Clasificación de los elastómeros - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos



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Clasificación de los elastómeros

Cauchos
Clasificación de elastómeros

Para clasificar adecuadamente los elastómeros, fue necesario estudiarlos bajo varios puntos como:

  • Composición química
  • Polaridad
  • Aplicación / uso

La primera clasificación que debe ilustrarse, ve la división de la clase en dos subgrupos:

  • Elastómeros termoplásticos (TPE)
  • Elastómeros termoendurecibles (TSE)

Los dos subgrupos difieren en las propiedades y estructura química que se obtienen y en el proceso de vulcanización. La principal diferencia que debe destacarse es la posibilidad de que los elastómeros termoplásticos se disuelvan en ciertos solventes y se ablanden si están sujetos a fuentes de calor. Esta importante característica permite que los componentes se vuelvan a trabajar. La categoría de elastómeros termoendurecibles, por otro lado, incluye aquellos cauchos que, cuando se someten a fuentes de calor, tienden a formar compuestos carbonizados y cuando se ponen en contacto con solventes se hinchan sin disolverse. En segundo lugar, estos subgrupos se pueden distinguir por los enlaces presentes entre las cadenas, de hecho, es posible observar que los materiales termoestables tienen enlaces covalentes primarios que permiten la creación de redes tridimensionales, mientras que los termoplásticos tienen solo interacciones dipolo-dipolo débiles o enlaces de hidrógeno que permiten ablandamiento a temperaturas suficientemente altas.

Los primeros elastómeros utilizados fueron las TSE, solo después de la Segunda Guerra Mundial, debido a las propiedades particulares requeridas de los componentes elastoméricos, se introdujeron los TPE para satisfacer las solicitudes de productos más flexibles que elásticos. Los TPE no reemplazaron a los TSE, pero permitieron obtener componentes con un rendimiento más óptimo, mientras que los TSE siguieron siendo la primera opción, especialmente para la producción de neumáticos, soportes de motor y resortes. La verdadera innovación que trajo el TPE fue la posibilidad de crear copolímeros de bloques alternando bloques con Tg alta y baja. Los elastómeros termoplásticos contienen las mejores propiedades de los elastómeros y las mejores propiedades de los termoplásticos, y también es posible evitar la fase de vulcanización gracias al logro de una dureza suficiente para mantener la forma con el simple enfriamiento, esto permite reducir significativamente el producción.

Standard di specifica dei materiali: comprensione di ASTM D1418-17

La segunda clasificación posible se basa en la composición química: y es el método de clasificación en base a la legislación internacional creada para la designación de neumáticos y definida por la ASTM (American Society for Testing and Materials International). Tiene la tarea de describir un sistema estandarizado para la designación de neumáticos y materiales con una estructura similar. El estándar ASTM D1418 se introdujo en 1955 y posteriormente se integró hasta la versión actual D1418-17 que incluye 7 clases cada una caracterizada por una letra. Esta clasificación fue adoptada por la SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices) con la introducción de la SAE J200 que trae al campo automotriz un sistema estructurado para la clasificación y determinación de componentes elastoméricos. Las clases destacadas por la legislación son:

M - indica neumáticos con cadenas de polietileno saturadas;
N - indica neumáticos con nitrógeno, pero sin oxígeno ni fósforo en la cadena del polímero;
O - indica gomas con oxígeno en la cadena de polímero;
R - indica neumáticos con carbono insaturado en la cadena;
Q - indica gomas con sílice y oxígeno en la cadena de polímero;
T - indica los neumáticos con azufre en la cadena;
U: indica los neumáticos con oxígeno, nitrógeno y carbono en la cadena;
Z: indica gomas con fósforo y nitrógeno en la cadena del polímero.

Cada uno de ellos incluye numerosas especies elastoméricas en común con las características de la clase, la siguiente tabla muestra los principales elastómeros para cada clase:

Estándares de especificación de materiales: comprensión de ASTM D2000

En el SAE J200 o ASTM D2000 hay una clasificación similar al estándar ASTM D1418, pero que se basa en las propiedades del material. El SAE J200 no solo indica el elastómero básico, sino también las características principales, como la dureza, la resistencia a la tracción y las propiedades específicas específicas, como la resistencia a bajas temperaturas, el conjunto de compresión u otros. Se utiliza como las especificaciones de varias compañías para identificar el material que se utilizará para la producción de un producto específico en el campo automotriz. Esta clasificación implica el uso de indicaciones como M2BC507A14EO34, que se definen como "llamada de línea" y contienen todas las propiedades necesarias para el material. La clave es dividir la línea en varios componentes. La notación M2 se usa para indicar el uso del sistema de medición internacional. Es esencial evitar errores de medición, de hecho, si no se informa esta notación, las propiedades se expresan en el sistema de pulgadas y libras, mientras que el tipo y la clase de pertenencia se identifican como los primeros elementos. El tipo se basa en la resistencia al envejecimiento del material, mientras que la clase se basa en la resistencia a la hinchazón en el aceite. ASTM D2000 ofrece una forma ideal de designar un polímero de caucho y asignar propiedades físicas y realistas que los clientes necesitan para una aplicación. SAE clasifica ASTM D2000 como "Sistema de clasificación estándar para productos de caucho en aplicaciones automotrices". Sin embargo, el título debería ser "Clasificación estándar para productos de caucho para todas las industrias", ya que las industrias automotriz, aeroespacial, médica e industrial se benefician de esta norma.

