen una resistencia muy alta.

Para que las piezas de caucho mantengan sus características, el entorno en el cual son almacenadas es de vital importancia.

Las piezas que son tratadas convenientemente se conservan inalteradas por largos periodos de tiempo, aunque es aconsejable no exceder los siguientes límites:

• NBR – 4 años
• FPM – 10 años
• VMQ – 10 años
• EPDM – 6 años
• CR – 4 años

Las siguientes son las condiciones ideales de almacenamiento:

• Calor – Temperatura de almacenamiento entre +10º y +23ºC. Las piezas no se deben almacenar cerca de fuentes de calor.
• Humedad – La humedad y el vapor deben ser evitados. La humedad relativa óptima del aire va desde 65% a 75%.
• Oxígeno – Los equipos que desprenden ozono tales como motores eléctricos, equipos electrónicos, instalaciones que desprenden chispas, luces halógenas, etc… no deben situarse en la zona de almacenaje.
• Luz – Se debe evitar la exposición directa a la luz solar. La iluminación artificial con rayos UVA es dañina ya que genera ozono. Lo ideal es que las piezas estén almacenadas en la oscuridad.
• Contacto – Durante el almacenamiento debe ponerse particular atención a que las piezas no entren en contacto con disolventes, combustibles, lubricantes (aceites y grasas), sustancias químicas, ácidos, etc. Además, el contacto prolongado con latón, cobre y acero no inoxidable también es dañino.
• Limpieza – Si es necesario, las piezas deben ser limpiadas con agua y jabón, sin utilizar disolventes orgánicos como petróleo, benzol, turpentina, etc… y se debe poner cuidado a no utilizar objetos punzantes, cortantes o abrasivos.
• Otras precauciones – Es aconsejable no estirar, curvar o colgar las juntas y no someterlas a pesos permanentes. En caso de duda sobre las condiciones de una pieza que ha sido almacenada durante un largo periodo de tiempo, se puede comprobar el estado de la superficie   estirándola suavemente. Si la superficie   muestra signos de agrietamiento, no debe ser utilizada.

La materia prima se obtiene mezclando un polímero base o una mezcla cruda con una serie de aditivos. La elección del polímero base y los aditivos está relacionada directamente con el tipo de propiedades que han de ser obtenidas.

El producto resultante es un compuesto no vulcanizado. La cantidad de aditivos empleados sobre el polímero base varía desde un 20% a un 130% como un porcentaje del peso y siempre incluye los siguientes tipos:

• Agentes acelerantes – Agentes químicos que varían la velocidad y el tiempo de reacción a la vulcanización (p.e. el sulfuro).
• Plastificantes – Para facilitar el moldeo o permitir la obtención de propiedades específicas (p.e. la parafina).
• Cargas inertes – Materiales químicos inertes que se emplean para aumentar la masa (p.e. el carbonato cálcico).
• Activadores – Materiales químicos activos que permiten la unión de la cadena molecular (p.e. el zinc).
• Cargas reforzantes – Materiales que aumentan la fuerza y/o resistencia del compuesto (p.e. los negros de carburo).
• Pigmentos: Empleados para obtener diversos colores (p.e. óxido de hierro).
• Agentes anti-degradantes: Sustancias químicas que aumentan la resistencia al ataque del ozono.
• Acabados de proceso: Resinas, jabones, etc.

El compuesto se produce mezclando repetidamente el material crudo con los aditivos relativos, ya sea en un mezclador Banbury o en un mezclador abierto. El mezclador Banbury trabaja por medio de dos rotores dentro de una caja cerrada. El mezclador abierto adopta dos cilindros en rotación que trabajan con los ingredientes juntos.

La materia prima es la esencia de cada suministro correcto. La formulación del compuesto debe llevarnos a conseguir las características de resistencia requeridas y una producción que permita a las piezas terminadas ser fabricadas a precios de mercado.

Habiendo analizado y determinado el tipo de componente que satisface estos requerimientos primarios, el control para garantizar que el compuesto permanece constante se convierte en esencial.

