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Control de Calidad en la industria del caucho

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CONTROL DE CALIDAD EN LA INDUSTRIA DEL CAUCHOIng. Nelson Castao Ciro Universidad de Antioquia Ingeniera de materiales Laboratorio de Polmeros [email protected]

Ing. Nelson Castao Ciro

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TABLA DE CONTENIDO

ENSAYOS DE LABORATORIO Y SU SIGNIFICADOERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.1. 2. RAZONES PARA LA REALIZACIN DE LOS ENSAYOS. CONTROL DE CALIDAD. 2.1.1 RAZONES PARA LOS ENSAYOS. 2.1.2 ENSAYOS DE LABORATORIO. EL CAUCHO NO ES UN SIMPLE MATERIAL. 3 3 4 5 6 7 8 13 19 25 29 34 43 48 54 56 60 68

2.2

2.3 SIGNIFICADO DE LOS ENSAYOS DE LABORATORIO. 2.3.1 DUREZA. 2.3.2 TENSIN. 2.3.3 COMPRESSION SET. 2.3.4 CREEP 2.3.5 ESFUERZOS DE RELAJACIN. 2.3.6 FATIGA. 2.3.7 ABRASIN. 2.3.8 RESISTENCIA AL ENVEJECIMIENTO. 2.3.9 RESISTENCIA A LOS GASES. 2.3.10 RESISTENCIA A LOS LQUIDOS. 2.3.11 PROPIEDADES ELCTRICAS. 2.4 BIBLIOGRAFIA

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1. RAZONES PARA LA REALIZACIN DE LOS ENSAYOS. 1.1. INTRODUCCIN. Los elastmeros son materiales complejos que difieren considerablemente de otros materiales de ingeniera. Esta clase inusual de materiales requiere su propio y elaborado trabajo de procedimientos de chequeo. El caucho ha sido ampliamente usado en aplicaciones de ingeniera desde hace unos cien aos. An hoy en da, los ingenieros y diseadores siguen teniendo dificultad en correlacionar los trminos y expresiones usadas en la tecnologa del caucho con los que se usan frecuentemente. La resistencia a la tensin, la dureza, la elongacin y el deslizamiento (creep), por ejemplo, son trminos familiares para los ingenieros pero su significado en la tecnologa del caucho puede ser diferente. Las propiedades fsicas de los elastmeros dependen en gran medida de la temperatura, la rata de deformacin y la forma y espesor de las piezas. Por ejemplo la resistencia a la tensin de un compuesto de caucho a 100C puede ser tan pequea como del 10 % al 20% del valor obtenido a temperatura ambiente. Las repetidas deformaciones de la pieza de ensayo pueden tambin generar cambios substanciales en la medida de los valores de las propiedades. Adems debe anotarse que no todos los datos fsicos medidos de los compuestos de caucho no son valores constantes o exactos debido a que en la mezcla y en el curado van envueltas muchas variables que son difciles de controlar. Es necesario tener un gran cuidado para obtener una precisin de 10%. En este punto es importante considerar el significado de los ensayos en los compuestos de caucho. 2. CONTROL DE CALIDAD. El control de calidad es necesario para asegurar la calidad del producto final. Durante varias etapas, el chequeo se deber realizar desde la recepcin de la materia prima, el material en proceso hasta el artculo final. El fabricante de productos de caucho generalmente chequea los materiales crudos ( por ejemplo el caucho crudo y losIng. Nelson Castao Ciro Noviembre de 2 001 - U de A

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ingredientes del compuesto) para asegurarse que son uniformes y de una adecuada calidad. Los ensayos son aplicados en varios pasos en los procesos de manufactura. El mas importante de estos son las corridas en los lotes despus de la operacin de mezclado con el fin de certificar que no se han cometido errores. Los ensayos empleados son sensibles a cualquier cambio en el compuesto de caucho, de errores tales como falta de algn ingrediente en el compuesto, pobre dispersin, control inapropiado de la temperatura, secuencia errnea del orden de adicin y demasiado o corto tiempo de ciclo de mezclado. El esquema de control utiliza principalmente ensayos estandarizados tanto en los compuestos sin vulcanizar como en los ya vulcanizados. Los ensayos hechos a los compuestos no vulcanizados incluyen, por ejemplo, medida de la viscosidad, tiempo de scorch y la rata de cura. Los ensayos normalizados que deben hacerse a los compuestos vulcanizados incluyen, entre otros, medidas de la densidad, dureza, mdulo de tensin, esfuerzo de tensin y elongacin al rompimiento. El control de calidad del producto terminado involucra la inspeccin visual para detectar defectos, control dimensional as como tambin ensayos fsicos de acuerdo a especificaciones tales como dureza, compression set y densidad. 2.1.1 RAZONES PARA LOS ENSAYOS. Los ensayos y sus procedimientos en el caucho crudo deben ser clasificados en tres grupos: ensayos de control, ensayos de especificaciones; y ensayos de investigacin y desarrollo. Los ensayos de control son hechos para determinar propiedades de los cauchos crudos, del material en proceso y del producto terminado con el fin de asegurar su uniformidad. Los ensayos bajo especificaciones son aplicados a los productos de caucho que fueron hechos para cumplir especificaciones del cliente. Primero el manufacturero elabora los ensayos especificados para asegurar que los productos de la compaa se encuentran dentro de los lmites impuestos por las especificaciones. Si es el caso, el producto que va a ser enviado al cliente deber ir con los resultados de los ensayos.

