Hay tantos tipos de gomas disponibles en el mercado que puede resultar confuso encontrar la adecuada. Así que aquí hay un artículo simple que analiza los 15 cauchos más utilizados, sus propiedades y sus aplicaciones.
Propiedades del Caucho
El caucho es un material único por varias razones. Puede ser blando o duro, sólido o líquido, flexible o rígido y mucho más. Sólo unos pocos materiales pueden igualar la versatilidad del caucho; Incluso entonces, algunas aplicaciones no pueden funcionar sin goma.
A continuación se muestra una pequeña lista de varios tipos de propiedades del caucho y su importancia.
1. Elasticidad
La elasticidad es la propiedad de un material de volver a su estado original después de experimentar una fuerza de compresión o tracción. Una mayor elasticidad significa que el material puede deformarse y volver a su forma original. En resumen, la elasticidad es una medida de la elasticidad de un material. Esta propiedad se puede ver en varios materiales, incluidos elastómeros (caucho), metales y plásticos.
Sin embargo, el caucho es, con mucho, el más elástico de todos los materiales. La elasticidad es necesaria para el espacio industrial; muchos productos como pipas, juntas y sellos requieren materiales elásticos como el caucho. La buena elasticidad es la razón por la que los materiales de caucho se utilizan predominantemente en tuberías, juntas y sellos.
El caucho obtiene su elasticidad de su distinta composición molecular. Está formado por largas cadenas de polímeros entrelazadas entre sí. Estas cadenas se pueden tirar y empujar, pero eventualmente regresan a su estado original.
2. Vulcanización
Vulcanización es un proceso químico utilizado para fortalecer materiales de caucho. El caucho se coloca en un horno junto con azufre y se calienta a aproximadamente 280 °F a 320 °F. La adición de calor da como resultado que los átomos de azufre se incrusten entre las cadenas moleculares de caucho.
Caucho vulcanizado tiene mejor dureza y resistencia a la tracción, lo que resulta en una mayor elasticidad, buena resistencia a la abrasión y excelente resistencia a la intemperie.
3. Contracción Térmica
Contracción térmica es la disminución del volumen del material debido a un cambio de temperatura. Los materiales reaccionan de manera diferente a los cambios de temperatura; los metales se contraen con la disminución de la temperatura, pero el caucho se contrae con el aumento de la temperatura. Cuando se aplica calor a un material de caucho, las largas cadenas moleculares se enrollan y encogen.
La contracción térmica no es ideal, pero es preferible a la expansión térmica. Un aumento de volumen puede provocar interferencias con los componentes vecinos de un producto. Una disminución en el volumen puede resultar en tensiones menores, que son más fáciles de manejar.
4. Aislamiento
El aislamiento es la propiedad de un material de impedir el flujo de calor o corriente eléctrica a través de él. El caucho natural y sintético es un aislante de la corriente eléctrica en todas sus formas. Sin embargo, la resistencia al calor del caucho puede variar desde un aislante completo hasta un conductor débil.
Las propiedades de aislamiento acústico hacen del caucho un material deseable para componentes dentro de la electrónica.
5. Conjunto de compresión
A conjunto de compresión Mide la deformación del material después de una exposición prolongada a tensiones de compresión. En productos de caucho, se utiliza un conjunto de compresión para medir la cantidad de material que no vuelve a su forma original.
El caucho se usa comúnmente en juntas, sellos y juntas tóricas, por lo que un juego de compresión deficiente puede afectar el funcionamiento del dispositivo a largo plazo.
6. Resistencia al agua y al aire
El caucho natural y todos los cauchos sintéticos tienen una estructura no porosa, lo que da como resultado una excelente impermeabilidad. La resistencia al agua y al aire permite utilizar cauchos naturales y sintéticos en diversas aplicaciones hidráulicas y neumáticas.
Cauchos sintéticos herméticos como La silicona de calidad alimentaria se utiliza a menudo en la industria alimentaria. para embalaje. Mientras que el caucho natural se utiliza a menudo en juntas y sellos de plomería.
7. Durabilidad
El caucho es un material resistente que puede soportar altos niveles de tensión. Sin embargo, con la vulcanización y las formulaciones químicas adecuadas, el caucho se puede modificar para resistir entornos aún más duros.
El caucho tiene buena resistencia a la abrasión, resistencia a bajas temperaturas, resistencia a las llamas y resistencia moderada al desgarro.
