Caucho

Para la fabricación de productos de caucho existen varios procesos de producción. Algunos de los más extendidos son la extrusión, la inmersión en látex, el moldeo y el calandrado. Ofrecemos un amplio surtido de sistemas de atemperación adaptados a los múltiples procedimientos, que satisfacen los requisitos más dispares en cuanto a rangos de temperatura, caudales e integración en las instalaciones.

Los requisitos para la producción de componentes de materiales de elastómero son la fiabilidad de la calidad y la exactitud del porcentaje en peso de las materias primas, así como un proceso de mezclado controlado y procedimientos de conformado optimizados. En este complejo entorno, ofrecemos a nuestros clientes soluciones de termorregulación independientes o totalmente integradas en su instalación.

Los elastómeros son polímeros formados a partir de macromoléculas que están interconectados tridimensionalmente mediante uniones transversales con una estructura de malla ancha. Esta interconexión de cada una de las cadenas de polímeros (vulcanización) confiere a este material sus propiedades elásticas. En la lengua común, a los elastómeros se los conoce también como «gomas». Hasta su temperatura de descomposición, los elastómeros son materiales poliméricos vulcanizados que a bajas temperaturas presentan una dureza vítrea y ni siquiera se vuelven viscosos a altas temperaturas, sino que conservan su elasticidad especialmente a temperatura ambiente hasta la temperatura de descomposición. A temperatura ambiente, los elastómeros admiten deformaciones altas y temporalmente reversibles al aplicar pequeñas fuerzas. Tras la descarga, las macromoléculas adoptan de nuevo prácticamente su posición de partida.

Las descripciones siguientes ofrecen una breve explicación de los materiales que se pueden trabajar a la perfección con nuestros atemperadores.

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Mezcla elastomérica/compuesto elastomérico
Los cauchos naturales y sintéticos no son materiales en el sentido general de la palabra, sino solo materias primas a las que hay que añadir muchos componentes de mezcla antes de la vulcanización. Además de la materia prima caucho, todos los elastómeros contienen numerosos aditivos, como cargas, plastificantes, agentes de transformación, conservantes, productos de vulcanización, aceleradores de vulcanización, activadores, retardadores de vulcanización, pigmentos, etc. De promedio, una mezcla elastomérica está compuesta por entre 10 y 20 componentes. En conjunto, a estos componentes se los llama «mezcla elastomérica» o «compuesto elastomérico». El caucho utilizado reúne las cualidades básicas de un producto vulcanizado, sobre todo la resistencia al envejecimiento y la flexibilidad a bajas temperaturas, así como el comportamiento ante diferentes medios, como el aceite, los combustibles, el agua y los disolventes. El nivel de las propiedades mecánicas, como la elasticidad y la resistencia, depende de la base polimérica, pero también del relleno con el llamado negro de carbón de refuerzo o cargas claras. Con ayuda de aditivos, ciertas propiedades pueden variar, como la dureza, y mejorar, como la flexibilidad a bajas temperaturas, la elasticidad al choque, la deformación residual por compresión y la resistencia al hinchamiento y al calor. La composición de los elastómeros es muy compleja y se ajusta a cada aplicación.

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Elastómeros en espuma
Los elastómeros en espuma se fabrican añadiendo a la mezcla de caucho no vulcanizada un agente espumante que disocia gas durante la vulcanización, lo que provoca que se formen poros y que la mezcla se hinche. Los productos que se consiguen con este método son: filtros, acolchados, juntas, colchones y artículos técnicos.

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Compuesto: caucho-metal, caucho-plástico
Las piezas moldeadas de caucho posibilitan la máxima libertad de diseño posible, ya que, debido a las buenas propiedades de dilatación de las mezclas elastoméricas, se pueden desmoldear incluso contornos difíciles. Con el caucho se pueden fabricar numerosos sistemas compuestos. Los sistemas compuestos de piezas moldeadas de caucho y piezas metálicas, así como de caucho y plástico permiten ahorrar muchísimo en costes. Para la calidad de las piezas compuestas de caucho-metal es imprescindible elegir bien el sistema compuesto. Aun con las cargas más elevadas, la capa de elastómero no se desprende de la pieza de metal o plástico.

1. Producción de caucho: extrusión, inmersión en látex, moldeo y calandrado

2. Materiales utilizados: ideales para nuestros atemperadores

Las descripciones siguientes ofrecen una breve explicación de los materiales que se pueden trabajar a la perfección con nuestros atemperadores.

