La fabricación de neumáticos es un proceso complejo. Cada fabricante de neumáticos sigue procedimientos únicos y probados, desde la selección de materias primas hasta la gestión de calidad. Las empresas de neumáticos están buscando otras fuentes de caucho para solucionar la escasez de caucho natural. En este blog, discutiremos las cualidades del caucho natural, las causas de su escasez y alternativas novedosas con sus ventajas.
¡Vamos a empezar!
Caucho natural en la industria del neumático
caucho natural Es autorreforzante por naturaleza, con gran resistencia mecánica y ligera flexibilidad. Sin embargo, tiene limitaciones de viscosidad y otras desventajas. Debe pasar por procesos como vulcanización y añadiendo Carbon negro rellenos para prepararlo para su uso en la fabricación de la industria de neumáticos.
¿Qué es el Caucho Natural?
El caucho natural está formado por largas cadenas poliméricas de isopreno poco conectadas. Cuando los eslabones se separan, se vuelven a unir, dando como resultado la elasticidad del caucho. El caucho natural, a diferencia del caucho sintético, se fabrica a partir de la savia de látex de los árboles de caucho (aunque otras plantas también producen látex, los árboles de caucho son los que producen la mayor cantidad de látex y representan el 99% del caucho natural).
¿Por qué se prefiere el caucho natural para la fabricación de neumáticos?
El caucho natural es una materia prima importante para los neumáticos y muchos otros productos: El 73% del uso mundial de caucho natural se utiliza en la producción de neumáticos, lo que representa entre el 20 y el 40% del peso de los neumáticos. (dependiendo del segmento).
Sus sorprendentes propiedades lo hacen único y también una opción importante para la fabricación de la industria de neumáticos. Sin duda, el caucho ha demostrado ser la mejor opción, por ejemplo, para la resistencia de los neumáticos junto con el soporte de carga del vehículo y la resistencia de los neumáticos. Algunas de las mejores propiedades son las siguientes:
- Alta resistencia a la tracción: La resistencia a la tracción del caucho natural es muy alta. Puede soportar tensiones y tensiones considerables debido a su resistencia sin romperse ni deformarse.
- Buena adherencia: Se adhiere fácilmente a otros materiales, lo que lo hace ideal para su uso en la fabricación de neumáticos, donde se deben unir diferentes componentes.
- Excepcional resistencia a la abrasión y al desgarro: El caucho natural es resistente a cortes, desgarros, desgaste, fatiga y abrasión, lo que lo hace perfecto para usar en bandas de rodadura de neumáticos y otros componentes propensos a la fricción y la abrasión.
- Flexibilidad: Se sabe que el caucho natural es el tipo de caucho más flexible, lo que lo hace ideal para su uso en los flancos de los neumáticos. Además, también se utiliza en otros componentes, especialmente en los que necesitan doblarse y flexionarse.
- resistencia al agua: El caucho natural es resistente al agua y a ciertos productos químicos, lo que lo hace perfecto para su uso en la producción de neumáticos, donde la humedad y otras sustancias están frecuentemente expuestas.
- Resistencia química moderada: El caucho natural ofrece una modesta resistencia química. Esto lo hace útil en muchas aplicaciones útiles.
- Durabilidad: El Caucho Natural proporciona una larga vida útil a los neumáticos y resistencia al desgarro y al desgaste. Por lo tanto, lo convierte en una excelente opción para las bandas de rodadura de los neumáticos junto con otros componentes que suelen sufrir fricción y abrasión.
- Resistencia a la abrasión: El caucho natural proporciona una alta resistencia a la abrasión. Ayuda a prolongar la vida útil del neumático y mejora su rendimiento general en carretera.
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Aplicaciones del caucho natural
El caucho natural se utiliza en aplicaciones que requieren alto desgaste y resistencia al calor. También puedes encontrar aplicaciones técnicas del mismo. Si profundiza, lo encontrará en soportes antivibración, bandas elásticas, resortes, acoplamientos de transmisión, cojinetes y adhesivos. Se debe a su resistencia y compresibilidad.