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Tipos comunes de materiales de caucho
Hay dos categorías principales de material de caucho disponibles en el mercado: caucho natural y caucho sintético. El caucho natural es savia de árbol procesada que proviene de árboles de caucho. El caucho sintético es una categoría completa llena de diferentes tipos de materiales de caucho.
En total, existen alrededor de 40 tipos de caucho natural y sintético, y aquí hay una lista de los tipos de caucho más comunes que necesita conocer.
Caucho natural (NR)
El caucho natural se conoce con muchos nombres, incluido látex, caucho indio, caucho de goma o caucho amazónico, pero los atributos esenciales son los mismos. La savia orgánica se recolecta de los árboles de caucho y se procesa para obtener caucho natural utilizable. El caucho natural tiene una excelente resistencia al estrés y la fatiga, además de su decente deformación permanente por compresión y resistencia al desgarro..
Los cauchos naturales tienen buenas propiedades mecánicas y térmicas, pero son particularmente débiles ante la mayoría de los productos químicos. Los aceites, combustibles, ácidos, álcalis y aminas no deben venir directamente con un material de caucho natural. Por lo tanto, el caucho natural a menudo se mezcla con otros compuestos para mayor resistencia.
A menudo se utiliza para aplicaciones a temperatura ambiente como bandas elásticas, neumáticos, amortiguadores de vibraciones, juntas y sellos. Con la adición de algunos compuestos fortificantes, se puede utilizar para aplicaciones de techos, pisos y adhesivos.
Caucho estireno-butadieno (SBR)
El caucho de estireno-butadieno es una familia de compuestos de caucho creados a partir de una combinación de estireno y butadieno. El caucho de estireno-butadieno es el caucho sintético más complejo y duradero de todos los demás. Desarrollado en 1929 por un químico en Alemania, se utilizó predominantemente durante la Segunda Guerra Mundial para neumáticos de automóviles y otros productos de caucho.
El caucho de estireno-butadieno (SBR) comparte varias propiedades materiales con el caucho natural. Muestra una mayor durabilidad, pero es uno de los tipos de caucho que es débil ante los daños químicos y ambientales.
Hoy en día, casi la mitad de todos los neumáticos para automóviles del mundo están hechos de caucho de estireno-butadieno. Además, puede encontrar este material en las suelas de sus zapatos, tablas de cortar de goma y techos.
Goma de silicona (VMQ)
La silicona natural (Si) se procesa con carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H) para crear un elastómero sintético llamado caucho de silicona. El caucho de silicona sin curar existe en forma líquida y requiere vulcanización, curado y, a veces, catalización para convertirse en sólido. La silicona tiene el conjunto más diverso de propiedades materiales que cualquier otro caucho.
Tiene buena resistencia a la llama, excelente resistencia a productos químicos y bajas temperaturas, y un desempeño ambiental significativo. Los combustibles y los solventes químicos son una gran amenaza para los cauchos de silicona.
El caucho natural se utiliza en varias industrias, desde la médica hasta la automotriz. Se utiliza para productos médicos biocompatibles y productos alimenticios hipoalergénicos. Además, puede encontrar cauchos de silicona en lubricantes y adhesivos sintéticos.
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Caucho de fluorosilicona (FVMQ)
La fluorosilicona es una forma modificada de caucho de silicona diseñada para ser duradera y estable a temperaturas extremas. Es uno de los tipos de caucho más caros y se usa con moderación para productos de uso general.
FVMQ mejora las malas propiedades físicas y la resistencia a la abrasión de todas las siliconas normales.. Su único inconveniente es la permeabilidad a los gases media-baja y la cetona.
Debido a su alto costo, FVMQ no se puede usar para elementos simples como bandas elásticas y suelas de zapatos. En cambio, a menudo se usa para juntas y sellos en algunas piezas de ingeniería y configuraciones de líquido de frenos hidráulicos.
Caucho nitrilo (RBN)
El caucho de nitrilo es un elastómero sintético con mayor resistencia química. También se le llama caucho de nitrilo butadieno, caucho de acrilonitrilo-butadieno, NBR y Buna-N y es una marca comercial de Perbunan, Nipol, Krynac y European. El caucho de nitrilo se desarrolló en la década de 1940 como uno de los primeros elastómeros resistentes al aceite.
NBR tiene una resistencia relativamente pobre a los cambios térmicos para un compuesto de caucho sintético. Dependiendo de la configuración, También tendrá poca resistencia a las llamas.. Pero todas las deficiencias del NBR se ven compensadas por su resistencia al ozono, al combustible y al petróleo. Además, el nitrilo se puede mezclar con PVC para aumentar la resistencia al envejecimiento, la gasolina, el ozono y las llamas.