Esto sólo es posible a través de un control previo de los ingredientes y de un continuo control fina de cada lote de compuesto. Cada lote representa la cantidad obtenida por cada operación de mezcla y oscila entre 50 y 100 Kgs.

En JlOrings, prestamos particular atención a la identificación y a la trazabilidad de nuestros productos. Asimismo, ponemos a disposición de nuestros clientes un amplio abanico de compuestos y mezclas cuyas propiedades se recogen detalladamente en las fichas técnicas. Bajo solicitud, podemos también suministrar el lMDS (lnternational Material Data System) en el cual se desglosa la composición del compuesto.

• Peso específico o Densidad – Es la masa por unidad de volumen que se mide pesando la muestra en aire y agua. Los estándares internacionales son ASTM1 D 1817, lSO 2 2871 y BS3 903A1. El instrumento de medición es el densímetro.
• Dureza – Se refiere a la resistencia a la penetración de un determinado punzón bajo una carga concreta. Normalmente, se utilizan 3 escalas: lRDH (grado internacional de dureza del caucho). SHORE A (desde 20 a 90º Sh A), SHORE D (para materiales con dureza > 90º Sh A). Los estándares internacionales son ASTM D 2240, ASTM D 1415, lSO 48, lSO 1400 y lSO 1818. El instrumento de medición es el durómetro.
• Carga de rotura – Es la fuerza por unidad de superficie necesaria para romper el caucho por tracción. Los estándares internacionales son ASTM D 412 y lSO 37. El instrumento de medición es el tensímetro.
• Compression Set – Es el porcentaje de “no recuperación” en la deformación elástica, referida a una deformación inicialmente aplicada. La probeta se comprime a una determinada altura fija (el caso usual siendo el 75% de la altura inicial) a una temperatura dad y por un periodo de tiempo fijo La probeta es entonces liberada y se deja que se recupere durante 30 minutos. El Compression Set se mide con el espesor obtenido después del periodo de descanso. Los estándares internacionales son ASTM D 395 y lSO 815. Los instrumentos de medición son el calibre, la estufa, los platos con pinza y el comparador.
• Alargamiento – Es la longitud hasta el punto de rotura expresado como un porcentaje de la longitud original. Los estándares internacionales son ASTM D 412 y lSO 37. El instrumento de medición es el tensiómetro.
• Módulo – Es la fuerza por unidad de superficie necesaria para alargar la probeta a un porcentaje de su longitud original (p.e. 100%, 200%). Los estándares internacionales son ASTM D 412 y lSO 37. El instrumento de medición es el tensiómetro.
• Fuerza de desgarro – es la fuerza requerida para desgarrar una probeta. Los estándares internacionales son ASTM D 624 y lSO 34. El instrumento de medición es el tensiómetro.
• Permanent Set / Return Set – Es la variación porcentual entre la longitud original y la longitud obtenida después de que la probeta haya sido estirada durante un lapso de tiempo fijo y dejada en reposo. Los estándares internacionales son ASTM D 412 y lSO 2285. Los instrumentos de medición son las pinzas.
• Resistencia a fluidos – Es la variación en volumen debido al efecto del contacto de la probeta con los fluido en estudio. La variación de volumen se mide calculando el peso de la muestra de caucho en aire y agua antes y después de que sea expuesta al líquido en estudio por un tiempo dad y a una temperatura dada. Los estándares internacionales son ASTM D 471 y lSO 1817. Los instrumentos de medición son el baño maría, el tensiómetro, el comparador y el densímetro.
• Resistencia química – Es la variación de las propiedades (p.e. dureza, carga de rotura, alargamiento) causadas por el contacto de la probeta de caucho con sustancias químicas bajo ciertas condiciones. Los estándares internacionales son ASTM D 471 y lSO 1817. Los instrumentos de medición son los hornos y todos aquellos mencionados anteriormente.
• Elasticidad de rebote / Resiliencia – Se refiere   al rebote expresado como un porcentaje de un cuerpo bien definid (normalmente una especie de martillo) que va lanzado contra una probeta definida Los estándares internacionales son ASTM D 1054, ASTM D 2632 y lSO R 1767. El instrumento de medición es el rebote.
• Resistencia climática – Se refiere a la variación en las propiedades físico-mecánicas en un probeta después de ser expuesta a condiciones atmosféricas bien definidas Se mide como una variación en porcentaje de las variaciones medidas antes y después de la exposición. Al tratarse de un test bastante subjetivo, es necesario determinar precisamente las condiciones de exposición exactas (periodo del año, área geográfica ángulo de exposición, etc.). El estándar internacional es ASTM D 1171. El instrumentos de medición es la cámara climática y de ozono.
• Resistencia al ozono – Se refiere al tiempo que tarda una probeta en romperse bajo ciertas condiciones de exposición al ozono o al grado de roturas derivadas de esta exposición al ozono. el ozono causa la rotura del caucho. Esta prueba permite calcular el grado de resistencia a este efecto y puede ser llevada a cabo bajo diversas condiciones en lo que se refiere al alargamiento de la probeta y a la concentración de ozono (habitualmente 50 pphm) y varias maneras de comprobar el estado de la probeta (a ojo o con aumento). Los estándares internacionales son ASTM D 1149 y lSO 1431/1. El instrumento de medición es la cámara de ozono.
• Resistencia a bajas temperaturas – Se refiere a la capacidad de una probeta a reaccionar a condiciones de baja temperatura. Hay varios métodos que se dividen generalmente en dos grupos básicos: los que miden la fragilización después de una prueba de impacto y los que miden el módulo del material a bajas temperaturas. Los estándares internacionales son ASTM D 2137, ASTM D 1053, ASTM D 1329 lSO R 812 y lSO 2921. Los instrumento de medición son el punto de fragilización y las temperaturas de retracción.
• Resistencia al envejecimiento – Se refiere a la variación en porcentaje de las características de una probeta determinada, medida antes y después de un envejecimiento a temperaturas fijadas Los estándares internacionales son ASTM D 573 y lSO 188. Los instrumentos de medición son los hornos y todos aquellos mencionados anteriormente.
• Resistencia a la abrasión – Referido a la perdida de masa de una probeta sometida a condiciones particulares de desgaste por abrasión. El estándar internacional es ASTM D 394. El instrumento de medición es el medidor de abrasión.