Alrededor del 50% del caucho natural se dedica a la producción de neumáticos de alto rendimiento para neumáticos de coches deportivos, autobuses de largo recorrido y aviones debido a su excepcional solidez y resistencia al calor. Los neumáticos de camión tienen más caucho natural y los neumáticos de automóvil tienen más caucho sintético. Los camiones transportan cargas pesadas y viajan intensamente, por lo que los neumáticos están sujetos a desgaste. Las propiedades de abrasión del caucho natural son superiores a las del caucho sintético, por lo que se utiliza más caucho natural para los camiones. También se fabrican con él otras aplicaciones, como mangueras, piezas de vehículos, colchones de espuma y cajas de baterías.
Debido a sus características pegajosas, el caucho natural se encuentra normalmente en el cemento de caucho y en los materiales de estabilización de suelos que se utilizan en las carreteras nuevas.
También se sabe que el caucho en bruto se utiliza en adhesivos y suelas de zapatos, no necesariamente, pero sí ocasionalmente. Además, Alrededor del 10% del látex recolectado de los árboles simplemente se reduce a una solución de caucho al 60% para producir productos como guantes de látex o para utilizarlo como recubrimiento.
Factores que contribuyen a la escasez de caucho natural
Debido al cambio climático y a las enfermedades crónicas entre los árboles de caucho del mundo, la industria automovilística se enfrenta a una escasez de suministros de caucho natural. Muchos científicos creen que en los próximos años el caucho natural ya no se utilizará en industrias especializadas. Éstos son algunos de los otros factores que causan la escasez de caucho natural:
1. Desafíos ambientales
Los neumáticos son partes cruciales de los automóviles porque soportan el peso y el movimiento del vehículo y al mismo tiempo ofrecen suficiente tracción, seguridad, comodidad, durabilidad, precisión de dirección y eficiencia de combustible. Sin embargo, los gases de efecto invernadero y otras emisiones contaminantes, combinados con el uso de recursos no renovables durante la fabricación y el uso de neumáticos, han exacerbado el calentamiento global y provocado la degradación ambiental.
Estas cuestiones son perjudiciales para el equilibrio ecológico del medio ambiente. Según los estudios, toda la industria del automóvil es responsable de aproximadamente 40% de la contaminación global, donde la fabricación y el uso de neumáticos representan entre el 20% y el 30% de este total.
Las empresas de neumáticos de todo el mundo han implementado varias medidas para reducir el impacto de la industria en el medio ambiente natural. Estas medidas pretenden alcanzar el objetivo final de la neutralidad de carbono, que incluye principalmente reducir el consumo de materias primas, disminuir el peso de los neumáticos y aumentar el uso de recursos naturales y renovables.
2. Dinámica geopolítica y comercial
La escasez de caucho natural es una cuestión complicada que involucra muchos aspectos, incluida la dinámica geopolítica y comercial. La escasez de mano de obra y las preocupaciones de las líneas navieras causadas por la epidemia han contribuido a una escasez de suministro de caucho natural en muchos países del Sudeste Asiático donde se produce caucho natural.
Un cartel mundial del caucho ha resultado en precios impredecibles y productores empobrecidos. La producción de caucho natural ha disminuido debido a la mayor volatilidad de los precios mundiales del caucho y a un largo período de precios bajos.
Varias características de los mercados de recursos naturales los hacen especialmente vulnerables a diversas formas de poder de mercado. Los recursos naturales se concentran frecuentemente en unos pocos países, lo que plantea la posibilidad de colusión e inhibe el establecimiento de mercados totalmente competitivos.
La economía mundial depende de Asia para el 90% de su suministro de cauchoy Solo Estados Unidos compró 140 millones de dólares en caucho natural de países del Sudeste Asiático en marzo de 2021.. Por último, la dinámica geopolítica y comercial contribuye de manera importante a la escasez de caucho natural, y resolver estos aspectos es fundamental para garantizar un suministro sostenible únicamente de caucho natural.
3. Ramificaciones económicas
La ciencia de las plantaciones de caucho natural tiene un impacto directo en la economía, ya que corporaciones como Michelin, el gigante del caucho, necesitan mantener el suministro y pasar al caucho 100 por ciento natural antes de tiempo. 2050.
Como resultado, las consecuencias económicas de la escasez de caucho natural son graves, ya que el caucho se emplea en más de 40,000 artículos comerciales, incluidos equipos de protección personal como guantes y orejeras para mascarillas. La escasez de caucho natural puede provocar una desaceleración de la demanda mundial de caucho. que se espera que disminuya al 2.8% en 2023 después de una rápida recuperación entre 2021 y 2022.