Por lo tanto, es ampliamente utilizado en las industrias automotriz y de petróleo y gas. Los tubos interiores de caucho de nitrilo, los sellos y las juntas se utilizan comúnmente en los tanques de gasolina de los vehículos. Para aplicaciones médicas, el nitrilo es la principal opción para guantes quirúrgicos.
Caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR)
Hidrogenación Es la adición de moléculas de hidrógeno a un compuesto. HNBR es un producto de la hidrogenación del butadieno en caucho de nitrilo. La hidrogenación da como resultado una mayor resistencia a los aceites y productos químicos pero, lo que es más importante, temperaturas de funcionamiento más altas.
Material HNBR tiene las mismas propiedades físicas moderadas, resistencia a la abrasión y resistencia a los aceites de petróleo que el NBR.
El caucho de nitrilo hidrogenado también se utiliza para aplicaciones de alto rendimiento, como motores y equipos de perforación petrolera.
Caucho de policloropreno (CR/Neopreno®)
El caucho de neopreno está hecho de un líquido volátil e incoloro llamado cloropreno. El cloropreno es uno de los tipos más antiguos de material de caucho, diseñado en la década de 1930. La empresa DuPont registró el nombre de neopreno para su compuesto de caucho, que se ha convertido en sinónimo de caucho de policloropreno.
El caucho de neopreno tiene una resistencia decente al aceite, una excelente resistencia química y menos susceptibilidad a la degradación y la corrosión. Es débil frente a ácidos concentrados, álcalis y algunos disolventes químicos.
El caucho de neopreno se usa en juntas de alta presión, mangueras, adhesivos, burletes, máscaras de seguridad comerciales e industriales y ropa para deportes acuáticos. Los trajes de baño y de buceo suelen estar hechos de neopreno por su excelente impermeabilización.
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Caucho de butilo (IRI)
El caucho de butilo (o caucho de butilisobutilenoisopreno) es un elastómero sintético con una permeabilidad al gas excepcionalmente baja entre todos los diferentes tipos de caucho.
El caucho butílico tiene una excelente resistencia química.; puede soportar ácidos concentrados, álcalis y alcohol. Además, el caucho butílico tiene excelentes propiedades a bajas temperaturas y resistencia al ozono.
El caucho butílico se utiliza en varias aplicaciones, pero se prefiere mucho para selladores y juntas herméticas. También se puede encontrar caucho butílico en suelas de zapatos, neumáticos de automóviles, cámaras de aire y chicles.
Caucho de etileno propileno (EPDM)
El caucho EPDM es uno de los cauchos sintéticos más desafiantes y resistentes. Se usa comúnmente como una espuma de goma para obtener beneficios adicionales de amortiguación y aislamiento.
Tiene buena resistencia a la abrasión, propiedades térmicas y físicas, capacidad de impermeabilización y aislamiento. El caucho EPDM es particularmente débil a los combustibles, solventes y aceites a base de petróleo.
El caucho EPDM se usa principalmente para aplicaciones al aire libre, como mangueras de jardín, sellos de puertas de garaje y felpudos. A menudo es deseado por sus propiedades de aislamiento y amortiguación del ruido en la industria automotriz.
Caucho de poliuretano (PU)
El poliuretano es un grupo de polímeros que contienen compuestos orgánicos unidos por enlaces de carbono. Es un compuesto altamente inflamable y a menudo se mezcla con otros elementos.
Las propiedades del caucho PU dependen principalmente de la forma y la forma. Generalmente tiene buena resistencia a la corrosión y la abrasión, pero es susceptible a los aceites a base de petróleo.
La mayoría de las gomas de poliuretano están hechas de espumas de goma y cubiertas con un material diferente. Los muebles son el uso más común para las espumas de poliuretano, ya que cubre una amplia gama de productos. Los cojines, las almohadas, los asientos, la ropa, los zapatos y las alfombras son todos de poliuretano.
Los dos tipos más comunes de cauchos hechos de poliuretano son el poliéter (UE) y el poliéster (AU).
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Fluoroelastómero (FKM/Vitón®)
FKM es conocido por algunos nombres, como caucho de fluorocarbono, fluoroelastómero o Viton. Es un material increíblemente denso con un tono marrón verdoso. FKM es un material raro y rara vez se ve fuera de las aplicaciones industriales.