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Los ensayos para investigacin y desarrollo estn diseados especialmente para obtener un mejor entendimiento de la qumica o fsica del caucho, tales como la vulcanizacin, el envejecimiento y el desempeo en servicio. Los ensayos pueden envolver la evaluacin de nuevos cauchos crudos, cargas y qumicos entre otros. Los resultados de este trabajo sern la base para desarrollar nuevos materiales elastomricos. 2.1.2 ENSAYOS DE LABORATORIO. Los ensayos de laboratorio en la industria del caucho son generalmente usados para establecer satisfaccin de productos reproducibles ms que por cuestiones de diseo. Por ejemplo, las propiedades de tensin del caucho medidos por los mtodos de laboratorio, de cualquier tipo de caucho, tiene un comportamiento directo en el desempeo y siempre afecta grandemente un clculo de diseo. Similarmente el ensayo estndar de la abrasin, en el cual una muestra estndar es colocada en contacto con una superficie abrasiva en movimiento, da resultados completamente falsos para el uso de un caucho como son la mangueras para soplado de arena (sandblasting). La manguera para soplado de arena est sujeta a una corriente abrasiva ms que a una superficie abrasiva rgida y aquellos compuestos de mangueras que han sido probados a ser los mejores en servicio, pueden dar resultados inferiores en el ensayo estndar de laboratorio. Estas dificultades no significan que los ensayos de laboratorios son superfluos. Con un mejor entendimiento de las situaciones, los escollos o las trampas se pueden evitar y de esta manera se puede obtener informacin til y de confianza. Los resultados de los ensayos pueden ser usados para decidir que compuestos garantizan el campo de aplicacin y eliminar aquellos que son inadecuados. Tambin, una vez que el compuesto ha sido probado para estar en servicio, los datos de los ensayos fsicos peridicos son necesarios para asegurar la uniformidad en el producto comercial. La interpretacin de los resultados se discutir y se har nfasis donde sea necesario en su significado, o por lo menos, como una indicacin de su desempeo. Sin embargo, el desempeo de los productos de caucho solamente se puede predecir de una manera exacta en el servicio real o por mtodos de ensayo muy bien simulados.

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2.2 EL CAUCHO NO ES UN SIMPLE MATERIAL. Los elastmeros son materiales complejos que exhiben combinaciones de propiedades nicas muy tiles. Los cauchos son descritos como materiales que muestran propiedades elsticas. Tales materiales son generalmente molculas de largas cadenas conocidas como polmeros y la combinacin de elstico y polmero ha dado un nombre alternativo de elastmeros La primera y la propiedad ms importante es la elasticidad (opuesta a la plasticidad). Todos los elastmeros tienen la habilidad de deformarse substancialmente por esfuerzos, por compresin o por torsin y regresar casi a su forma original despus de remover la fuerza causante de su deformacin. Junto con su propiedad elstica, la mayora de los elastmeros poseen otras propiedades tiles, tales como: baja permeabilidad al aire, a diferentes gases, al agua y al vapor; buenos aislantes trmicos y elctricos; buenas propiedades mecnicas; y la capacidad de adherirse a varias fibras, metales y plsticos rgidos. Tambin, por seleccin propia de los ingredientes del compuesto, los productos se mejorarn o tambin pueden disearse con propiedades especficas para cumplir una gran variedad de condiciones de servicio. Esta sobresaliente e importante combinacin de propiedades tiles es la razn por la cual los elastmeros sirven en una gran cantidad de aplicaciones en ingeniera en campos como los sellos, absorbedor de choques, amortiguamiento de vibraciones, aislamiento elctrico y trmico, entre otros. Consecuentemente, los elastmeros son usados en una gran variedad de productos como las llantas, suelas de zapatos, bandas transportadoras, juguetes, balones, artculos mdicos, productos para el hogar, caucho esponjado, abrigos para la lluvia, empaques y miles de otros productos elastomricos esenciales para la civilizacin moderna. Lo citado anteriormente debe ser suficiente para probar que el caucho no es simple material. En adicin, es un material en el cual las propiedades cambian con el tiempo y las cuales son afectadas por el medio en el cual son utilizados. Los metales estn sujetos a la corr