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Cauchos procesables en fusión (MPR)

Melt process rubber

El caucho procesado en fusión (MPR) está listo para convertirse en el corredor delantero en el paquete de materiales elásticos que compiten para reemplazar el caucho. Los incentivos para reducir costos, mejorar el rendimiento y satisfacer al consumidor exigente han llevado a los diseñadores a mirar detenidamente esta alternativa de goma. Los cauchos procesables en fundido son materiales muy parecidos a la goma que se ven y se sienten como los cauchos tradicionales. Sin embargo, se pueden procesar como termoplásticos. Los cauchos procesables en fusión tienen una estructura de fase, por lo que difieren de otros elastómeros termoplásticos que tienen una estructura de dos fases. Estos son elastómeros que combinan algunas ventajas de los cauchos vulcanizados normales con los de los elastómeros termoplásticos convencionales, en términos de buena resistencia a la abrasión, elasticidad, coeficiente de fricción, resistencia química a los aceites, combustibles y agentes atmosféricos. El caucho no requiere vulcanización o presecado y los residuos pueden recuperarse y reciclarse. Este nuevo material puede reemplazar efectivamente el caucho y otros elastómeros termoplásticos (TPE) y vulcanatos termoplásticos (TPV) que compiten entre sí.

Caucho procesable por fusión (MPR)

Los MPR son polímeros amorfos, sin un punto de fusión definido, que pueden procesarse en máquinas de procesamiento de caucho y resina fundida, moldeados por inyección, extruidos, moldeados por soplado, calandrados y moldeados por compresión. Las propiedades de flujo son más similar al caucho que a los termoplásticos. El polímero no se derrite solo con el calor aplicado externamente, sino que se convierte en un semifluido intratable de alta viscosidad. Debe someterse a cizallamiento para lograr viscosidades fluidas en estado fundido, y es necesaria la fuerza de cizallamiento aplicada por el tornillo de plastificación. Sin cizallamiento aplicado, la viscosidad y la resistencia del fundido aumentan demasiado rápido en el molde. Incluso con cizalla y un molde caliente, tan pronto como se llena el molde y el tornillo de plastificación se detiene o se retrae, la viscosidad y la resistencia del fundido aumentan rápidamente. La combinación de calor aplicado y calor generado por cizallamiento lleva el fundido a 160 a 166°C. La temperatura de fusión no debe ser superior a 182°C. Se han introducido nuevos grados con procesamiento de fusión mejorado. Los defensores de MPR ven su reología como un beneficio de costos de procesamiento al permitir un desmoldeo más rápido y configuraciones de temperatura de procesamiento más bajas, lo que reduce significativamente el tiempo del ciclo. poliolefinas (cloradas), con interpolímeros de etileno reactivos de etapa intermedia que promueven la formación de enlaces H. El MPR monofásico con propiedades generales de rendimiento de rango medio, que complementa los elastómeros termoplásticos COPE de mayor precio. Los polímeros en mezclas monofásicas son miscibles, pero los polímeros en mezclas multifásicas son inmiscibles, lo que requiere un compatibilizador para la mezcla. Los MPR son mezclas de poliolefinas halogenadas parcialmente reticuladas. La gravedad específica varía de 1,08 a 1,35. Los MPR se combinan con varios mejoradores de propiedades (aditivos), especialmente estabilizadores, plastificantes y retardantes de llama. Las aplicaciones son: sellos de ventanas de automóviles y juntas de llenado de combustible, sellos y burletes de puertas y ventanas industriales, cubierta de alambres/cables y carcasas/mangos de herramientas eléctricas de mano. Los mangos de herramientas manuales antideslizantes y suaves al tacto brindan resistencia química y a la intemperie y absorción de vibraciones. El grado translúcido se extruye en películas para máscaras faciales y tubos/mangueras y se moldea por inyección en teclados flexibles para computadoras y teléfonos. Ciertos grados se pueden pintar sin una cartilla Las durezas de durómetro típicas son Shore A 60, 76 y 80. El contenido de halógeno de los MPR requiere equipos resistentes a la corrosión y aceros para cavidades de herramientas junto con una ventilación adecuada. La acumulación de viscosidad y resistencia a la fusión se tienen en cuenta con el diseño del producto, el equipo y el diseño de herramientas: gradientes y radios de espesor de pared, configuración del tornillo (pasadas, L/D, longitud), tipo y tamaño de entrada y dimensiones del canal. La temperatura de procesamiento y el ajuste de presión se calculan de acuerdo con la reología. Para convertir la alimentación de gránulos sólidos en una masa fundida uniforme, se recomiendan tornillos moderados con algunos tramos poco profundos. El flujo de fusión se mantiene uniforme en el molde con pequeñas compuertas que maximizan el corte, ventilaciones grandes y bebederos grandes para un llenado suave del molde. Los canales deben estar balanceados y redondeados para un flujo de fusión suave y uniforme. Recomendaciones, tales como canales balanceados y redondeados , son una práctica convencional para cualquier diseño de molde, pero son más críticos para ciertos fundidos como los MPR. Los moldes tienen grandes pasadores o placas para facilitar el desmoldeo de las partes gomosas durante el desmoldeo. Los moldes se pueden enfriar a 24 °C. Las temperaturas del molde dependen de los grados y las aplicaciones; Los moldes calientes se utilizan para superficies lisas y para minimizar la orientación.1 Los objetivos similares del proceso de moldeo por inyección se aplican a la extrusión y al moldeo por soplado, a saber, crear y mantener una masa fundida uniforme, homogénea y correctamente fundida. Los vuelos de tornillo poco profundo aumentan el corte y la mezcla. Se recomiendan tornillos de 4,5 in (11,4 cm) de diámetro con L/D 20/1 a 30/1 para la extrusión. Los cilindros y tornillos más largos producen un flujo de fusión más uniforme, pero las relaciones L/D pueden ser tan bajas como 15/1. El gradiente de temperatura se invierte. En lugar de aumentar el ajuste de temperatura desde la zona trasera (alimentación) a la zona delantera (dosificación), se ajusta una temperatura más alta en la zona trasera y una temperatura más baja en la zona delantera y en el adaptador (cabezal). Los troqueles de la extrusora son cónicos, con longitudes de tierra cortas y las dimensiones del troquel están cerca de la dimensión de la pieza terminada. Los Alcryns tienen un oleaje de dado bajo a mínimo. La reología del fundido del polímero es una ventaja en el moldeo por soplado durante la formación del parisón porque el parisón no está sometido a cizallamiento y comienza a solidificarse a aproximadamente 166 °C. La alta viscosidad de fusión permite proporciones de soplado de hasta 3:1 y reduce significativamente el tiempo de desmoldeo. Los MPR se termoforman y calandran con consideraciones similares a las descritas para moldeo y extrusión. La película y la hoja se pueden calandrar con espesores de 0,005 a 0,035 pulgadas (0,13 a 0,89 mm).