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Materiales sintéticos comunes utilizados en la producción de neumáticos
Además, el NR se usa comúnmente en combinación con cauchos sintéticos como el caucho de estireno-butadieno (SBR), el caucho de butilo (IIR) y el caucho de cloropreno en la industria de los neumáticos, y esto requiere la adición de agentes de refuerzo, incluidos CB y sílice. A continuación se muestran algunos materiales sintéticos comunes utilizados en la producción de neumáticos:
1. Caucho estireno-butadieno (SBR)
Este es uno de los dos principales polímeros de caucho sintético utilizados en la producción de neumáticos. Es un copolímero de estireno/butadieno que se utiliza junto con caucho natural. Las características físicas y químicas del SBR tienen un impacto significativo en el rendimiento de los componentes individuales del neumático y, en consecuencia, en el rendimiento general del neumático, incluidos aspectos como la resistencia a la rodadura, el desgaste y la tracción.
2. Caucho nitrilo (RBN)
Este es un copolímero de acrilonitrilo/butadieno de elastómero sintético. Se utiliza para fabricar mangueras de combustible, juntas y sellos, así como en el negocio de los neumáticos. El NBR es resistente al aceite, el combustible y otros productos químicos, lo que lo convierte en una excelente opción para aplicaciones de neumáticos.
3. Caucho de cloropreno(CR)
Este es un polímero de caucho sintético que se parece al neopreno. Es resistente a la grasa, el calor y el ozono, lo que lo hace ideal para usar en neumáticos. Los flancos de los neumáticos y otros componentes están hechos de CR.
4. Monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM)
Se trata de un polímero elastómero sintético resistente al calor, el ozono y la intemperie. El EPDM se utiliza para fabricar paredes laterales, revestimientos interiores y otros componentes de neumáticos.
Explorando materiales alternativos para neumáticos
Los fabricantes de neumáticos están investigando materiales alternativos para hacerlos más respetuosos con el medio ambiente y sostenibles. Los materiales alternativos que se están investigando incluyen:
1. Caucho de diente de león (DR)
El caucho de diente de león es un recurso renovable que se puede utilizar en lugar del caucho sintético. Está elaborado a partir de las raíces de la planta rusa del diente de león y los productores de neumáticos lo están investigando como posible sustituto del caucho normal. El diente de león ruso es una planta resistente capaz de prosperar en diferentes climas y tipos de suelo, lo que lo convierte en una alternativa viable a los típicos árboles de caucho que se cultivan en determinados lugares.
Las raíces de la planta producen un líquido lechoso que puede usarse para fabricar caucho.. Durante la Segunda Guerra Mundial, el diente de león ruso se utilizó como fuente de caucho. Sin embargo, la producción de caucho de esta planta cesó después de la guerra. Por otro lado, los investigadores han optimizado el diente de león ruso para la producción de caucho a gran escala.
3. Caucho Guayule (GR)
El caucho Guayule es otro material renovable que se está investigando como reemplazo del caucho normal. guayule (Partenio argentatum) es un cultivo nativo de América del Norte, renovable y no alimentario, que prospera con un mínimo de agua y sin necesidad de pesticidas. Ofrece un suministro de caucho natural ecológico y generado localmente. Bridgestone se desarrolla como fuente de producción de caucho natural del arbusto guayule que se encuentra en el suroeste de los Estados Unidos.
El procedimiento del guayule incluye:
- Plantar el arbusto de guayule a partir de semilla.
- Regar mínimamente.
- Manejo de malezas durante dos años a medida que maduran las plantas.
Luego, las plantas se cortan al ras del suelo y se embalan en cubos que pesan entre 750 y 800 libras. Este proceso se realiza dos veces en cuatro años, después de lo cual se labran las raíces enterradas y se planta un cultivo diferente. En un proceso de circuito cerrado de 90 minutos, las balas se muelen en una biorrefinería, lo que produce tres productos comercialmente viables. Incluye caucho natural hipoalergénico, resina (utilizada en recubrimientos, tintas y adhesivos) y bagazo (utilizado para biocombustibles y productos químicos de base biológica).
