Caucho

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA

ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

Curso : Ingeniería de Materiales

Profesor : Ing. Enrique Champin Olivera

Informe : Experimento del Caucho

Integrantes : Barja Ore, JoséDioses Maticorena, EricoVeliz Casas, DiegoEsquerre, Katering

2014 – I

Experimento del Caucho

INTRODUCCIÓN

En el proceso de formación de un Ingeniero Industrial, es muy importante el estudio de Ingeniería de Materiales, ya que esta proporciona las herramientas necesarias para comprender el comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a la hora de desarrollar adecuadamente diseños de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y económicos.

Este trabajo será realizado con el fin de conocer un poco más del mundo del caucho y sus derivados, también para conocer más sobre los beneficios que trae el caucho para el uso humano.

El caucho es originario de América y durante muchos años no paso de ser un material curioso. Sin embargo los ingleses a finales del siglo pasado lo sustrajeron de las selvas del Brasil, lo llevaron a Malasia y allí realizaron adelantos en la botánica de la planta. En la actualidad el sudeste asiático es el mayor productor de caucho natural.

Tras un accidental derrame de azufre y caucho, Goodyear descubrió la vulcanización del caucho que ayudo a mantener la estabilidad física y química del caucho.

Ingeniería de Materiales Página 2


ÍNDICE

CONTENIDO PÁG.

EL CAUCHO 4

- Definición 4- Historia del caucho 4- Esquema del proceso de industrialización del caucho 4- Pasos en la fabricación del caucho 5

TIPOS DE CAUCHO 6

1. Caucho Natural 62. Caucho Neopreno 93. Caucho Nitrilo 11

EXPERIMENTO 14

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA



EL CAUCHO

Definición

El caucho es un polímero de muchas unidades, encadenadas de un hidrocarburo elástico, el ISOPRENO ( C5H8 ) que surge como una emulsión lechosa (conocida como el látex) en la savia de varias plantas, después de coagulado, es una masa impermeable muy elástica que tiene muchas aplicaciones en la industria, como la fabricación de neumáticos, aislantes y tuberías.

Se puede obtener naturalmente, pero que también puede ser producido sintéticamente.

Historia del caucho

El caucho es originario de América y durante muchos años no paso de ser un material curioso. Sin embargo los ingleses a finales del siglo pasado lo sustrajeron de las selvas del Brasil, lo llevaron a Malasia y allí realizaron adelantos en la botánica de la planta. En la actualidad el sudeste asiático es el mayor productor de caucho natural.

Esquema del proceso de industrialización del caucho



Pasos en la fabricación del caucho

1. Masticación Antes que los ingredientes se mezclen con el caucho crudo, se someten al proceso molienda mecánica llamado masticación, para hacer al caucho suave, plástico, y viscoso. En tales condiciones, se mezcla más fácilmente y completamente con los diversos fillers, pigmentos, agentes vulcanizantes, y los otros ingredientes secos, o con los diversos solventes para su usó en la producción de cementos.

2. Mezclado Después del masticador, la próxima máquina en la línea de producción es el mezclador. Los mezcladores puede parecerse los masticadores en tener los dos rodillos, pero los rodillos de las mezcladoras rotan en direcciones opuestas, considerando que en los masticadores los rodillos rotan en la misma dirección a velocidades diferentes.

3. Calendering Después del caucho crudo ha sido plastificado y mezclado con los diferentes ingredientes, experimenta un calendering o expulsión, dependiendo del uso



para que se destine. Calenders son máquinas que consisten en un conjunto de tres a cinco rollos de igual diámetro, los cuales están preparados para ser ajustados para la autorización en diversos rollos, y para operar a la misma velocidad, o a velocidades diferentes, dependiendo del producto deseado.

4. Expulsión Las prensas de expulsión se usan para forzar el compuesto de caucho mediante presión a formar planchas, tubos, o especialmente formar fajas, que se usan en la fabricación de la cámaras de caucho, mangueras, cámaras de aire, y los canales para colocar ventanas o sellar puertas. Las cabezas de expulsión, especialmente diseñadas, se usan para cubrir tela tubular en hacer la manguera de presión y mezclar colores en modelos jaspeados o rayados.