Mezcla elastomérica/compuesto elastomérico
Los cauchos naturales y sintéticos no son materiales en el sentido general de la palabra, sino solo materias primas a las que hay que añadir muchos componentes de mezcla antes de la vulcanización. Además de la materia prima caucho, todos los elastómeros contienen numerosos aditivos, como cargas, plastificantes, agentes de transformación, conservantes, productos de vulcanización, aceleradores de vulcanización, activadores, retardadores de vulcanización, pigmentos, etc. De promedio, una mezcla elastomérica está compuesta por entre 10 y 20 componentes. En conjunto, a estos componentes se los llama «mezcla elastomérica» o «compuesto elastomérico». El caucho utilizado reúne las cualidades básicas de un producto vulcanizado, sobre todo la resistencia al envejecimiento y la flexibilidad a bajas temperaturas, así como el comportamiento ante diferentes medios, como el aceite, los combustibles, el agua y los disolventes. El nivel de las propiedades mecánicas, como la elasticidad y la resistencia, depende de la base polimérica, pero también del relleno con el llamado negro de carbón de refuerzo o cargas claras. Con ayuda de aditivos, ciertas propiedades pueden variar, como la dureza, y mejorar, como la flexibilidad a bajas temperaturas, la elasticidad al choque, la deformación residual por compresión y la resistencia al hinchamiento y al calor. La composición de los elastómeros es muy compleja y se ajusta a cada aplicación.

Elastómeros en espuma
Los elastómeros en espuma se fabrican añadiendo a la mezcla de caucho no vulcanizada un agente espumante que disocia gas durante la vulcanización, lo que provoca que se formen poros y que la mezcla se hinche. Los productos que se consiguen con este método son: filtros, acolchados, juntas, colchones y artículos técnicos.

Compuesto: caucho-metal, caucho-plástico
Las piezas moldeadas de caucho posibilitan la máxima libertad de diseño posible, ya que, debido a las buenas propiedades de dilatación de las mezclas elastoméricas, se pueden desmoldear incluso contornos difíciles. Con el caucho se pueden fabricar numerosos sistemas compuestos. Los sistemas compuestos de piezas moldeadas de caucho y piezas metálicas, así como de caucho y plástico permiten ahorrar muchísimo en costes. Para la calidad de las piezas compuestas de caucho-metal es imprescindible elegir bien el sistema compuesto. Aun con las cargas más elevadas, la capa de elastómero no se desprende de la pieza de metal o plástico.

Estas piezas compuestas ofrecen muchas ventajas:

• Reducción de las piezas sueltas y, por tanto, manipulación simplificada de un solo componente
• Supresión del trabajo y los errores de montaje
• Fiabilidad y seguridad operativa gracias a un compuesto con una buena adhesión
• Mayor capacidad de carga de los componentes

Mezcla
La mezcla tiene dos fases: una premezcla de las materias primas y, finalmente, la mezcla final añadiendo reticulantes y aceleradores y homogeneizando estas sustancias. Tanto la premezcla como la mezcla final se realizan en amasadoras o laminadoras. Los productos que se obtienen con este proceso son mezclas de caucho no vulcanizadas para la conformación en forma de hojas o gránulos.

Conformación
La conformación se puede realizar con diferentes métodos:

• Compresión: método compression molding
• Calandrado
• Fabricación manual
• Moldeo por inyección: método injection molding
• Extrusión

Esta fase de procesamiento genera tanto piezas en bruto no vulcanizadas como piezas acabadas o productos semiacabados vulcanizados. En las dos variantes, los procesos de atemperación están perfectamente acompañados por nuestros atemperadores.

Vulcanización
Nuestros atemperadores son ideales para la vulcanización. La vulcanización consiste en la transformación químico-física por la que el caucho, principalmente plástico, pasa al estado elástico. Este proceso, que tiene lugar mediante el enlace de macromoléculas en sus puntos reactivos, también se conoce como «reticulación». Para la vulcanización se requiere un agente vulcanizante. El agente vulcanizante (reticulante) más antiguo y usado es el azufre. El caucho que se obtiene con este procedimiento tiene, en comparación con la materia prima, propiedades elásticas permanentes, vuelve a su posición original en caso de que se apliquen esfuerzos mecánicos y tiene una mayor dilatación y una mejor resistencia al desgarro y a los efectos del envejecimiento y del clima.

La elasticidad del material de caucho depende del número de puentes de sulfuro. Cuantos más puentes de sulfuro haya, más duro e inflexible es el caucho. El número de puentes de sulfuro depende, a su vez, de la cantidad de sulfuro añadida y de la duración de la vulcanización. Con el envejecimiento del caucho, los puentes de sulfuro se sustituyen por puentes de oxígeno, lo que hace que el caucho se vuelva frágil y poroso.

En general, se emplea la misma operación para vulcanizar que con la conformación, por lo que la vulcanización se puede realizar en la herramienta calentada o en un horno especial.

