Caucho
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Caucho natural (NR)
Los cauchos naturales, o goma natural, también denominada hule, se obtienen por coagulación del látex obtenido a partir de algunas plantas tropicales (en particular Hevea brasiliensis) y se recogieron por incisión del tronco de la planta. Requiere la vulcanización, un proceso por el cual se crea reticulaciones entre las cadenas poliméricas del caucho por calentamiento en presencia de azufre. Las reticulaciones aumentan la resistencia del caucho y actuar en cierto sentido como una "memoria" que ayuda al polímero a recuperar su forma original después de un stiramento.La plasticidad del caucho varía de un árbol a otro y también depende de la cantidad de trabajo dedo al caucho desde el estado látex, de las bacterias que lo acompañan e influyen en su oxidación y de otros factores. El caucho natural muestra, a diferencia de otros cauchos sintéticos, la característica especial de la cristalización reversible al estirar. Árbol de caucho
El árbol de caucho natural se cultiva normalmente en un clima con un rango de temperatura de 25° a 35°C y una precipitación mínima anual de 2000 mm. Es un cultivo único, que no es de origen reproductivo ni vegetativo, en comparación con otros cultivos importantes.1 La propagación del árbol de Hevea se lleva a cabo mediante la técnica de brotación verde, mediante la cual se extrae una yema de un árbol seleccionado y se inserta debajo del árbol. corteza del tallo inferior de una plántula joven, que se denomina portainjerto, que posteriormente se convierte en el tronco del árbol maduro. Toda la descendencia del padre se conoce como clones. Las plantas jóvenes generalmente se cultivan en bolsas de polietileno y se trasplantan al campo cuando tienen dos o tres espirales de hojas, lo que normalmente toma de dos a tres meses. Con las mejoras en las técnicas de brotación y las mejores prácticas agronómicas y hortícolas, el período de inmadurez se ha reducido de 6 a 7 años a 4 a 5 años antes de que puedan extraerse su látex. Durante el período caluroso de "invernada" cuando los árboles pierden sus hojas, que normalmente ocurre durante un período de varias semanas de febrero a marzo, hay una disminución drástica en el rendimiento del látex, así como una disminución en la estabilidad coloidal del látex. El árbol no alcanza el pico de producción hasta que tiene entre 12 y 15 años. La vida útil económica del árbol es de unos 25 años, después de los cuales está listo para la replantación.
Nombres - Símbolo
- Natural rubber
- Goma natural
- Hule
- Cis -1,4-poliisopreno
- Polímero del isopreno
- 2 metilbutadieno
- ASTM D 1418 Designación: NR
- ISO/DIN 1629 Designación: NR
- ASTM D2000/SAE J200 Type, Class: AA
- Apple Compound Designation: NA
Caucho propiedades Físico-Mecánicas
Como muchos elastomeros las propiedades físicas del caucho cambian con la temperatura. Calentando arriba de 100ºC, se ablanda y sufre alteraciones permanentes. A bajas temperaturas, se vuelve rígido, y cuando cuando esta abajo de la Tg adquiere estructura fibrosa. Debido a su naturaleza plástica la goma natural adquiere gran deformación permanente. Proporciona excelentes propiedades físicas , mecánicas,y un excelente rendimiento elástico, pero no resiste a los agentes atmosféricos, a la temperatura y a muchos compuestos químicos. Elevata permeabilidad a los gases, por lo tanto, no es adecuado para el propósito, buen aislante elettrico. Resistenza de ozono, el envejecimiento y la intemperie, más bien limitada. Sin embargo, puede mejorar con la adición de antiager y antiozonantes como cera protectora.
Caucho propiedades Termicas
Excelente resistencia a la abrasión, resistencia al calor, hasta un máximo de 80÷90°C. Con la acción prolongada de altas temperaturas, el caucho natural, después de un endurecimiento temporal puede suavizar, un fenómeno atribuible a la descomposición de materiale. Resistencia a bajas temperaturas hasta aproximadamente -55°C.
