Proceso de vulcanizado PDF

Preview

Summary

Proceso de vulcanizado de polímeros con los cuales se elaboran materiales altamente resistentes al calor...

Description

Proceso de vulcanizado Introducción La historia de los neumáticos, así como de otras muchas aplicaciones industriales del caucho comenzó en el año 1839. El inventor norteamericano Charles Goodyear, como otros muchos colegas, se había interesado por los posibles usos de la goma como material impermeabilizante, pero la escasa adaptabilidad de ésta a los cambios de temperatura limitaba su empleo. Goodyear trató de solventar el problema experimentando con mezclas de goma y azufre, pero fue la casualidad quien daría con la solución. El 23 de febrero de 1839 una de estas mezclas quedó en contacto con un fogón y Goodyear comprobó que el resultado era una goma seca y flexible que no perdía elasticidad al enfriarse ni solidez al calentarse. Este proceso, denominado vulcanización, revolucionaría el uso del caucho. Los elastómeros (cauchos) son polímeros especiales que son muy elásticos. Están ligeramente reticulados y amorfos con una temperatura de transición vítrea muy por debajo de la temperatura ambiente. Pueden considerarse como una molécula muy grande de tamaño macroscópico. Las fuerzas intermoleculares entre las cadenas de polímero son bastante débiles. Los enlaces cruzados suprimen completamente el flujo irreversible, pero las cadenas son muy flexibles a temperaturas superiores a la transición vítrea, y una pequeña fuerza conduce a una gran deformación. Por lo tanto, los elastómeros tienen un módulo de Young bajo y un alargamiento muy alto en la rotura en comparación con otros polímeros. El término elastómero a menudo se usa indistintamente con el término caucho, aunque este último se prefiere cuando se refiere a cauchos vulcanizados.

Desarrollo La vulcanización es un proceso químico por el cual se mejoran las propiedades físicas del caucho natural o sintético; El caucho acabado tiene mayor resistencia a la tracción y resistencia a la hinchazón y la abrasión, y es elástico en un mayor rango de temperaturas. En su forma más simple, la vulcanización se produce al calentar el caucho con azufre. El proceso fue descubierto en 1839 por el inventor estadounidense Charles Goodyear, quien también señaló la importante función de ciertas sustancias adicionales en el proceso. Tal material, llamado acelerador, hace que la vulcanización proceda más rápidamente o a temperaturas más bajas. Las reacciones entre el caucho y el azufre no se comprenden completamente, pero en el producto, el azufre no se disuelve o dispersa simplemente en el caucho; Se combina químicamente, principalmente en forma de enlaces cruzados, o puentes, entre las moléculas de cadena larga. En la práctica moderna, se emplean temperaturas de aproximadamente 140180°C, y además del azufre y los aceleradores, generalmente se agrega negro de humo u óxido de zinc, no solo como un extensor, sino para mejorar aún más las cualidades del caucho. Los antioxidantes también se incluyen comúnmente para retrasar el deterioro causado por el oxígeno y el ozono. Ciertos cauchos sintéticos no son vulcanizados por azufre, pero dan productos satisfactorios con un tratamiento similar con óxidos metálicos o peróxidos orgánicos. Proceso La vulcanización es generalmente irreversible, al igual que otros procesos de los plásticos termoestables y en contraste con los termoplásticos (el proceso de fusión y solidificación) que caracterizan el comportamiento de la mayoría de los polímeros modernos. El entrecruzamiento se hace generalmente con azufre, pero otras tecnologías son conocidas, incluyendo sistemas basados en peróxido orgánico.

Los principales polímeros sometidos a vulcanización son poliisopreno (caucho natural) y caucho estireno-butadieno (SBR). La técnica y conjuntos de compuestos de curado se ajusta específicamente para el sustrato y la aplicación. Los sitios de reacción (sitios de cura), son los átomos de hidrógeno alílicos. Estos enlaces CH están al lado de enlaces doble carbono-carbono. Durante la vulcanización, algunos de estos enlaces CH son reemplazados por cadenas de átomos de azufre que enlazan con un sitio de cura de otra cadena de polímero. Estos puentes contienen entre uno y ocho átomos de azufre. El número de átomos de azufre en el entrecruzamiento influye fuertemente en las propiedades físicas del artículo de caucho terminado. Entrecruzamientos cortos dan a la goma mejor resistencia al calor. Enlaces cruzados con mayor número de átomos de azufre dan a la goma buenas propiedades dinámicas pero menor resistencia al calor. Las propiedades dinámicas son importantes para los movimientos de flexión del artículo de caucho, por ejemplo, el movimiento de una pared lateral de un neumático en funcionamiento. Sin buenas propiedades de flexión estos movimientos forman rápidamente grietas y, en última instancia, hacen que el artículo de goma se quiebre....