• Moldeo por compresión
  El compression molding, o moldeo por compresión, es el método tradicional para fabricar piezas moldeadas de caucho. Una cantidad de mezcla de caucho no reticulada correspondiente a la pieza acabada se coloca, normalmente de forma manual, en un molde calentado. A continuación, el molde se cierra en una prensa bajo presión. Por la presión y la temperatura, la mezcla se ablanda, fluye y llena la cavidad del molde. A temperaturas de 140-200°C se produce la vulcanización de la mezcla de caucho. Entonces, la pieza moldeada vulcanizada (reticulada) se extrae en caliente sin deformación permanente, ya que ya ha dejado de reaccionar termoplásticamente. La herramienta debe estar diseñada de manera que, después del enfriamiento, la pieza acabada no sufra contracción. A diferencia del método de moldeo por inyección, el proceso de compresión requiere tiempos de calefacción bastante más largos, ya que el calentamiento de la mezcla de caucho depositada en frío a la temperatura de reticulación se realiza exclusivamente desde las paredes del molde. Un perfeccionamiento de este método es el moldeo por transferencia y compresión, por el que la masa se calienta adicionalmente mediante fricción durante la inyección en el molde. De este modo, se acorta el tiempo de reticulación. La desventaja de este procedimiento es que, debido al mayor desgaste de las herramientas, el coste de estas es bastante más alto y, además, se producen mayores desechos en los elastómeros reticulados. El método por compresión es rentable con cantidades de piezas pequeñas y piezas más simples.
• Moldeo por transferencia e inyección (ITM)
  El moldeo por transferencia e inyección (injection transfer molding, ITM) es una variante del moldeo por compresión y transferencia en la que la unidad de transferencia ubicada en la parte superior del molde se llena con la mezcla de caucho plastificada mediante la unidad de inyección de una máquina de inyección. Por medio de la transferencia de mezcla de caucho ya plastificada se consigue un relleno más uniforme del molde de vulcanización. En el proceso de moldeo por transferencia y compresión o por transferencia e inyección (ITM) se emplean canales fríos de moldeo por transferencia para fabricar piezas moldeadas de caucho. La unidad de transferencia se enfría mediante un refrigerante y se separa térmicamente de la zona de vulcanización calentada del molde mediante una placa aislante. Como refrigerante se suele utilizar agua. La transición de la zona fría a la caliente se lleva a cabo mediante elementos de boquilla. A diferencia de los canales fríos de boquilla, con los canales fríos del moldeo por transferencia, los elementos de boquilla no se enfrían uno a uno, sino únicamente a través de todo el bloque refrigerante. El material de elastómero que se encuentra en la unidad de transferencia no se vulcaniza con cada ciclo de producción y se puede utilizar para fabricar piezas moldeadas en el ciclo subsiguiente. Mientras que los canales fríos de boquilla se suelen emplear con números de calibre pequeños y piezas moldeadas voluminosas, los canales fríos del moldeo por transferencia son mejores para números de calibre altos y piezas moldeadas pequeñas.
• Moldeo por calandrado
  La calandria funciona como una laminadora. Los rodillos, normalmente situados en paralelo, se pueden atemperar. En función del tamaño de la separación entre rodillos, se pueden fabricar láminas de diferentes grosores. La vulcanización se lleva a cabo de forma discontinua en el autoclave, en la prensa o de forma continua en una máquina de vulcanización.
• Moldeo por inyección
  Con el proceso de moldeo por inyección (injection molding) para fabricar piezas moldeadas de caucho se utiliza una máquina de inyección en la que la mezcla de caucho se precalienta y plastifica (80-100°C) primero en una unidad de tornillo sin fin y, a continuación, se inyecta a través de los canales del bebedero en el molde precalentado. En función del diseño, se distingue entre máquinas de moldeo por inyección horizontales y verticales. El proceso de inyección tiene lugar mediante el desplazamiento directo del tornillo en el cilindro o por medio de inyección a través de un cilindro aparte (émbolo de inyección). En comparación con el método de compresión, el procedimiento de moldeo por inyección es más moderno y, gracias a su proceso totalmente automático, ofrece particularmente ventajas de eficiencia. Gracias a la plastificación en la unidad de inyección, se pueden conseguir tiempos de calentamiento bastante más cortos. Además, con los canales fríos de boquilla se puede reducir la cantidad de desechos al mínimo.
• Moldeo por extrusión
  En la extrusión, el tornillo sin fin giratorio asume la plastificación de la mezcla de caucho introducida. El tornillo condensa y calienta el material, y lo prensa con una boquilla especial para expulsarlo. Después de pasar por las unidades de calibración y reticulación, el producto extrudido se corta a la longitud correspondiente. La reticulación se puede realizar sin presión en un baño salino, en un canal UHF o de aire caliente o bien en un autoclave independiente.