5. Vulcanización Después que la fabricación se completo, la mayoría de los productos de caucho se vulcanizan bajo presión y temperatura elevada. Muchos artículos se vulcanizan en moldes que se ponen bajo la compresión de prensas hidráulicas, o se someten a presión de vapor interno o externo durante el calentamiento

Esto forma un caucho más estable, duro, mucho más durable, más resistente al ataque químico y sin perder la elasticidad natural. También transforma la superficie pegajosa del material a una superficie suave que no se adhiere al metal o a los sustratos plásticos. La vulcanización es un proceso irreversible.

Recolección del caucho

TIPOS DE CAUCHO



1. CAUCHO NATURAL

1.1 Definición

Sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados.

En estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex de plantas productoras de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. Otra planta productora de caucho es el árbol del hule, Castilloa elástica, originario de México (de ahí el nombre de hule), muy utilizado desde la época prehispánica para la fabricación de pelotas, instrumento primordial del juego de pelota, deporte religioso y simbólico que practicaban los antiguos mayas. Indonesia, Malaysia, Tailandia, China y la India producen actualmente alrededor del 90% del caucho natural

El caucho o goma es el látex desecado de diversas plantas tropicales que suministran por incisión en su corteza un líquido elástico, siendo el de mayor calidad el llamado "caucho".

Por los cortes realizados se obtiene un líquido lechoso que contiene el caucho en suspensión y dividido en pequeñas gotitas de aspecto emulsionado. Como la secreción es relativamente abundante, la misma se recoge en recipientes especiales en forma de pequeños baldes que se cuelgan al término de las incisiones. Luego el jugo recolectado es sometido a un tratamiento para solidificarlo por evaporación o coagulación.

El caucho es el cuerpo sólido que tiene mayor coeficiente de dilatación conocido y que aumenta considerablemente, con la vulcanización. Un corte reciente de caucho crudo, o sea sin vulcanizar, se puede volver a unir sol dándose entre sí con sólo presionar uno contra otro. Una vez vulcanizado pierde esta propiedad, pero adquiere una mayor elasticidad, pudiendo alargarse hasta seis veces su longitud primitiva. El alargamiento del caucho vulcanizado es acompañado de una elevación de temperatura y en cambio se produce un enfriamiento cuando retorna a su estado normal.

1.2 Propiedades Se hincha con los disolventes Excelente resistencia al crecimiento del corte.



Excelentes valores de tensiones. Excelente resistencia al desgarre (caliente y frio) Excelente resistencia a la abrasión. Excelente resistencia al impacto Excelente amortiguador de vibraciones. Buena resistencia a la oxidación. Buena flexibilidad a bajas temperaturas Buena resistencia a ácidos. Mala resistencia a aceites, gasolinas, solventes y ozono. Regular resistencia a aceites vegetal y animal. Es repelente al agua, aislante de la temperatura y de la electricidad. Se disuelve con facilidad ante petróleos, bencenos y algunos

hidrocarburos.

1.3 Aplicaciones y/o usos Cementos, cintas aislantes, cintas adhesivas y como aislante para

mantas y zapatos. Carcasas de equipos de bombeo y las tuberías utilizadas para

perforaciones con lodos abrasivos. Mangueras, neumáticos y rodillos para una amplia variedad de

máquinas, desde los rodillos para escurrir la ropa hasta los instalados en las rotativas e imprentas.

Varios tipos de amortiguadores y mecanismos de las carcasas de máquinas para reducir las vibraciones.

Guantes protectores, zapatos y mantas Carcasas de teléfonos, piezas de aparatos de radio, medidores y otros

instrumentos eléctricos. Correas de transmisión y cojinetes lubricados con agua en bombas para

pozos profundos.