Cómo leer una llamada de línea ASTM D 2000

Revisión de especificaciones
ASTM-D2000-99 M 2 ​​HK 7 14 A1-10, B38, C12, EF31, EO88, F15, Z1

Indica el año de revisión 02000 al que se refiere la llamada de línea.

Unidad de medida
ASTM D2000-99 M 2 ​​HK 7 14 A1-10, B38, C12, EF31, EO88, F15, Z1

Si hay una M, se utilizarán unidades métricas para resistencia a la tracción, temperatura y resistencia al desgarro (MPa, ° C y kN / m respectivamente). Si M no está presente, se utilizarán unidades en inglés (psi, ° F y ppi respectivamente).

Número de grado
ASTM D2000-99 M 2 ​​HK 7 14 A1-10, B38, C12, EF31, EO88, F15, Z1

Indica el nivel de requisitos de prueba a los que se puede someter un material. Por ejemplo, el grado 1 muestra que solo se requieren propiedades básicas, mientras que los grados 2-9 requieren criterios de prueba adicionales, como fragilidad a baja temperatura o pruebas especiales de envejecimiento por calor. En nuestro ejemplo, examinaremos un material de fluorocarbono que debe cumplir con algunos o todos los requisitos de grado 2. Tenga en cuenta que los números de calificación pueden no ser relevantes para todos los tipos y clases de materiales.

Dureza (durómetro)
ASTM-D2000-99 M 2 ​​HK 7 14 A1-10, B38, C12, EF31, EO88, F15, Z1

Este número indica el intervalo del durómetro en unidades Shore A (más o menos 5 puntos). En nuestro ejemplo, el material especificado tendría una dureza de 70 ± 5 durómetro.

Carga de rotura
ASTM-D2000-99 M 2 ​​HK 7 14 A1-10, B38, C12, EF31, EO88, F15, Z1

Los siguientes dos dígitos indican la resistencia mínima a la tracción del material. Si las medidas están en unidades métricas, las figuras muestran MPa. Si las mediciones están en unidades en inglés, las cifras muestran psi y solo se indican los dos primeros dígitos de esa medición. En nuestro ejemplo (que está en unidades métricas), los dos dígitos de la resistencia a la tracción son "14", por lo que la resistencia a la tracción mínima requerida sería de 14 MPa. Si este ejemplo no fuera métrico, esta llamada sería 20 (14 Mpa = 2031 psi). Los primeros seis caracteres de una llamada de línea proporcionan mucha información básica sobre el tipo de elastómero requerido y sus propiedades físicas. La mayoría de las especificaciones requieren información adicional para garantizar que el sello satisfaga las necesidades de la aplicación.

Requisitos adicionales suficientes
ASTM-D2000-99 M 2 ​​HK 7 14 A1-10, B38, C12, EF31, EO88, F15, Z1





Los sufijos adjuntos a la llamada de línea son combinaciones de letras y números que indican la prueba de un material y los criterios de rendimiento para el número de evaluación indicado. En nuestro ejemplo, A1-10 indica una prueba de resistencia al calor. B38 indica una prueba del conjunto de compresión. C12 indica resistencia al ozono. EF31 y EO88 indican criterios de resistencia a fluidos. F15 indica los criterios de fragilidad a bajas temperaturas. Z1 indica un requisito definido por el usuario que debe especificarse, incluidos los criterios de prueba.




Además de las clasificaciones que se acaban de ilustrar, es posible dividir los elastómeros de acuerdo con la polaridad de la cadena de polímero, obteniendo así las siguientes categorías:

  • Saturados polares - IIR, BIIR, CIIR;  Apolar saturado: ACM, EVA, FPM, MQ, MVQ, AU, UE, CO, ECO
  • Insaturados polares: NR, IR, SBR, BR;  Apolar insaturado - NBR, CR

Los elastómeros polares se caracterizan por una excelente resistencia a la gasolina y los aceites minerales, mientras que los polares no tienen una alta resistencia a las sustancias de hidrocarburos. O en función de la aplicación para la que está destinado el material:

  • Usos generales - NR, SBR
  • Usos de alto rendimiento: CR, NBR, EPDM, IIR, CSM, PU
  • Elastómeros especiales: HNBR, FFKM, FPM, FVMQ.

Los elastómeros de uso general tienen un bajo costo y una resistencia moderada a bajas temperaturas, pero se caracterizan por una baja resistencia a aceites, combustibles, ozono y son sensibles a la oxidación, se utilizan principalmente para la producción de componentes de consumo. En el caso de elastómeros de alto rendimiento, se pueden ver mejores resistencias en entornos agresivos. Finalmente, los elastómeros especiales encierran todos los materiales con características particulares y se usan cuando la aplicación requiere necesidades específicas. La última categoría incluye elastómeros con resistencia a altas temperaturas, alta resistencia a solventes y aceites, y los componentes se fabrican con aplicaciones en los campos industrial, aeroespacial y automotriz. Las clasificaciones ilustradas anteriormente se refieren exclusivamente a los elastómeros básicos, pero para una presentación correcta de la clase elastomérica es útil presentar los compuestos: es decir, el elastómero agregado a diferentes cargas y especies que optimizan sus propiedades.



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