Caucho propiedades Eléctricas
Las goma natural son normalmente buenos aislantes con una relativa alta resistividad eléctrica, siendo los no polares mejores que los polares. Sin embargo, las propiedades eléctricas de los compuestos de XPRENE B son más dependientes de los ingredientes utilizado en la mecla que del elastómero base.
Caucho propiedades Químicas
El caucho puro es insoluble en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes químicos tales como ácido nítrico, ácido crómico, cloro, bromo, etc, se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera lo hace lentamente. Modesta resistencia a los líquidos de frenos a base de glicol ,aceites y grasas de silicona. No resisten a los aceite minerales, grasa , combustibles como motor de gasolina, queroseno y diesel, hidrocarburos tales como propano, butano, hexano, gasolina ligera, heptano, pentano. Resiste al agua, agua con detergentes para limpieza, soluciones alcalinas y salinas, aceites oxidantes y no oxidantes y bases de concentración ≤50% alcoholes no alimentarios a una temperatura máxima de 50°C, acetonas a una temperatura máxima de 20°C.
Las cargas minerales inorgánicas ya encuentran un uso extenso en compuestos de caucho
- El talco se utiliza en productos como el respaldo de alfombras y puede
- ì eficaz cuando se mezcla con rellenos de refuerzo como sílice o negro de humo. Los tamaños de partículas pueden oscilar entre 0,5 y 10,0 am.
- También se pueden usar arcillas como caolín y bentonita en combinación con sílice o negro de humo. Los tamaños de partículas tienden a oscilar entre 0,5 y 5,0 am. Arcillas químicamente modificadas de gran superficie, resistencia a la tracción, resistencia a la abrasión y resistencia al desgarro del producto de caucho.
- El carbonato de calcio se puede utilizar como relleno aunque sus propiedades de refuerzo sean insignificantes. La modificación de la superficie mediante el uso de agentes de acoplamiento puede mejorar las propiedades de los compuestos que contienen carbonato de calcio. Sin embargo, es más eficaz cuando se mezcla con negro de humo o sílice.
Látex de caucho natural
En el árbol, el hidrocarburo de caucho natural (cis-poliisopreno) existe como partículas diminutas, a partir de las cuales se forma una dispersión de líquido lechoso. Este líquido lechoso se conoce como látex. Los vasos de látex, o laticíferos, que contienen látex se pueden encontrar en todas las partes del árbol. Incluso los embriones desarrollan vasos de látex en las primeras etapas de su desarrollo. La densidad de los vasos de látex es más alta en el floema secundario y más baja en la madera. Sin embargo, por razones prácticas, el látex se recolecta normalmente incidiendo los vasos de látex en el tronco a unos 40 a 60 cm de circunferencia después de al menos cuatro años. de crecimiento para una circunferencia suficiente. Se ha demostrado que las partículas de caucho en el látex fresco de Hevea brasiliensis tienen una distribución bimodal con un diámetro medio de 1,07 micrómetros. Cuando el látex de caucho natural se centrifuga a alta velocidad, por ejemplo, 15.000 g, se separa en varias fracciones.
Cauchos naturales líquidos (LNR)
Los LNR son versiones de caucho natural de bajo peso molecular que se producen mediante la escisión de la cadena química de la molécula de caucho, formando cauchos con pesos moleculares inferiores a 100.000. La escisión de cadena se puede realizar tanto en látex como en caucho seco. LNR está disponible en varios grados, que difieren en viscosidad. Los grados con mayor viscosidad tienen un mayor peso molecular. LNR se utiliza para aumentar la flexibilidad de procesamiento y el rendimiento del caucho natural. El método convencional para reducir la viscosidad del caucho natural es por masticación. El proceso no solo consume tiempo y energía, puede requerir peptizantes u otros productos químicos y ser difícil de controlar. Una pequeña adición de LNR puede reducir la viscosidad del caucho en un corto período de tiempo. Dado que el LNR es químicamente idéntico al NR, se puede incorporar fácilmente a la matriz de caucho al curar. LNR es particularmente adecuado tanto para vulcanizados curados por calor como para sistemas de temperatura ambiente de dos partes. La buena fluidez y compatibilidad de LNR lo convierten en un buen agente humectante para refuerzos y rellenos no compatibles, como la fibra. LNR también admite una mayor carga de carbono sin la naturaleza suavizante, debilitante y fugitiva de los aceites de proceso. En resumen, las ventajas de usar LNR en el procesamiento de NR incluyen mayor carga, menor quemado, menor energía de procesamiento, flujo de molde mejorado, menor viscosidad, no volatilidad, no extractabilidad y mayor resistencia en verde.
