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Elastomeros

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by

Guille Bril

on 12 November 2014

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Transcript of Elastomeros

Elastómeros termoplásticos

Al elevar la temperatura los elastómeros termoplásticos se vuelven blandos y moldeables, no
variando sus propiedades si se funden y moldean varias veces.


Compresión:
La propiedad más importante del caucho sujeta a cargas de compresión, es el módulo de elasticidad. El módulo de elasticidad depende de la temperatura del caucho, el tiempo que el caucho haya estado a la temperatura de prueba, el grado de deformación, y la composición y curado del caucho.
Calandrado:
se pasa el material por una calandria la cual se compone de dos o más laminadores que se tocan y cuya presión se gradúa por contrapesos a través de espacios de tamaño decreciente en una serie de rodillos rotatorios, dando lugar a una lámina de caucho cuyo espesor lo da la separación entre rodillos.
Recubrimiento:
es la impregnación de telas o sustratos con caucho, para utilizarlos posteriormente en llantas de automóviles, bandas transportadoras, telas impermeables, etc.
Polímeros

Un polímero es aquel que contiene múltiples partes o unidades enlazadas químicamente las cuales están unidas entre sí para formar un sólido.
Muchas
Partes
El método más usado para describir los polímeros es en función de su comportamiento mecánico y térmico.
Polímeros termoplásticos: se comportan de una manera plástica y dúctil. Al ser calentados a temperaturas elevadas, estos polímeros se ablandan y pasan a estado líquido. Se pueden reciclar con facilidad. Ejemplo: polietileno, polipropileno.

Elastómeros tienen la capacidad de deformarse elásticamente en grandes cantidades sin cambiar de forma permanentemente. Ejemplo: Caucho
Polímeros Termoestables: Estos polímeros generalmente son más resistentes, aunque más frágiles, que los termoplásticos. Los termoestables no tienen una temperatura de fusión fija y es difícil reprocesarlos. Ej: melamina
Los elastómeros son materiales poliméricos
Sus dimensiones pueden cambiar en gran medida cuando se someten a esfuerzos relativamente bajos.
Pueden volver a sus dimensiones originales (o casi) al cesar la fuerza deformante.
Clasificación según su comportamiento mecánico y térmico
Elastómeros
A es un dibujo esquemático de un elastómero no sometido a tensión. Los puntos representan los enlaces. B es el mismo elastómero sometido a tensión. Cuando se deja de aplicar esta tensión, el elastómero regresa a la posición A.
Los elastómeros están formados por moléculas de cadena larga encadenadas transversalmente.

Al estirar el material, estas moléculas deben desenredarse y estirarse. El módulo de elasticidad del material viene dado entonces, por esta resistencia natural de las moléculas a estirarse.
A medida que se aplica mayor esfuerzo al material, comienzan a participar los fuertes enlaces covalentes y la rigidez del material aumenta.
Diferencia entre polímeros y Elastómeros

Un polímero es un elastómero propiamente dicho si:
Es amorfo mientras esta no estirado
Su temperatura esta por encima de la temperatura de transición vítrea, Tg.
Polimeros
Elastómero
El caucho
Natural:
Surge como una emulsión conocida como látex en la savia de varias plantas (la mas conocida es la Hevea)
Sintético:
Se obtiene por reacciones químicas conocidas como polimerización, en la que los reactivos (en éste caso llamados monómeros)se agrupan químicamente entre si dando lugar a moléculas denominadas polímeros.
Tipos De Caucho Sintético mas importantes

Desventaja:
se hinchan al absorber disolventes orgánicos como el aceite .

Aplicaciones:
Se utiliza para fabricación de neumáticos, correas, cintas transportadoras y suelas de zapato.

Caucho nitrilo (NBR):

Ventajas:
Buena resistencia a aceites y disolventes, mejoran la resistencia a la abrasión y el calor.

Desventajas:
Son más costosos que los cauchos ordinarios.

Aplicaciones:
Mangueras de combustible, productos moldeados, calzado, adhesivos, selladores, esponjas, espumas expandibles, alfombras de piso, guantes de laboratorio.

Policloropreno (Neopreno):

Ventajas:
tiene una buena estabilidad química y mantiene la flexibilidad en un amplio rango de temperaturas. Posee una buena resistencia al envejecimiento, a la degradación a causa del sol, el ozono y el clima; presenta resistencia aceptable a solventes y agentes químicos y a daños causados por la flexión y la torsión.

Desventajas:
tiene graves efectos contaminantes y es difícil de reciclar debido a su alto costo.

Aplicaciones:
trajes de buzo, fundas para computadoras portátiles, sistemas de insonorización, aparatos ortopédicos, aislamiento eléctrico.
Caucho Estireno-Butadieno (SBR):
Ventajas:
bajo costo, mayor permeabilidad, resistencia al calor, envejecimiento y desgaste. Resistencia a tracción y a la rotura, adherencia y calentamiento interno.
Vulcanización Del Caucho
La vulcanización es el proceso químico irreversible en el cual se calienta el caucho crudo, por lo general, en presencia de azufre. Esto modifica al polímero mediante la formación de enlaces cruzados entre las distintas cadenas de polímeros.