Es resistente a combustibles, aceites minerales, ácidos, alcoholes y solventes. Además, FKM tiene una de las especificaciones de temperatura de funcionamiento más altas. Es el material de caucho más robusto, solo susceptible a ciertos químicos.
FKM se utiliza principalmente en máquinas de alto rendimiento, como vehículos y equipos industriales. Las juntas tóricas, las juntas, las mangueras y los guantes de protección industrial para automóviles suelen estar hechos de FKM.
Caucho poliacrílico (ACM)
ACM es un elastómero especializado diseñado para tener un gran combustible y resistencia al aceite. Al ser un material especializado, es poco común en aplicaciones generales.
Tiene una excelente resistencia al ozono, al calor y al aceite, lo que lo hace ideal para usar en bloques de motor.
Los sellos, juntas tóricas, correas y juntas ACM se encuentran en la mayoría de las secciones de alta temperatura del motor de un automóvil. También se puede utilizar como ingrediente para selladores y revestimientos protectores de grado industrial.
Goma acrílica de etileno (EA/Vamac®)
El caucho EA es un material automotriz común, a menudo conocido por su nombre comercial Vamac. De todos los diferentes tipos de caucho, EA destaca por su resistencia a las temperaturas extremas ya los efectos ambientales.
El caucho acrílico de etileno tiene poca resistencia a los combustibles y es susceptible a varios productos químicos. Se usa comúnmente en sellos, juntas, juntas tóricas, cables y aislamiento de conectores de alto voltaje para automóviles.
Epiclorhidrina (ECO/Hydrin®)
Entre los diferentes tipos de caucho, ECO destaca por su excelente resistencia a la intemperie. Es similar al nitrilo pero ofrece mejoras clave en la resistencia química y las temperaturas de funcionamiento.
La epiclorhidrina tiene propiedades materiales decentes, pero tiene una resistencia notablemente mejor a los combustibles, aceites y solventes. Se utiliza en la industria automotriz para juntas tóricas, sellos y juntas. Comercialmente se puede encontrar caucho ECO en los neumáticos de los patines en línea.
Espuma de caucho
El caucho de espuma no es un tipo de material de caucho, sino un factor de forma para el caucho natural y los cauchos sintéticos. Combina un material de goma con un agente espumante para crear una estructura de matriz con pequeñas burbujas de aire que se propagan a través de ella.
Las propiedades físicas del caucho de espuma dependen del caucho base utilizado en la fabricación. Se usa comúnmente para aislamiento en paredes y relleno de colchones, sillas, cojines y sofás.
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Caucho natural vs. sintético
El caucho natural suele ser adecuado para la mayoría de las aplicaciones. Pero a medida que se avanza hacia equipos de alto rendimiento, el caucho natural, los defectos del caucho natural se hacen evidentes. Muchos vehículos, instrumentos y equipos modernos requieren materiales más robustos, duraderos y resistentes. A continuación se muestra una comparación de compuestos de caucho naturales con caucho sintético fabricado en laboratorio.
| Material | Elasticidad | Durabilidad | Conjunto de compresión | Resistencia a la abrasión | Resistencia al desgarro |
|---|---|---|---|---|---|
| Caucho natural | Alta | Alta | Excelente | Muy bueno | Excelente |
| SBR | Medio | Alta | Muy bueno | Excelente | Diverso |
| Silicona | Alta | Baja | Diverso | Bueno | Bueno |
| FVMQ | Baja | Baja | Bueno | Pobre | Bueno |
| NBR | Medio | Alta | Muy bueno | Muy bueno | Muy bueno |
| HNBR | Baja | Alta | Muy bueno | Muy bueno | Excelente |
| CR | Alta | Alta | Bueno | Excelente | Excelente |
| IIR | Alta | Alta | Bueno | Muy bueno | Muy bueno |
| EPDM | Alta | Medio | Diverso | Muy bueno | Muy bueno |
| PU | Alta | Alta | Bueno | Excelente | Excelente |
| FKM | Baja | Medio | Muy bueno | Muy bueno | Muy bueno |
| ACM | Baja | Medio | Bueno | Bueno | Bueno |
| EA | Alta | Alta | Bueno | Muy bueno | Excelente |
| ECO | Alta | Medio | Muy bueno | Muy bueno | Excelente |
En lo que respecta a las propiedades físicas, el caucho natural sigue siendo el rey. Sin embargo, algunos sintéticos se acercan o superan el rendimiento de los cauchos naturales. Por lo tanto, todavía vemos que muchos fabricantes y proveedores optan por la opción natural.