3. Goma Eucommia Ulmoides (EUG)
Goma de eucommia ulmoides es una sustancia similar al caucho natural que se extrae de la corteza del árbol Eucommia ulmoides. Se está investigando como posible sustituto del caucho sintético. El árbol Eucommia ulmoides es endémico de China y es conocido por sus beneficios terapéuticos. La corteza del árbol incluye una sustancia química que puede transformarse en un material similar al caucho. El EUG se está estudiando como una posible alternativa al caucho sintético procedente del petróleo y no es un recurso sostenible.
EUG tiene una buena dualidad caucho-plástico y tiene una amplia gama de aplicaciones en biomedicina, textiles, aeroespacial y otros sectores. Dado que EUG ofrece propiedades tribológicas superiores, es una alternativa viable al caucho natural (NR) en aplicaciones de neumáticos para aviones.
Los investigadores crearon un elastómero de goma de Eucommia ulmoides modificado con tiazolidinediona con mayor elasticidad y capacidad de memoria de forma. El EUG modificado podría convertirse en un elastómero resistente con alta resistencia, alargamiento y tenacidad o en un caucho único cambiando la alimentación del TAD.
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Beneficios del uso de nuevos materiales en neumáticos
Los nuevos materiales en neumáticos pueden aportar varios beneficios, incluido el ahorro de costes y la sostenibilidad medioambiental. Estos son algunos de los beneficios de utilizar materiales nuevos en los neumáticos:
1. Ahorro de costos
Nuevos materiales pueden sustituir al costoso caucho natural. Además, puede generar ahorros de costos para los fabricantes de neumáticos, ya que crean materiales más sostenibles para fabricar un neumático.
2. Sostenibilidad ambiental
Los neumáticos ecológicos fabricados con nuevos materiales pueden ayudar a aliviar los crecientes desafíos medioambientales actuales. Los neumáticos sostenibles se crean con materiales respetuosos con el medio ambiente y procedimientos de fabricación de bajas emisiones.
Con frecuencia utilizan materiales reciclados o renovables, como caucho natural, bioaceites, neumáticos reciclados y botellas de plástico recicladas. Este método promueve una economía circular al reducir la dependencia de recursos no renovables.
3. Mejora de la eficiencia del combustible
Los neumáticos sostenibles tienen una resistencia a la rodadura reducida, lo que permite ahorrar combustible. Esto puede minimizar el uso de energía y combustible, así como las emisiones de gases de efecto invernadero.
4. Emisiones reducidas
Cuando se utilizan, los neumáticos ecológicos emiten menos emisiones peligrosas que los neumáticos estándar. El aceite de soja, por ejemplo, garantiza que el compuesto de caucho del neumático permanezca maleable a diferentes temperaturas y al mismo tiempo ayuda a reducir la cantidad de materiales a base de petróleo necesarios para la producción de neumáticos.
Para proporcionar un alto nivel de agarre, también se emplea en el neumático una sílice de alta calidad elaborada a partir de residuos de cáscara de arroz, un subproducto de la fabricación del arroz. Además, el poliéster procedente de botellas de plástico recicladas se convierte en productos químicos básicos para su uso como poliéster de grado técnico en cordones para neumáticos.
5. Vida útil prolongada de los neumáticos
Los neumáticos recauchutados son menos costosos y funcionan tan bien como los neumáticos nuevos, lo que los convierte en una opción de reemplazo de neumáticos eficiente y rentable. Al reutilizar el caucho reciclado y extender la vida útil de materiales importantes, el recauchutado de neumáticos minimiza el desperdicio y proporciona beneficios ambientales.
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Conclusión
Debido al bajo costo de la mano de obra necesaria para cultivar y extraer árboles, el caucho ha sido una materia prima relativamente económica durante décadas. Sin embargo, la industria del caucho no parece crecer. Para abordar el problema de la escasez de caucho natural, los fabricantes deben estudiar nuevas alternativas y trabajar en otros materiales.
Este blog ha proporcionado información sobre alternativas al caucho natural y cómo estos materiales pueden ayudar en la fabricación de la industria de neumáticos. Por lo tanto, prepárese para enfrentar el problema y, si necesita nuevos materiales y soluciones de caucho para su próximo proyecto, Hongju está listo para satisfacer sus necesidades.
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