Es un sistema de clasificación que permite definir los valores de calidad de un compuesto. A continuación, detallamos a modo de ejemplo nuestro compuesto NB701215-134691.

M2 BG 714 B14 EA14 EF11 EF21 EO14 EO34

Requisitos básicos: M2 BG 714

• M = Valores en unidades Sl
• 2 = Grado de calidad
• B = Tipo (determinado según la resistencia al calor)
• G = Clase (determinado según la resistencia al hinchamiento) 7 = Dureza en Shore A (70 +/-5)
• 14 = Resistencia a la tracción (14 MPa)

Requisitos adicionales

• B = Deformación permanente (compression set)
• 1 = Duración del ensayo 22 horas, probeta maciza 4 = Temperatura de ensayo a 100 ºC
• EA 1 = Hinchamiento en agua destilada, duración de ensayo 70 horas 4 = Temperatura de ensayo a 100 ºC
• EF 1 = Hinchamiento en Fuel A (isoctano), duración de ensayo 70 Horas 1 = Temperatura de ensayo a 23 ºC
• EF 2 = Hinchamiento en Fuel B (isoctano: tolueno/70:30), duración de ensayo 70 Horas 1 = Temperatura de ensayo a 23 ºC
• EO 1 = Hinchamiento en aceite ASTM nº1, duración de ensayo 70 Horas 4 = Temperatura de ensayo a 100 ºC
• EO 3 = Hinchamiento en lRM 903, duración de ensayo 70 Horas 4 = Temperatura de ensayo a 100 ºC