Cables recubiertos por caucho Neumáticos



Cinta aislante Zapato (Suela de caucho)

2. CAUCHO NEOPRENO O POLICLOROPRENO (CR)

2.1 Definición

El neopreno fue inventado por científicos de la empresa DuPont después de que el Dr. Elmer K. Bolton, un empleado de "DuPont", acudiera a una conferencia de Julius Arthur Nieuwland, un profesor de química de la universidad de Notre Dame. El trabajo de Nieuwland estaba basado en la química del acetileno, y durante sus trabajos obtuvo divinilacetileno, un compuesto que se convertía en un compuesto elástico similar al caucho o goma elástica, al pasar sobre dicloruro de azufre (SCl2). Después de que DuPont le comprara la patente a la universidad de Notre Dame, Wallace Carothers y el mismo Nieuwland empezaron a desarrollar una forma de explotar comercialmente el neopreno. Se centraron inicialmente en el monovinilacetileno y lo hicieron reaccionar con cloruro de hidrógeno (HCl), obteniendo cloropreno.

El neopreno, conocido originalmente como dupreno (duprene en inglés), fue la primera goma sintética producida a escala industrial. Se usa en gran cantidad de entornos, como trajes húmedos de submarinismo, aislamiento eléctrico y correas para ventiladores de automóviles. Su inercia química le hace útil en aplicaciones como sellos (o juntas) y mangueras, así como en recubrimientos


http://es.wikipedia.org/wiki/Sello

http://es.wikipedia.org/wiki/Cloropreno

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Wallace_Carothers

http://es.wikipedia.org/wiki/Acetileno

http://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_de_Notre_Dame

http://es.wikipedia.org/wiki/Julius_Arthur_Nieuwland

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Elmer_K._Bolton&action=edit&redlink=1


resistentes a la corrosión. También puede usarse como base para adhesivos. Sus propiedades también le hacen útil como aislante acústico en transformadores. Su elasticidad hace que sea muy difícil plegarlo. Su flexibilidad también le hace apto para diseñar fundas que se ajusten perfectamente al objeto que desea protegerse.

Un uso común del neopreno es la confección de botas para la pesca con mosca, ya que es un excelente aislante térmico. Su grosor generalmente suele ser de 5 mm, y tiene un precio intermedio entre materiales baratos como el nylon y el caucho, y otros más caros como las prendas transpirables.

En la confección de trajes para buzos y protección en ambientes hostiles, el aire que queda atrapado en el neopreno durante la fabricación, es sustituido por nitrógeno puro.

Los trajes de buceo húmedos se realizan generalmente con un grosor de hasta siete milímetros, aptos para su uso incluso en aguas frías (alrededor de 14°C). No así el grosor de los trajes habituales, el cual está en torno a los 2 a 3 mm. Debe destacarse que a una profundidad de 30 metros la presión hace que disminuyan sus propiedades aislantes. Esto ha dado origen a una variedad de neopreno, llamado super-flex, que combina spandex dentro del neopreno para permitir mayor flexibilidad.

Rollos de neopreno

2.2 Características Resistente al aceite, llamas, calor e interperie. Resiste a la degradación a causa del sol, el ozono y el clima. Presenta resistencia aceptable a solventes y agentes químicos. Es resistente a daños causados por la flexión y la torsión. Su estructura puede ser modificada por la copolimerización del

cloropreno con el azufre.


http://es.wikipedia.org/wiki/Spandex

http://es.wikipedia.org/wiki/Nitr%C3%B3geno


2.3 Aplicaciones y/o usos Amortiguadores expuestos a la acción de envejecimiento. Tubería para descarga de productos con desgaste simultáneo de

abrasión y temperatura. Juntas de dilatación para construcción. Forrado de cables eléctricos. Recubrimiento de tanques para almacenamiento de determinados

ácidos. Recubrimiento de cubas para decapado y baños electrolíticos y también

para instalaciones potabilizadoras de tratamiento de aguas residuales. Cierres de estanqueidad para compuertas y cierres térmicos. Topes, silemblocks, goma-metal, y accesorios. Moldeado: juntas, tuberías, sellos mecánicos, correas, propelente

sólido, bolas. Extruído: mangueras domésticas, tubos de laboratorio. Láminas: bote inflable, guantes, sacos de dormir, botas de talle alto,

prendas de protección, material absorbente de radar. Espuma: trajes de buceo, guantes, pasamontañas. Adhesivo: cinta adhesiva, adhesivo líquido Fundas protectoras contra rayones y golpes en ordenadores portátiles.