Como material de ingeniería, el caucho vulcanizado tiene: alta resistencia a la tensión, resistencia al desgarramiento, resiliencia y resistencia al desgaste y a la fatiga.
Esta figura muestra cómo se incrementa la resistencia a la tensión del caucho natural por medio de la vulcanización.
Proceso de Producción
Mezclado:
Esta etapa consiste en mezclar el caucho base y los aditivos, estos últimos sirven para:

- Retardar el envejecimiento por oxidación
- Proteger contra la fatiga del ozono.
-Proteger contra Rayos UV (se usa negro de humo)
-Colorear.
-Plastificar
-Suavizar.



Rotomoldeo:
Consiste en colocar un sólido granulado en el interior de un molde. El molde se calienta primero y se hace girar alrededor de dos ejes axiales simultáneamente.
El termoplástico fundido forma así una capa de material homogénea y de espesor uniforme. A continuación, sin dejar de girar el molde, se coloca una estación de enfriamiento por lluvia de agua o aire frio.
El último paso consiste en la apertura del molde para sacar la pieza terminada.
Termoformado:
es un proceso consistente en calentar una plancha o lámina de semielaborado termoplástico, de forma que al reblandecerse puede adaptarse a la forma de un molde por acción de presión vacío o mediante un contramolde.

Moldeo por transferencia:
en este poceso el compuesto de moldeo se introduce en una cavidad dentro del molde, de modo que al cerrar el molde el compuesto se transfiere hasta las diferentes cavidades de moldeo a través de una serie de canales.

Tipo de ensayos
Reómetro
Determina las características de vulcanización de los compuestos del caucho. Se utiliza para caracterizar y comparar diversas muestras y para asegurar un estado óptimo de calidad.
Abrasímetro
Instrumento para determinar el desgaste a la abrasión para caucho.
Ensayo de tracción
Se utiliza un dinamómetro. Se toma la muestra y luego se estira a velocidad constante, hasta su rotura. La tensión requerida para romper la muestra representa la resistencia a la tracción del material.
Ensayo de desgarro

Fatiga:
Se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. La vida dinámica de fatiga se acorta apreciablemente por las temperaturas muy por encima de los 40ºC o muy por debajo de -7ºC.

Propiedades de los elastómeros
Dureza:
La dureza es la resistencia que tienen los materiales a sufrir una alteración, por ejemplo una penetración. La dureza de los cauchos blandos se mide sobre una escala arbitraria, por medio de un penetrador de carga de resorte, que emplea un durómetro.

Las lecturas de 30 a50 son típicas del caucho blando, de 60 a 80 del caucho rígido, de 85 a 95 del caucho duro, y más de 98 para el caucho duro inflexible.
La resistencia al Desgarro pretende medir la resistencia de un artículo de goma a que se produzca o propague una laceración bajo los esfuerzos que ha de soportar en servicio o en el propio proceso de fabricación
Resiliencia elástica:
Es la capacidad del elastómero para absorber energía elásticamente. La buena resiliencia de los elastómeros justifica su uso como medio para absorber las cargas de choque. Los elastómeros tienen alrededor de 3 veces la resiliencia de un acero de alta resistencia.
Histéresis:
Se denomina también fricción interna del elastómero, significa la conversión de energía mecánica en térmica, cuando se carga y se descarga el mismo. Cuanto más blando sea el elastómero, menor será su eficiencia para absorber energía mecánica, mediante su conversión en energía térmica.
Moldeo y fusión:
el caucho se moldea para obtener los distintos productos: suelas de zapatos, sellos, tapones de botella, cubiertas, etc. El caucho se puede moldear mediante: moldeo por compresión (en fabricación de llantas), moldeo por transferencia y moldeo por inyección.

Fluencia:
La fluencia es la deformación irrecuperable del material, a partir de la cual sólo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible.


La fluencia se incrementa con el aumento de la temperatura.
Elastómeros termoestables

Al calentarlos no cambian de forma y siguen siendo sólidos hasta que, por encima de una cierta temperatura, se degradan. La mayoría de los elastómeros pertenecen a este grupo.

Clasificación elastómero según su comportamiento a alta temperatura
Envejecimiento y degradación de los elastómeros
• Ozono O3
Oxidación especialmente rápida, craqueo, fragilización, agrietamiento
• Calor
• Oxigeno O2
• Radiación visible y UV

Craqueo (cracking): rotura de enlaces.
Efecto de reducción del grado de reticulación.

• Aceites y grasas
Agresivos con cauchos insaturados.
• Aceleran el crecimiento de grietas y fragilizan el material
• Gelificación: hinchamiento y ablandamiento

• Aceites lubricantes
Incluyen aditivos (antioxidantes, antidesgaste, etc.) que contienen azufre --> pueden producir vulcanización y perdida de elasticidad
Este proceso hace que el caucho sea mas rigido, mas durable y resistente, sin perder su elasticidad natural.
Moldeo por Extrusión:
El extrusor produce piezas de caucho en forma de tubo forzando su paso a través de una matriz del tamaño adecuado donde la forma del orificio determina la sección transversal que tendrá el caucho. Se utiliza para producir masivamente tubos, ductos, mangueras, recubrimientos de alambres y cables eléctricos, etc.

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