Existe variedad de elástomeros, a continuación se nombraran los más comunes en la industria de llantas y luego se hara una descripción individual uno por uno:
- Caucho natural (Poliisopreno) (NR)
- Poliisoprenos Sintéticos (IR)
- Estireno-Butadieno (SBR)
- Polibutadieno (BR)
- Hule Butilo
El copolimero estireno-butadieno es el más empleado en la industria de las llantas, tambien es empleada la mezcla de caucho natural y SBR. La combinación se realiza de modo que los cauchos naturales proporcionen elasticidad y los sintéticos, estabilidad térmica. Esta combinación de efectos favorece la durabilidad y la capacidad de adaptarse a las nuevas exigencias del tránsito.[1] en la parte de diseño de una llanta veremos en que porcetanjes se hacen las mezclas.
Composición de algunos cauchos sintéticos.
Referencias.
Dureza: La dureza de los cauchos blandos se mide sobre una escala arbitraria, por medio de un indentador de carga de resorte, que emplea un durómetro. Las lecturas de 30 a50 son típicas del caucho blando, de 60 a 80 del caucho rígido, de 85 a 95 del caucho duro, y más de 98 para el caucho duro inflexible.
Compresión: La propiedad más importante del caucho sujeta a cargas de compresión, es el módulo de elasticidad. Para el caucho blando varía entre 1 y 10 MPa, mientras que para el caucho duro se encuentra alrededor de 1000MPa. El módulo de elasticidad depende de la temperatura del caucho, el tiempo que el caucho haya estado a la temperatura de prueba, el grado de deformación, y la composición y curado del caucho. El caucho no tiene suficiente compresibilidad volumétrica para permitir su uso como resorte de compresión; sólo puede usarse como resorte, cuando no se obstruye la expansión lateral.
Tracción: El diagrama representa los datos de esfuerzo – deformación, después de varios ciclos de aplicación del esfuerzo y el módulo de elasticidad es mayor que el que se indica, después de la aplicación de numerosos ciclos de carga y descarga.
Resiliencia elástica: La capacidad del elastómero para absorber energía elásticamente se conoce como resiliencia elástica. Energía acumulada hasta el límite elástico. La buena resiliencia de los elastómeros justifica su uso como medio para absorber las cargas de choque. Los elastómeros tienen alrededor de 3 veces la resiliencia de un acero de alta resistencia.
Fluencia: La fluencia se incrementa con el aumento de la temperatura. Las cargas vibratorias producen más fluencia que las estáticas, y cuanto mayores sean las vibraciones, tanto mayor será el efecto.
Histéresis: Se denomina también fricción interna del elastómero, significa la conversión de energía mecánica en térmica, cuando se carga y se descarga el mismo. Cuanto más blando sea el elastómero, menor será su eficiencia para absorber energía mecánica, mediante su conversión en energía térmica. La conversión de energía mecánica en energía térmica es menos eficiente a temperaturas elevadas.
Fatiga: La carga estática requerida para que se produzca una ruptura en el elastómero, es menor cuanto más prolongado sea el tiempo de su aplicación. La vida dinámica de fatiga se acorta apreciablemente por las temperaturas muy por encima de los 40ºC o muy por debajo de -7ºC.
Referencias
Los elastómeros son polímeros de comportamiento elástico, son amorfos y se encuentran sobre su temperatura de transición vítrea (Tg), lo cual les da su gran capacidad de deformación.
Molecularmente los elastómeros son cadenas largas de monómeros lineales o ramificadas con pocas uniones principales entre sí. La elasticidad proviene de la habilidad de las cadenas para cambiar su posición por sí mismas y así distribuir una cierta tensión aplicada. El enlace covalente asegura que el elastómero retornará a su posición original una vez deje de aplicarse la tensión.[1] Mientras menos sea el número de enlaces la deformación puede ser permanente.
Ejemplo de estructutura de un elastómero. Estructura del caucho.
Referencias
Los elastómeros son polímeros que poseen un comportamiento elástico, son conocidos comúnmente con el nombre de cauchos y se han convertido en materiales de mucha importancia en muchas áreas debido a sus propiedades y a los avances que se han tenido en el tema.
Durante la instancia en este blog se tratara sobre los cauchos, desde sus historia, su obtención natural, para luego conocer sobre algunos de sus derivados sintéticos y una de sus aplicaciones, en este caso en la industria de las llantas, la cual tienen una gran demanda de la producción mundial de caucho.
Espero que la información aquí recolectada les sea de gran ayuda y cualquier inquietud o sugerencia la pueden dejar en los comentarios.
Manuel Alberto Acevedo Rojas
Para poder entrar a este tema primero se deben conocer las partes que integran una llanta:
a.- Carcasa.- O conjunto de pliegos que soportan la presión interna y tienen gran resistencia para soportar los impactos que reciben al rodar y las torsiones internas, provocadas por el manejo y el frenado.
b.- Pestaña.- Forma parte integrante de la carcasa y tiene como función fijar la llanta al aro del vehículo.
c.- Rodante.- Llamada también banda de rodamiento es la parte que va en contacto con el suelo. Está formada de un compuesto de caucho resistente al desgaste con un diseño adecuado al servicio que prestará la llanta.
