ensayo elastomeros vulcanizados

ENSAYO BASADO EN EL ARTÍCULO: EVALUACIÓN DE ELASRÓMEROS VULCANIZADOS (Cruz, G., Á., Blanco, et al. 2012)

Por: CUELLAR LAZARO YURLEY KATERINE Cód. 1190483Presentado a: Msc. ING. GAUDY C. PRADA BOTIA

INGENIERIA INDUSTRIALUNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

2015

ELASTOMEROS VULCANIZADOS

El elastómero es simplemente caucho, caucho que puede ser natural o sintético.

En su estado natural el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex

de plantas productoras de caucho, y en su estado sintético por reacciones químicas,

conocidas como condensación o polimerización a partir de determinados hidrocarburos

insaturados el cual también puede ser vulcanizado. (Botasso, G., O. Rebollo, et al.

2008).

El elastomero vulcanizado se da gracias a la unión que existe entre el azufre y el

caucho, este forma puentes que une todas las cadenas poliméricas del caucho formando

un entrecruzamiento; estos puentes formados por cadenas cortas de átomos de azufre

unen una cadena de poliisopreno (caucho natural) con otra, hasta que todas las cadenas

quedan unidas en una supermolécula gigante.

Los elastómeros son polímeros amorfos, con temperaturas de transición vítrea

inferiores a la de trabajo o ambiente, deben estar constituidas por macromoléculas

ligeramente retículas (una reticulación cada 100 a 200 átomos de carbono) con

segmentos moleculares largos y voluminosos. Sus principales características son el de

alcanzar altos alargamientos (500-1000%) con pequeña amortiguación, se contraen

rápidamente mostrando el fenómeno de amortiguación y a demás recobran

completamente sus dimensiones al librarse de la tensión, exhibiendo los fenómenos de

resiliencia y baja de formación permanente. (Bilurbina y Liesa. 1990).




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El tema principal del artículo (evaluación de elastómeros vulcanizados, Cruz, G.,

Á., Blanco, et al. 2012) era el de lograr una mezcla elastomerica, la cual fuese capaz de

soportar ciclos repetitivos de flexión y torsión como también el de tener buena

resistencia a los aceites; a esta mezcla se le hizo una serie de evaluaciones por medio

de ensayos, los cuales fueron ensayos de dureza, resistencia a la tracción y desgarre.

Para la preparación de las mezclas elastomericas se usaron elementos como:

Caucho acrilonitrilo con 38% de nitrilo, Negro de humo HAF como relleno reforzante ,

Acido esteárico usado como activador, Cera parafina como antioxidante, Azufre

empleado como aceite vulcanizante, DOP (Ftalato de dioctilo) usado como plastificante

el cual facilita el mezclado, MBT (2- Mercaptobenzotiazol) aplicado como acelerante,

DPG (difenilguadina) tratado como acelerante; A demás de estos elementos se

emplearon TMDT (Disulfuro de Tetrametil tiuram) como ultraacelerante junto con el

MBT y DPG, Durez Resin (resina reforzante) usada para aumentar la dureza y mantener

la flexibilidad y por último el ZnO-Al (Óxido de zinc con 4% de trazas de Aluminio)

usado como activador de la reacción de vulcanizado.

Gracias a estos elementos se prepararon 10 formulaciones. Se empleo un

mezclador de cilindro en el cual se agregaron los ingredientes de la mezcla con un

orden especifico y a lo largo de la longitud del rodillo; se enrolló el caucho en el cilindro

delantero, controlando la temperatura en el centro de la superficie de cada cilindro en el




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rango de 70-80°C y una vez lograda la mezcla, se enfrió a temperatura ambiente, la cual

luego fue envuelta en una hoja de aluminio para su conservación.

El proceso de vulcanizado se llevo a cabo en una prensa con características

especificas, la cual permitió calentar el molde a una temperatura de 5°C estando la

prensa cerrada durante 20 min, verificando esta temperatura por medio de un termopar o

pirómetro. Luego se abre la prensa y se coloca las láminas del material en el menor

tiempo posible. Se recomendó un tiempo entre la vulcanización y los ensayos de 16 a 96

horas como máximo.

Gracias a la adición del óxido de zinc más aluminio como activador y el azufre

como agente vulcanizante se logra en el elastómero la disminución del tiempo de

vulcanizado, disminución del consumo de energía, dispersión de la mezcla y

mejoramiento de las propiedades físico-químicas de las formulaciones.

Las 10 formulaciones tuvieron ensayos de dureza, tracción y desgarro.

En la dureza la mayor incidencia fue para el Oxido de Zinc mas Aluminio (ZnO-

Al) con un incremento hasta del 40%, el TMTD con un 35% y el Durez Resin con un

25%. La ventaja de este ensayo gracias al incremento del TMTD es que reduce los

tiempos de vulcanizado pero la desventaja es la disminución de la dureza, la cual está

estrechamente relacionada con el resto de las propiedades del material.