Epoxidizado Caucho natural (ENR)
Este látex se produce por epoxidación del látex de caucho natural seguida de coagulación con vapor, como se describe en la sección del látex. Los cauchos con un grado de epoxidación del 10 al 50% están disponibles comercialmente. ENR tiene varias propiedades mejoradas, como resistencia al aceite, impermeabilidad al gas y mayor amortiguación que NR. A pesar de estos, la aceptación comercial de este material ha sido lenta.
NR clorado
El NR clorado se puede preparar en solución o en forma de látex. LNR también se puede convertir en NR clorado. El NR clorado es un material termoplástico blanco con propiedades mejoradas de envejecimiento, retardo de llama y adhesión a varios sustratos. Es ampliamente utilizado en las industrias de pinturas y lacas. Caucho natural extendido con aceite (OENR) Este caucho natural contiene de 5 a 30% de aceite nafténico o aromático. Cuando un neumático de invierno se fabrica con OENR, su agarre en mojado es similar al del SBR extendido con aceite (OESBR). Por debajo de 0°C, el agarre es mucho mejor que el de OESBR.
Termoplástico NR (TPNR)
Este caucho se produce mezclando NR con polipropileno. Hay varios grados disponibles en el mercado. Se puede utilizar para fabricar componentes de automóviles resistentes a los impactos, como parachoques. También se han informado otras aplicaciones, como parrillas de radiadores de automóviles y tolvas de alimentación de ganado.
Caucho procesabilidad
La procesabilidad es mejor cuando el peso molecular del plástico es bajo, mientras que las propiedades del producto acabado son mejores cuando su peso molecular es alto. En la práctica la mayor cantidad de plásticos utilizados se eligen con un peso molecular intermedio entre su procesabilidad y las propiedades finales del producto, pero dada la gran variedad de plásticos y procesos, particularmente en los termoendurecibles, cauchos y recubrimientos, se debe elegir el plástico y el proceso que permitan al mismo tiempo obtener, la mejor procesabilidad y las mejores propiedades en el producto acabado. En la fabricación moderna de artículos de caucho natural, el caucho crudo se trata con varios compuestos mezclándolos en máquinas. La mezcla se aplica entonces mecánicamente a una base o molde, y el objeto revestido o formado de la mezcla se pone en moldes y vulcaniza.
Como se obtiene el caucho sintetico
Los cauchos naturales, se obtienen por coagulación del látex obtenido a partir de algunas plantas tropicales (en particular Hevea brasiliensis) por incisión en la corteza del árbol para sangrar las plantas, y se recoge la savia de látex, una sustancia pegajosa y lechosa, que se refina hasta conseguir la goma utilizable. La composición del látex varía en las distintas partes del árbol; generalmente el porcentaje de caucho (hidrocarburo) decrece del tronco a las ramas y hojas. Otras plantas de las cuales se obtiene caucho natural son Urceola elastica de Asia y la Funtamia elastica de África occidental, el ficus euphorkingdom heartsbias y el diente de león común, de Castilla elástica, del Kalule patenium argentatum y de la Gutta-percha palaquium gutta. Al estirarlo, no regresa a adquirir después la forma inicial, por eso ,la goma natural se vulcaniza, y mejora las propiedades mecanica, también la elongacion, un proceso en el que la goma se calienta y se le añade azufre o peróxido para incrementar su resistencia y elasticidad, así como para evitar su deterioro. Para la mayoría de aplicaciones, el caucho crudo se mezcla con una variedad de ingredientes para modificar sus características, como carga minerales, pescadillas, o carbonato de calcio, y bario, o sulfato de bario, el negro de humo y óxidos de zinc y plomo, y muchos productos orgánicos, actúan de acelerantes de la vulcanización, dando a los demás un caucho más tenaz y duradero.
