El proceso de fabricación del caucho

El proceso de fabricación del caucho

A fines de la d√©cada de 1930, los Estados Unidos utilizaron m√°s de la mitad del suministro de caucho natural del mundo. Hoy en d√≠a, el caucho natural se puede encontrar en m√°s de 50,000 productos manufacturados en los Estados Unidos, y los Estados Unidos importan m√°s de 3 billones de libras de caucho natural cada a√Īo. Sin embargo, m√°s del 70 por ciento del caucho utilizado en los procesos de fabricaci√≥n modernos es caucho sint√©tico.

fondo de caucho natural

El caucho natural comienza como látex. El látex consiste en el polímero llamado poliisopreno suspendido en agua. Las moléculas de cadena larga compuestas de muchas (poli) unidades individuales (mers) conectadas entre sí forman polímeros. El caucho es una forma especial de polímero llamado elastómero, lo que significa que las moléculas de polímero se estiran y flexionan.

m√°s de 2,500 plantas producen l√°tex, un material tipo savia similar a la leche. El algodoncillo podr√≠a ser la planta que produce l√°tex m√°s familiar para muchas personas, pero el l√°tex comercial proviene de un solo √°rbol tropical, la hevea brasiliensis. como su nombre lo indica, el √°rbol de caucho se origin√≥ en Am√©rica del Sur tropical. Hace m√°s de 3.000 a√Īos, las civilizaciones mesoamericanas mezclaron el l√°tex con el jugo de la gloria de la ma√Īana para crear caucho. el cambio de la proporci√≥n de l√°tex al jugo de la gloria de la ma√Īana cambi√≥ las propiedades del caucho. Desde pelotas inflables hasta sandalias de goma, los mesoamericanos sab√≠an y usaban la goma.

Antes de 1900, la mayor parte del caucho natural provenía de árboles silvestres en Brasil. Cuando comenzó el siglo XX, la oferta y la demanda superaron a la producción con la creciente popularidad de las bicicletas y los automóviles. Las semillas que se sacaron de contrabando de Brasil llevaron a plantaciones de árboles de caucho en el sureste de Asia. en la década de 1930, los usos del caucho natural iban desde neumáticos en vehículos y aeronaves hasta las 32 libras que se encuentran en el calzado, la ropa y el equipo de un soldado. para entonces, la mayor parte del suministro de caucho de Estados Unidos procedía del sudeste asiático, pero la Segunda Guerra Mundial nos cortó de la mayoría de su suministro.

proceso de fabricación de caucho natural

El proceso de fabricación del caucho natural comienza con la recolección del látex de los árboles de caucho. la recolección del látex de los árboles de caucho comienza con la marcación o el corte en la corteza del árbol. el látex fluye en una taza unida al fondo del corte en el árbol. El material de látex de muchos árboles se acumula en grandes tanques.

El m√©todo m√°s com√ļn para extraer el caucho del l√°tex utiliza la coagulaci√≥n, un proceso que cuaja o espesa el poliisopreno en una masa. este proceso se realiza agregando un √°cido como el √°cido f√≥rmico al l√°tex. El proceso de coagulaci√≥n dura aproximadamente 12 horas.

El agua se exprime del coágulo de caucho utilizando una serie de rodillos. Las láminas delgadas resultantes, de aproximadamente 1/8 de pulgada de espesor, se secan sobre estantes de madera en los ahumadores. El proceso de secado generalmente requiere varios días. el caucho marrón oscuro resultante, ahora llamado lámina de humo acanalado, se pliega en balas para enviarlo al procesador.

Sin embargo, no se fuma todo el caucho. El caucho secado con aire caliente en lugar de fumar se llama una hoja secada al aire. Este proceso da como resultado un mejor grado de caucho. una goma de mayor calidad llamada goma de crepé pálido requiere dos pasos de coagulación seguidos de secado al aire.

creando caucho sintético

Se han desarrollado varios tipos diferentes de caucho sint√©tico a lo largo de los a√Īos. todo resultado de la polimerizaci√≥n (enlace) de las mol√©culas. un proceso llamado polimerizaci√≥n por adici√≥n une las mol√©culas en cadenas largas. otro proceso, llamado polimerizaci√≥n por condensaci√≥n, elimina una porci√≥n de la mol√©cula a medida que las mol√©culas se unen entre s√≠. Los ejemplos de pol√≠meros de adici√≥n incluyen cauchos sint√©ticos hechos de policloropreno (caucho de neopreno), un caucho resistente al aceite y la gasolina y caucho de estireno butadieno (sbr), utilizado para el caucho sin rebote en los neum√°ticos.

La primera b√ļsqueda seria de caucho sint√©tico comenz√≥ en Alemania durante la Primera Guerra Mundial. Los bloqueos brit√°nicos impidieron a Alemania recibir caucho natural. los qu√≠micos alemanes desarrollaron un pol√≠mero de unidades de 3-metilisopreno (2,3-dimetil-1,3-butadieno), [ch 2 = c (ch 3 ) c (ch 3 ) = ch2], a partir de acetona. Aunque este sustituto, el caucho de metilo, era inferior al caucho natural, Alemania fabric√≥ 15 toneladas por mes al final de wwi.