Propiedades de los cauchos procesables en estado fundido

Excelente elasticidad
El comportamiento de tensión-tensión corresponde al de los cauchos vulcanizados
Suavidad y flexibilidad
Baja resistencia a la abrasión

Características

MPR ofrece las características de rendimiento duraderas del caucho y se procesa fácilmente en equipos de plástico convencionales, lo que proporciona ahorros significativos en los costos. El MPR no requiere compound y la mayoría de los grados no necesitan presecado antes del procesamiento. Dado que las piezas hechas con MPR no requieren vulcanización, los desechos pueden reciclarse repetidamente sin afectar negativamente el rendimiento o la apariencia. El MPR supera la durabilidad, el coeficiente de fricción y la resistencia a la abrasión, los productos químicos, los aceites, los combustibles y la exposición prolongada a la luz solar y otras formas de intemperie. El MPR se ajusta mucho al aspecto del caucho y al tacto suave respecto a los TPEs. El MPR tiene la misma flexibilidad que los cauchos estándar. El comportamiento de tensión-deformación del MPR es lineal, sin evidencia de un punto de producción de plástico encontrado con TPE, y muestra que MPR se recupera elásticamente del 100% de deformación.

Propiedades mecánicas a temperaturas elevadas

Todos los TPE son por definición termoplásticos, lo que significa que ablandarán y perderán propiedades mecánicas a temperaturas elevadas. Los proveedores de materiales estiman los límites de temperatura del servicio en términos de retención de propiedades mecánicas y resistencia al desgaste por envejecimiento por calor. Estas cualidades muestran que los TPE conservan propiedades mecánicas que coinciden con sus puntos de fusión mucho más altos, pero no son reemplazos directos para el caucho. MPR ofrece un mejor rendimiento que los TPE y es más duradero que el caucho vulcanizado en aplicaciones de hasta 100°C.