Árbol de caucho transgénico
Mediante la ingeniería genética, los animales, como ovejas, cabras y vacas, han podido producir proteínas extrañas con propiedades terapéuticas en sus leches. Al igual que los animales transgénicos, las plantas también pueden transformarse genéticamente para producir productos farmacéuticos u otras proteínas de alto valor comercial. El árbol de caucho transgénico de origen Hevea brasiliensis puede proporcionar un sistema no destructivo para recolectar las proteínas objetivo que se sintetizan en el látex de forma continua, ya que el árbol puede ser aprovechado cada dos días para obtener su látex durante 25 a 30 años. Otras ventajas de producir a través de este sistema son:
- los productos son de origen no animal
- se producen fácilmente a través de la práctica hortícola de injerto de yemas
- de bajo costo
- ecológicamente amigables
Se han logrado algunos avances en la transformación genética del árbol de caucho natural. También se han llevado a cabo otras transformaciones genéticas de Hevea brasiliensis para aumentar la tolerancia del árbol a la sequedad del panel de extracción y al estrés ambiental.
Vulcanización NR
El caucho natural vulcanizado se puede desvulcanizar mediante el método de "desvinculación", en el que se utilizan sales de zinc de tiocarbamatos y 2-mercaptobenzotiazol o sus derivados. Sin embargo, el sistema conduce a retrasos de quemado más cortos, lo que dificulta su manipulación. También se han informado otros métodos de recuperación del caucho natural.
Aplicación de compuestos de materiales reciclados
El material reciclado se puede agregar a la formulación del compuesto original en una de dos formas. El contenido total de elastómero se puede mantener en 100 RHC, o el contenido de reciclaje se puede agregar sobre el elastómero original como relleno. Aunque a niveles bajos puede haber deterioro en las propiedades mecánicas de un compuesto, todavía existe una amplia variedad de aplicaciones exitosas. Por ejemplo :
- En cemento y hormigón, la adición de caucho reciclado reduce transmisión de vibraciones, mejora la resistencia a la fractura y reduce
- agrietamiento
- En el relleno de las plantas de tratamiento de lodos, el caucho granulado es eficaz para absorber metales pesados y disolventes orgánicos como benceno, tolueno y otros disolventes orgánicos
- El asfalto que contiene caucho desmenuzado es más duradero, tiene una mejor resistencia al agrietamiento térmico y reflectante, reduce el nivel de ruido generado por los vehículos que viajan sobre él y proporciona una conducción más cómoda
- Los suelos, las baldosas de los pasillos y las superficies deportivas, como las pistas para correr o trotar, constituyen un mercado en crecimiento para el caucho reciclado. Tales superficies son muy efectivas. Sin embargo, el problema técnico más importante es la eliminación de todo el acero del material. La trituración criogénica se usa típicamente para producir materiales para tales aplicaciones.