Fabricación del Neumático
PRIMER ETAPA: Elaboración del Modelo
Los cálculos que requiere la elaboración de un neumático se realizan por medio de sistemas informáticos. Comienzan por el esqueleto del neumático, formado por el talón, el cinturón y la carcasa. A continuación se enumeran las diferentes partes del neumático.
Los resultados obtenidos de estos cálculos determinan el proceso de fabricación del neumático, los materiales y la combinación de estos. Así, es posible que se puedan realizar modelos de simulación que reducen el tiempo de desarrollo en pruebas, observando las reacciones del mismo. El método más utilizado es el de Elementos Finitos (FEM), que divide la estructura en partes y permite calcular, revisar y tomar en cuenta cada pequeño detalle, inclusive en movimiento
Por ejemplo se pueden introducir muestras de la banda de rodadura y comprobar su estado ideal en la pantalla. Por lo tanto es el procedimiento más apto para analizar las deformaciones de la superficie de contacto.
SEGUNDA ETAPA: Exámenes
Consiste en la elección de mezclas que compondrán la banda de rodadura; y paralela a esta prueba transcurrirá el desarrollo del dibujo y de la banda de rodadura. En el momento en que se ha llegado a la solución adecuada, se pueden comenzar a fabricar a mano los primeros neumáticos, en los cuales el dibujo se cortará a mano. Los neumáticos son sometidos a intensivos exámenes en diversos laboratorios, así como ensayos sobre terrenos de prueba y carretera. De esta manera se pueden optimizar las propiedades que se desean obtener.
Los neumáticos son sometidos a intensivos exámenes en diversos laboratorios, así como ensayos sobre terrenos de prueba y carretera. De esta manera se pueden optimizar las propiedades que se desean obtener. Al finalizar las pruebas, el fabricante puede empezar la producción en serie. Se encargan los moldes de vulcanización y se puntualizan los procesos de producción.
La fabricación en serie es la etapa más larga de las tres, ya que es en donde se lleva a cabo la fabricación en sí. Y a su vez está compuesta por cuatro partes que son: mezcla de gomas, uso de acero y fibras sintéticas, vulcanización y control de calidad. A continuación se explicará cada una de ellas.
Los diferentes tipos de cauchos se clasifican por su color y su grado de pureza en:
• RSS (Ribbed-Smoked-Sheets) (caucho en forma de bloques acanalados y
ahumados)
• ADS (Air-Dried-Sheets) ( Caucho secado con aire con leves impurezas)
• Crepe (Caucho natural lavado y laminado en piel)
• TSR (Technical Specified Rubber) (Clasificación técnica de diferentes productos de caucho asiáticos)
TERCERA ETAPA: Fabricación en Serie
La fabricación en serie es la etapa más larga de las tres, ya que es en donde se lleva a cabo la fabricación en sí. Y a su vez está compuesta por cuatro partes que son: mezcla de gomas, uso de acero y fibras sintéticas, vulcanización y control de calidad. A continuación se explicará cada una de ellas.
Mezcla de Gomas
Los diferentes tipos de cauchos se clasifican por su color y su grado de pureza en:
• RSS (Ribbed-Smoked-Sheets) (caucho en forma de bloques acanalados y
ahumados)
• ADS (Air-Dried-Sheets) ( Caucho secado con aire con leves impurezas)
• Crepe (Caucho natural lavado y laminado en piel)
• TSR (Technical Specified Rubber) (Clasificación técnica de diferentes productos de caucho asiáticos)
Un certificado de análisis provee al fabricante de neumáticos, información sobre las propiedades y cualidades del producto, como: impurezas, plasticidad y componentes volátiles.
Las fases del proceso de mezclado son las siguientes:
Los materiales de caucho se mezclan con emulgentes y se someten a una batería de polimerización.
Por medio del negro de humo se le da su color característico. El negro de humo es fabricado a partir de aceite y gas quemado por un proceso de escasez de aire. El aceite ayuda en la adherencia y hace que la mezcla sea blanda, lo cual ayuda a la precisión de virado.
Otro componente es el azufre ya que procura, que en la fase posterior de vulcanización las cadenas de moléculas de caucho formen redes, para después obtener goma elástica. Este proceso se denomina en química: formación de puentes sulfurosos.
diez), y cada una se mezcla por separado. El proceso de mezclado se desarrolla automáticamente. En la siguiente gráfica se muestra un ejemplo del porcentaje de sustancias en la mezcla de gomas:
Gráfica 1. Porcentaje de mezcla de sustancias
Las fases del proceso de mezclado son las siguientes:
Fase1: En la sala de mezclas se añaden los ingredientes de la mezcla de gomas y se transportan mediante una cinta transportadora a la cámara de mezclas.
Fase2: La mezcla de cauchos debe amasarse constantemente hasta obtener una masa homogénea para proceder a los siguientes pasos de tratamiento.
Fase3: La mezcla de caucho sale de la calandria (- rodillos calentados -por las que emerge finalmente el material en forma de lámina o película) mediante un sistema de transporte.
Pero antes de que la mezcla preparada obtenga el visto bueno para su procesamiento, posterior se vulcanizan pruebas específicas para los ensayos de laboratorio.
La mezcla de caucho sale de la calandria en forma de lámina o película
Durante estas pruebas las propiedades físicas de las muestras informansobre el correcto funcionamiento del proceso de mezclado y amasamiento.
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