Guantes de neopreno Traje de baño de neopreno



Manguera Bote

3. CAUCHO NITRILO (NBR)

3.1 Definición

El caucho nitrilo, también conocido como Buna-N, Perbunan, o NBR, es un caucho sintético, copolímero de acrilonitrilo (ACN) y butadieno. Los nombres comerciales incluyen Krynac, Nipol y Europrene.

El caucho nitrilo, al igual que el caucho estireno-butadieno y otros elastómeros sintéticos fue producto de investigaciones que tuvieron lugar durante y entre las dos guerras mundiales, como sustitutos del caucho natural. Un grupo de copolímeros de butadieno-acrilonitrilo, tomando el nombre de Buna N, fue patentado en 1943 por los químicos alemanes Erich Konrad y Eduard Tschunkur, que trabajaban para la IG Farben. La Buna N fue producida en los Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial con el nombre de GR-N (Goverment Rubber-Nitrile) y subsiguientemente el grupo de elastómeros de acrilonitrilo-butadieno fue conocido como caucho nitrilo.

3.2 Características

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS

Excelente resistencia a los aceites Muy buenas propiedades mecánicas Muy buena resistencia a los solventes Muy buena adhesión a los metales Temperatura de trabajo mayor 120°C Buena resistencia a la flexión Se proveen en distintos grados Resistencia a la abrasión (XNBR) Excelente propiedades mecánicas (HNBR)



Resistencia a la temperatura y al ozono (HNBR)

CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS

Escasa resistencia al ozono No resiste grasas azufradas Baja resistencia a la llama Baja permeabilidad a los gases Elevado costo en comparación de los cauchos ordinarios

3.3 Aplicaciones y/o Usos Guantes (sustituto del caucho natural) para la industria de la salud Correas de transmisión del automóvil, mangueras, juntas tóricas o

anillos de estanqueidad (o-rings), juntas, retenes, correas en V, cuero sintético, rodillo de impresora y como revestimiento de cables.

El látex NBR también se puede utilizar en la elaboración de adhesivos y como aglutinante de pigmentos.

Rodillo de la impresora Guantes de caucho nitrilo

O-rings Botas de caucho de nitrilo



Plancha de NBRAdhesivo de caucho nitrilo Scoth-Weld de

3M

EXPERIMENTO DEL CAUCHO

OBJETIVO:

• Observar las características y cambios físicos de los cauchos según sus composiciones químicas.

1. MATERIALES

Caucho Natural Caucho Neopreno Caucho Nitrilo Gasolina Thinner Aceite de carro Recipientes Centímetro o guincha

2. PROCEDIMIENTO

2.1 Caucho Natural



Paso 1: De la suela de un zapato cortamos 3 dimensiones iguales de caucho natural

Paso 2: Medimos las dimensiones de los cauchos que son 3x3x1 cm cada uno

Paso 3: Sumergimos en un recipiente de gasolina, thinner y aceite cada uno de los cauchos naturales.

Paso 4: Después de las 48 horas, se observa lo siguiente:

Aceite Gasolina Thinner


3cm

3cm


ANTES DE SUMERGIRLO


Largo 3cm 3cm 3cm

Ancho 3cm 3cm 3cm

Grosor 1cm 1cm 1cm

DESPUÉS DE SUMERGIRLO


Largo 2.80cm 3.90cm 2.85cm

Ancho 2.80cm 3.90cm 2.85cm

Grosor 0.80cm 1.90cm 0.85cm

a) El caucho natural sumergido en el aceite disminuyo su volumen en 0.20cm.

b) El caucho natural sumergido en la gasolina aumento su volumen en 0.90cm.

c) El caucho natural sumergido en el thinner disminuyo su volumen en 0.15cm.