| Material | ácidos | Álcalis | combustibles | Aceites | disolventes |
|---|---|---|---|---|---|
| Caucho natural | Bueno | Bueno | Pobre | Pobre | Pobre |
| SBR | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Pobre | Pobre | Pobre |
| Silicona | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Pobre | Pobre | Pobre |
| FVMQ | Muy bueno | Muy bueno | Excelente | Muy bueno | Excelente |
| NBR | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Bueno | Excelente | Muy bueno |
| HNBR | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Muy bueno | Muy bueno | Pobre |
| CR | Muy bueno | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno |
| IIR | Muy bueno | Muy bueno | Pobre | Pobre | Pobre |
| EPDM | Excelente | Excelente | Pobre | Pobre | Pobre |
| PU | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Bueno | Muy bueno | Pobre |
| FKM | Muy bueno | Suficientemente bueno | Excelente | Excelente | Excelente |
| ACM | Pobre | Suficientemente bueno | Muy bueno | Excelente | Bueno |
| EA | Bueno | Bueno | Suficientemente bueno | Pobre | Pobre |
| ECO | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Muy bueno | Excelente | Muy bueno |
La comparación de la resistencia química pinta un cuadro muy diferente. Casi todos los cauchos, naturales y sintéticos, luchan con la mayoría de los productos químicos. Si bien puede parecer una combinación pareja entre cauchos naturales y sintéticos, se favorece ligeramente hacia un lado. Los cauchos sintéticos también tienen problemas con los productos químicos, pero ofrecen una gama mucho más amplia de opciones de materiales que una opción realista. Además, algunas opciones sintéticas son muy superiores en ciertas situaciones.
| Material | Frío | PROCESADOR | Llama | Permeabilidad a los gases | Ozone | Agua |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Caucho natural | Bueno | Pobre | Bueno | Bueno | Pobre | Excelente |
| SBR | Bueno | Pobre | Pobre | Suficientemente bueno | Pobre | Muy bueno |
| Silicona | Excelente | Excelente | Bueno | Pobre | Excelente | Excelente |
| FVMQ | Muy bueno | Muy bueno | Excelente | Suficientemente bueno | Excelente | Excelente |
| NBR | Bueno | Pobre | Pobre | Bueno | Suficientemente bueno | Muy bueno |
| HNBR | Bueno | Bueno | Pobre | Bueno | Muy bueno | Muy bueno |
| CR | Bueno | Pobre | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Muy bueno | Suficientemente bueno |
| IIR | Bueno | Bueno | Pobre | Bueno | Excelente | Muy bueno |
| EPDM | Bueno | Bueno | Pobre | Suficientemente bueno | Muy bueno | Excelente |
| PU | Bueno | Pobre | Suficientemente bueno | Muy bueno | Excelente | Suficientemente bueno |
| FKM | Pobre | Excelente | Muy bueno | Muy bueno | Excelente | Excelente |
| ACM | Bueno | Muy bueno | Pobre | Muy bueno | Muy bueno | Excelente |
| EA | Bueno | Bueno | Pobre | Excelente | Excelente | Muy bueno |
| ECO | Bueno | Suficientemente bueno | Suficientemente bueno | Excelente | Muy bueno | Bueno |
Finalmente, vemos una aparente derrota del caucho natural. A pesar de mostrar una resistencia promedio a la mayoría de los efectos ambientales, los sintéticos lo dejaron atrás. Con algunas excepciones, casi todos los cauchos sintéticos superaron a su contraparte natural. Aparte de la resistencia al agua, los cauchos naturales no podían competir con las opciones sintéticas. La resistencia a la temperatura y al ozono son propiedades deseables para todas las aplicaciones de caucho para exteriores, y las opciones sintéticas ofrecen una mejor opción en general.
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Conclusión
Los cauchos son muy diversos en naturaleza y propiedades físicas. Si bien los cauchos naturales generalmente ofrecen excelentes propiedades, son superados por los cauchos sintéticos en la mayoría de las situaciones. Cada tipo de caucho tiene otros subtipos y formulaciones que fortalecen los atributos individuales.
Al seleccionar un material para sus proyectos, preste mucha atención a las propiedades individuales. Luego pídale al fabricante que ajuste los materiales para cumplir con sus tolerancias.
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