Aplicaciones del caucho
Usos del caucho natural Más del 70% del caucho natural se usa en neumáticos y productos automotrices. Otras aplicaciones importantes del caucho natural son los productos de látex, los productos industriales y de ingeniería, el calzado y los adhesivos. Neumáticos En los neumáticos de capas cruzadas para automóviles de pasajeros, se utiliza caucho natural en la carcasa debido a su buena resistencia al desgarro, la adherencia y la adherencia de las capas. En los neumáticos de capas radiales, el caucho natural también se usa mucho en las paredes laterales debido a su menor generación de calor y mejor resistencia a la fatiga. En las bandas de rodadura de los neumáticos para turismos en los EE. UU., Europa occidental y Japón, prácticamente no se utiliza caucho natural, excepto en los neumáticos de invierno. En los vehículos comerciales, el contenido de caucho natural aumenta con el tamaño del neumático. En los neumáticos para camiones grandes y todo terreno, que requieren una baja generación de calor y una alta resistencia al corte, se utiliza casi un 100% de caucho natural. Productos de látex Las principales aplicaciones del látex de caucho natural se encuentran en productos sumergidos como guantes y condones. Otros productos importantes hechos de látex de caucho natural son la espuma, el respaldo de alfombras, el hilo de látex y los adhesivos de látex. Recientemente, ha habido un fuerte aumento en el uso de guantes de examen NR por parte del personal médico como medida preventiva contra la propagación de enfermedades virales transmitidas por la sangre como el SIDA. Se prefieren los guantes de caucho natural principalmente debido a su superioridad en las propiedades de protección de barrera, resistencia a la tracción y al desgarro, ajuste y sensibilidad táctil y los mercados industriales. Productos de ingeniería En los últimos años, se han comenzado a apreciar las propiedades únicas del caucho natural que lo convierten en un buen material de ingeniería. Aplicaciones tales como almohadillas de cojinetes de puentes, almohadillas de cojinetes sísmicos, defensas de andén, resortes, soportes antivibración y sistemas de suspensión de vehículos representan ahora más del 3% del mercado del caucho natural. Artículos técnicos de cualquier tipo: tubos, juntas, membranas, elementos de resorte de goma y de goma / metal, para motores de suspensiones, perfiles de puertas y ventanas, mangueras, correas, esteras, revestimientos para suelos y amortiguadores para el sector de la automoción. Neumáticos para vehículos de motor, cintas transportadoras, cinghie. Articolos de uso común, tales como botas de goma, suelas de zapatos y los talones, guantes, chupetes, esponjas, hilos de caucho, adhesivos, guantes, los globos y gomas de borrar.
Uso de caucho natural en neumáticos
La cantidad de caucho natural que se utiliza en neumáticos específicos varía según el diseño y el tamaño del neumático. En términos de tonelaje, el consumo de caucho natural en llantas se divide de la siguiente manera: la producción de llantas para automóviles usa alrededor del 45%, las llantas para camiones usan aproximadamente el 35% y el 20% restante se usa para agricultura, movimiento de tierras o fuera de la carretera (OTR ) vehículos y aeronaves. Los neumáticos más grandes para aplicaciones comerciales tendrán un contenido de caucho natural dentro de un rango de 32 a 40% en peso. Los niveles más altos de caucho natural que se encuentran en los neumáticos comerciales son necesarios para satisfacer las siguientes necesidades de rendimiento:
- Temperaturas de funcionamiento más bajas
- Resistencia a la rodadura reducida
- Adhesión de componente a componente para mayor durabilidad y capacidad de recauchutado de neumáticos
- Resistencia al desgarro, especialmente para neumáticos que operan en condiciones todoterreno
- Desgaste de la banda de rodadura
- Clasificación de neumáticos OTR mejorada, toneladas millas por hora (TMPH). Ésta es una medida de la cantidad de toneladas que una configuración de neumático en un vehículo es capaz de transportar a la velocidad promedio del vehículo para el turno de operación. Es una función de la temperatura de funcionamiento y la durabilidad de los neumáticos
El contenido de caucho natural en los compuestos de la banda de rodadura puede variar desde 10 phr, cuando se ha agregado para mejorar las cualidades de procesamiento, hasta 100 phr, como cuando se usa en neumáticos comerciales radiales para camiones para obtener una buena histéresis y resistencia al desgarro. Otros polímeros típicamente mezclados con caucho natural son polibutadieno (BR) para resistencia a la abrasión y fatiga, caucho de estireno butadieno (SBR) para tracción y rigidez, caucho de butilo (IIR) y caucho de halobutilo (CIIR, BIIR) para mejorar el rendimiento de tracción del neumático, y poliisopreno sintético (IR) para cualidades de procesamiento. Las paredes laterales de las llantas son típicamente mezclas 50:50 de caucho natural y polibutadieno para resistencia a la fatiga, crecimiento de cortes y abrasión.
Espectrometría infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR)