2.2 Caucho Neopreno

Paso1: De una pequeña plancha de caucho neopreno cortamos 3 tamaños iguales

Paso 2: sacamos las medidas de los cauchos que son 3x3x0.5 cm cada uno


3cm

3cm


Paso 3: Sumergimos en un recipiente de gasolina, aceite y thinner, cada uno de los cauchos de neopreno durante 48 horas.

Paso 4: Luego de las 48 horas, se observa:


ANTES DE SUMERGIRLO


Largo 3cm 3cm 3cm

Ancho 3cm 3cm 3cm




Largo 2.83cm 4cm 2.9cm

Ancho 2.83cm 4cm 2.8cm


a) El caucho neopreno sumergido en aceite disminuyo su volumen en 0.17cm

b) El caucho neopreno sumergido en gasolina aumento su volumen en 1cm.



c) El caucho neopreno sumergido en thinner disminuyo su volumen en 0.10cm.

2.3 Caucho Nitrilo

Paso1: De una pequeña plancha de caucho nitrilo cortamos 3 tamaños iguales

Paso 2: sacamos las medidas de los cauchos que son 3x3x0.5 cm cada uno

Paso 3: sumergimos en un recipiente de gasolina, aceite y thinner cada uno de los cauchos por 48 horas

Paso4: Después de 48 horas, se observa:



3cm

3cm


ANTES DE SUMERGIRLO

Aceite Gasolina ThinnerLargo 3cm 3cm 3cm

Ancho 3cm 3cm 3cm




Largo 2.8cm 4.5cm 2.85cm

Ancho 2.8cm 4.5cm 2.85cm

Grosor 0.3cm 2cm 0.35cm

a) El caucho nitrilo sumergido en aceite disminuyo su volumen en 0.20 cmb) El caucho nitrilo sumergido en gasolina aumento su volumen en 1.5 cm.c) El caucho nitrilo sumergido en thinner disminuyo su volumen en

0.15cm.



CONCLUSIONES

Como resultado de la investigación realizada se puede decir que después de que el caucho natural, neopreno y nitrilo hayan estado sumergido por 48 horas en gasolina, thinner y aceite las muestras de los tres tipos de caucho aumentaron su tamaño al estar en contacto con la gasolina pero resulto todo lo contrario al estar en contacto con el aceite y thinner las tres muestras de caucho redujeron su tamaño.

Y esto es debido a sus características y su procedencia vegetal. El caucho natural es un material de ingeniería con una amplia gama de

aplicaciones.



BIBLIOGRAFÍA

http://www.taringa.net/posts/info/3142980/El-Caucho-Natural-y-sintetico- Usos-y-propiedades.html

http://www.unipaz.edu.co/escuelaiai/Pagina%20web%20IAI/CD%20Publicaci %C3%B3n/1er%20Congreso%20de%20Ing.%20Agroindustrial%20pdf/Ponencia%20Caucho.pdf

http://www.slideshare.net/MisSixteen/caucho-presentation http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/11/policloropreno-

neopreno.html http://neoprenopropiedadesycaractersticas.blogspot.com/ http://es.wikipedia.org/wiki/Neopreno http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2012/01/el-caucho-nitrilo-

tambien-conocido-como.html http://html.rincondelvago.com/caucho.html http://www.taringa.net/posts/info/3142980/El-Caucho-Natural-y-sintetico-

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http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2012/01/el-caucho-nitrilo-tambien-conocido-como.html

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http://www.quiminet.com/articulos/el-neopreno-sus-caracteristicas-y- presentaciones-2642332.htm


http://www.quiminet.com/articulos/el-neopreno-sus-caracteristicas-y-presentaciones-2642332.htm

http://www.quiminet.com/articulos/el-neopreno-sus-caracteristicas-y-presentaciones-2642332.htm

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