La investigaci√≥n continua condujo a cauchos sint√©ticos de mejor calidad. El tipo m√°s com√ļn de caucho sint√©tico actualmente en uso, el buna s (estireno butadieno o sbr), fue desarrollado en 1929 por la compa√Ī√≠a alemana ig farben. En 1955, el qu√≠mico estadounidense Samuel Emmett Horne, Jr. Desarroll√≥ un pol√≠mero de 98 por ciento de cis-1,4-poliisopreno que se comporta como el caucho natural. Esta sustancia combinada con sbr se ha utilizado para los neum√°ticos desde 1961.

procesamiento de caucho

El caucho, ya sea natural o sintético, llega a las plantas procesadoras (fabricantes) en grandes pacas. Una vez que el caucho llega a la fábrica, el procesamiento pasa por cuatro pasos: mezclar, mezclar, dar forma y vulcanizar. La formulación y el método de composición del caucho dependen del resultado previsto del proceso de fabricación del caucho.

composición

la composición agrega químicos y otros aditivos para personalizar el caucho para el uso previsto. El caucho natural cambia con la temperatura, se vuelve quebradizo con el frío y se vuelve pegajoso y pegajoso con el calor. Los productos químicos agregados durante la composición reaccionan con el caucho durante el proceso de vulcanización para estabilizar los polímeros de caucho. los aditivos adicionales pueden incluir rellenos de refuerzo para mejorar las propiedades del caucho o rellenos no reforzantes para extender el caucho, lo que reduce el costo. El tipo de relleno utilizado depende del producto final.

El relleno de refuerzo más utilizado es el negro de humo, derivado del hollín. El negro de carbón aumenta la resistencia a la tracción del caucho y la resistencia a la abrasión y al desgarro. El negro de carbón también mejora la resistencia del caucho a la degradación ultravioleta. La mayoría de los productos de caucho son negros debido al relleno de negro de carbón.

Dependiendo del uso planeado del caucho, otros aditivos utilizados podrían incluir silicatos de aluminio anhidros como cargas de refuerzo, otros polímeros, caucho reciclado (generalmente menos del 10 por ciento), compuestos reductores de la fatiga, antioxidantes, productos químicos resistentes al ozono, pigmentos colorantes, plastificantes. , aceites suavizantes y compuestos desmoldantes.

mezclando

Los aditivos deben mezclarse bien en el caucho. La alta viscosidad (resistencia al flujo) de la goma hace que la mezcla sea difícil de lograr sin elevar la temperatura de la goma lo suficientemente alta (hasta 300 grados Fahrenheit) para causar la vulcanización. Para prevenir la vulcanización prematura, la mezcla generalmente se realiza en dos etapas. Durante la primera etapa, los aditivos como el negro de carbón se mezclan en el caucho. esta mezcla se conoce como un masterbatch. Una vez que el caucho se ha enfriado, los productos químicos para la vulcanización se agregan y se mezclan en el caucho.

organización

la conformación de los productos de caucho se realiza mediante cuatro técnicas generales: extrusión, calandrado, recubrimiento o moldeado y fundición. Se puede usar más de una técnica de modelado, dependiendo del producto final.

la extrusi√≥n consiste en forzar el caucho altamente pl√°stico a trav√©s de una serie de extrusoras de tornillo. el calandrado pasa el caucho a trav√©s de una serie de espacios cada vez m√°s peque√Īos entre los rodillos. el proceso de rodillo-matriz combina extrusi√≥n y calandrado, produciendo un mejor producto que cualquiera de los procesos individuales.

el revestimiento utiliza el proceso de calandrado para aplicar una capa de caucho o para forzar el caucho en la tela u otro material. Neum√°ticos, carpas impermeables e impermeables, cintas transportadoras y balsas inflables est√°n hechas de materiales de caucho.

Los productos de goma como suelas de zapatos y tacones, juntas, sellos, ventosas y topes de botellas se moldean utilizando moldes. El moldeo es también un paso en la fabricación de neumáticos. Los tres métodos principales de moldeo de caucho son el moldeo por compresión (utilizado en la fabricación de neumáticos entre otros productos), el moldeo por transferencia y el moldeo por inyección. la vulcanización del caucho ocurre durante el proceso de moldeo en lugar de hacerlo como un paso separado.

vulcanización

La vulcanizaci√≥n completa el proceso de producci√≥n de caucho. la vulcanizaci√≥n crea las conexiones cruzadas entre los pol√≠meros de caucho y el proceso var√≠a seg√ļn los requisitos del producto de caucho final. La menor cantidad de conexiones cruzadas entre los pol√≠meros de caucho crea un caucho m√°s suave y flexible. aumentar el n√ļmero de conexiones cruzadas disminuye la elasticidad del caucho, lo que resulta en un caucho m√°s duro. sin vulcanizaci√≥n, el caucho permanecer√≠a pegajoso cuando est√° caliente y fr√°gil cuando est√° fr√≠o, y se pudrir√≠a mucho m√°s r√°pidamente.

la vulcanizaci√≥n, descubierta originalmente en 1839 por Charles Goodyear, requer√≠a agregar azufre al caucho y calentar la mezcla a 280 ¬į F durante aproximadamente cinco horas. La vulcanizaci√≥n moderna, en general, utiliza cantidades m√°s peque√Īas de azufre en combinaci√≥n con otros productos qu√≠micos para reducir el tiempo de calentamiento de 15 a 20 minutos. Se han desarrollado t√©cnicas de vulcanizaci√≥n alternativas que no usan azufre.



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