Resistencia a la compresión

Los compuestos de caucho vulcanizado pueden diseñarse para maximizar la resistencia a la compresión. Estos siempre superarán cualquier TPE especialmente a altas temperaturas. El material MPR puntúa bien en la comparación de conjuntos de compresión. Los fabricantes están utilizando MPR como un reemplazo funcional para el caucho en muchas aplicaciones de sellado. Comparandon la resistencia a la tracción a la temperatura ambiente de los compuestos de NBR, CR y TPV con la de MPR , el MPR resiste la deformación en tensión incluso después de 1.100 h. El MPR se compara bien con el caucho de nitrilo NBR y es claramente superior al TPV.

Fricción mecánica

Tácticamente, uno de los atributos más fuertes del caucho es su superficie antideslizante de alta fricción. Esto es importante tanto para la seguridad como para la fricción mecánica para activar o restringir el movimiento. El MPR no es tan resistente a la abrasión como el caucho, pero es una alternativa difícil en climas que son duros para el medio ambiente o la industria.

Visualmente

Visualmente, la mayoría de los cauchos vulcanizados cambian de color o se desvanecen cuando se exponen al calor y al clima. Muchas piezas de goma familiares (neumáticos, mangueras, etc.) están pigmentadas con negro de carbón para ayudar a minimizar el deterioro de la luz UV. MPR, sin embargo, resiste bien el calor y los rayos UV. Y se puede procesar en varios colores para proporcionar varios estilos diferentes, entre ellos, pasteles sutiles y llamativos neones. La tecnología MPR permite a los diseñadores crear productos duraderos y altamente coloreados que no son posibles con los materiales de caucho tradicionales.

Como se obtine MPR

MPR es un elastómero termoplástico, basado en una aleación de interpolímero de olefina clorada parcialmente reticulada. Está diseñado para la fabricación de piezas de caucho con alta productividad, alta eficiencia en equipos de procesamiento termoplástico estandard.

Durabilidad

El caucho vulcanizado se deteriora en muchos entornos. Los elastómeros sintéticos se han formulado especialmente para combatir los estragos de un entorno industrial en sellos, juntas, mangueras, correas de transmisión, etc. Pero en muchos casos, estos elastómeros se quedan cortos cuando se clasifican para calor y aceites según los estándares ASTM D2000. En comparación, MPR trabaja con grasas de silicona, aerosoles agrícolas, combustibles o hidrocarburos y tiene un límite de temperatura de servicio de 125°C. Otros entornos de intemperie que incluyen lluvia, radiación UV y exposición al ozono, también pueden hacer que el caucho se vea mal y pierdan sus propiedades. MPR, sin embargo, ofrece una excelente resistencia a la intemperie. Incluso las calidades de colores claros y adecuadamente protegidas funcionan bien en aplicaciones al aire libre, como sellos de puertas y ventanas para vehículos y edificios, y diversos equipos deportivos, agrícolas y marinos. El pigmento negro de carbón ya no es la única protección aditiva disponible para uso en exteriores.

Procesabilidad

Los TPE, TPV y MPR son moldeables por inyección, pero el MPR proporciona el tiempo de moldeo por inyección más rápido del grupo. MPR necesita una presión de inyección más baja, respecto a los TPEs, brinda mejores características de línea de punto y produce un acabado de la pieza más uniforme. Además, el MPR se puede procesar en aplicaciones de producción pesada utilizando moldes familiares, un proceso de moldeo de piezas múltiples que los TPE generalmente no pueden adaptarse. Este proceso de fabricación que controla los costos, junto con la reutilización total de la chatarra MPR, hace que la economía del nuevo material sea difícil de superar. Otra característica de fabricación útil del MPR es una viscosidad que depende principalmente del corte y no de la temperatura. El MPR mantiene su forma bajo cizallamiento bajo, una característica importante para los diseñadores que usan extrusión de perfiles y ciclos de inyección rápidos. Debido a esta estabilidad, MPR puede ser calandrado y termoformado, procesos impracticables para muchos TPE. Alternativamente, MPR fluye bien a alta cizalla y temperaturas relativamente bajas (175°C). Este es un requisito necesario para moldear secciones gruesas. La buena calidad del flujo proporciona tiempos de ciclo relativamente cortos durante la producción de piezas gruesas como rollos, parachoques y sellos pesados.

Aplicaciones

MPR ofrece un alto valor en uso para muchas aplicaciones actualmente en cauchos vulcanizados, o otros elastómeros y termoplásticos.

• Burletes de puertas y ventanas (y otros extrusiones de perfil complejo)

• Mangos blandos y empuñaduras.

• Juntas y juntas moldeadas.

• Piezas moldeadas por inyección y coinyección.

• Piezas moldeadas por soplado.

• Tubería y manguera

• Chaquetas de alambre y cable.

• Tejidos recubiertos y chapas.