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En la resistencia a la tracción el mayor valor se obtiene para el ZnO-Al con un

100% y 0% para TMTD y DR.

En la resistencia al desgarre la mayor influencia la presenta TMTD quien con un

incremento del 40% provoca la disminución al desagarre hasta del 100%.

El TMTD como acelerante, el Durez Resin como resina reforzante y el ZnO-Al

como activador de la reacción de vulcanizado; presentan gran influencia sobre las

propiedades físico-químicas de las formulaciones de los elastómeros las cuales varían

según las exigencias de la aplicación como tal del polímero.

Se puede concluir en esta investigación que los mayores valores de dureza se

alcanzan para un 40% de Óxido de Zinc más Aluminio, 30% Durez Resin y un 30% de

TMTD. Como también de que Es beneficiosa la combinación 50% de TMTD, 25% de

Óxido de Zinc más Aluminio y 25% de Durez Resin considerando la importancia del

acelerante en la mezcla TMTD, aspecto a destacar en la resistencia a la tracción, y por

último que la mayor influencia sobre la resistencia al desgarre la presento el TMTD.

Adelantos existentes

a) Desarrollo elastómeros termoplásticos vulcanizados de llantas de desecho a

base de polipropileno (TPV). I - diseño factorial de experimentos. (Cossa M.,

Sirqueira S. at al. 2009)




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El uso de mezclas de polvo de neumático con termoplásticos permite la formación

de nuevos materiales. El uso de polvo de neumático se caracterizó por un diseño

factorial completo con punto central, en mezclas con polipropileno (PP), para desarrollar

nuevos elastómeros termoplásticos vulcanizados dinámicamente (TPVs) que contienen

material reciclado. Los factores utilizados en este estudio, el polvo de neumático,

peróxido de dicumilo y de bismaleimida (en tres niveles, uno que es el punto central). El

plan fue diseñado para evaluar los efectos de los factores (y su interacción) en las

respuestas de tracción, estiramiento y la hinchazón en el aceite. Los resultados

mostraron que el neumático es prevalente en el contenido de polvo para mejorar el

rendimiento de las mezclas. La resistencia a la hinchazón es de aproximadamente 150%

mayor en algunas formulaciones.

Los estudios realizados por el diseño factorial de experimentos muestran que los

efectos del polvo de neumático y peróxido influyen significativamente en las

propiedades evaluadas. Se puede maximizar propiedades TPV utilizando material

reciclado y la fase elastomérica. La resistencia a la hinchazón en aceite es mayor con el

aumento en la cantidad de polvo de neumáticos.

b) Biomateriales elastoméricos en ingeniería tisular. (González A., Malmaierca

M., at al. 2004)

Debido a la importancia de la capacidad de deformación elastomérica en tejidos

biológicos un número creciente de elastómeros se han desarrollado para aplicaciones de




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ingeniería de tejidos en los últimos años. En general, los materiales elastoméricos

termoplásticos, incluyendo en especial los poliuretanos, pueden ser utilizados en la

ingeniería de tejidos como implantes que requieren un tiempo de retención más largo o

una mayor estabilidad hacia el medio ambiente circundante, pero que son finalmente

absorbidos por el organismo.

Bibliografía

Botasso, G., O. Rebollo, et al. (2008). Utilización de caucho de neumáticos en

mezcla asfáltica densa en obras de infraestructura. Infraestructura vial. No 20: 4-12.

Bilurbina y Liesa. (1990). Materiales no metálicos resistentes a la corrosión.

Prodúctica, Barcelona (España). p. 81.

Cossa M., Sirqueira S. at al. (2009). Desenvolvimento de elastômeros

termoplásticos vulcanizados (TPV) a base de polipropileno com resíduo de pneu. I -

Planejamento fatorial de experimentos. Centro Universitario Estadual da Zona Oeste,

RJ. Polímeros vol.19 no.3 São Carlos. Obtenido de: http://www.scielo.br/scielo.php?

script=sci_arttext&pid=S0104-14282009000300006

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282009000300006

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282009000300006




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Cruz, G., Á., Blanco, et al. 2012. Evaluación de elastómeros vulcanizados.

Facultad de Ingeniería Metal Mecánica. Universidad tecnológica de Campeche

(UTCAM) Carmen, Campeche México.

González A., Malmaierca M., at al. (2004). Biomateriales elastoméricos en

ingeniería tisular. Departamento de Física de Polímeros, Elastómeros y Aplicaciones

Energéticas Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC). Madrid, España.

Obtenido de:

http://www.researchgate.net/publication/265759120_Biomateriales_elastomricos_en_in

geniera_tisular

http://www.researchgate.net/publication/265759120_Biomateriales_elastomricos_en_ingeniera_tisular

http://www.researchgate.net/publication/265759120_Biomateriales_elastomricos_en_ingeniera_tisular

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