LA INDUSTRIA CAUCHERA

Jeison Alber Ardila

Historia

En 1521 escritos de Prieto Martínez d’Anghiera se habla por primera vez de la existencia de una materia elástica de color obscuro, procedente de la desecación de una savia vegetal. 1

En 1529, Salahan vuelve a hacer mención de esta goma elástica en su historia general de los productos de la nueva España.2

El primer estudio científico sobre el caucho fue realizado por el investigador francés Charles Marie de la Condamine, quien fue enviado al Ecuador por el gobierno de Francia a realizar unas mediciones y durante ocho años viajo a lo largo del país haciendo observaciones botánicas y mineralógicas, al igual que recogiendo muestras que eran enviadas a Francia a la Academia de Ciencias de Paris. Entre las muestras enviadas se encontraba una sustancia resinosa negra en la cual manifestaba que los indígenas la llamaban Heve y con la cual fabricaban candelabros y torchis.3

En 1766, G. Grosart hace la primera aportación a la fabricación de tubos impermeables.4

Priestley quién en la época descubrió el Oxigeno recomienda utilizar la resina como borrador.5

En 1791 aparece la primera patente hecha por Samuel Peal quien usaba el caucho para impermeabilizar tejidos.6

_________________________1. CARCER, Vidal de. Tratado moderno de las industrias del caucho. Barcelona: José Montesó, 1953. p. 12. – 6. Ibid., p. 1 - 5

El Caucho

Se encuentra en forma de suspensión en el látex, químicamente se define como un polímero del metilbutadieno o isopreno (C5H8) cuyo grado de polimerización es de 2500 a 4500. En el caucho natural se pueden hallar dos formas isómeras, diferenciadas por el tipo de unión (que puede ser cis o trans) entre las unidades isoprénicas fundamentales.33

El caucho puro es insoluble en agua, álcalis y ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono.34

La molécula básica del caucho es el isopreno (C5H8):

El polímero del caucho se en forma de cadena formando puentes de carbono con enlaces dobles como lo representa la siguiente figura:

El caucho como se encuentra en una suspensión debe de ser separado, y para ello son empleados los siguientes métodos de coagulación:

o Por centrifugación: es el método más moderno y de mejor rendimiento,

para ello se diluye el látex con agua y se lo somete al proceso de centrifugación. 35

o Por la acción de sustancias químicas: las sustancias químicas usadas

como coagulantes pueden ser: el cloruro de sodio, el ácido acético, el ácido sulfúrico diluido. 36

_________________________32. Ibid., p. 141

33. CENTRO DE TESIS, DOCUMENTOS, PUBLICACIONES Y RECURSOS EDUCATIVOS. El Caucho. [En línea]. [Citado 19 de noviembre de 2009 8:00]. Idioma Español, Formato shtml., 99KB. Disponible en internet: <http://www.monografias.com/trabajos4/elcaucho/elcaucho.shtml> .p. 1

34. Ibid., p. 2.35. Ibid., p. 9.36. Ibid., p. 9.

La plastificación del caucho

La plastificación es el primer proceso que sufre el caucho la cual se puede realizar mecánicamente, combinada con aplicación de calor, acción química del oxigeno, adición de ablandadores, plastificantes o agentes peptizantes. Se realiza un proceso denominado masticación en donde la cadena del caucho sufre una despolimerización la cual viene activada por el calor y la presencia de oxigeno que rompe la cadena carbonada de la macromolécula del caucho formando de esta manera cadenas mas cortas. El efecto producido es un material suave, pegajoso y plástico. En este estado el caucho está en mejores condiciones para mezclarse con otras sustancias como pigmentos, agentes vulcanizantes y otros aditivos secos.37

Vulcanización del caucho

La vulcanización es un proceso de gran importancia en la industria cauchera debido a que otorga al caucho una gran resistencia dependiendo del material que se desee fabricar.

Es un proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de azufre y otros aditivos con el fin de volverlo más duro y resistente, allí ocurre un proceso de encadenamiento

cruzado de cadenas de polímeros con azufre.38

Sustancias como El Azufre, el Carbono, el Silicio, el Selenio y el Telurio tienen la propiedad que bajo ciertas condiciones formar cadenas con su propio átomo por lo cual puede ser usado en la vulcanización. De esta manera a lo largo de la molécula del caucho, hay un número de sitios que son atractivos para los átomos de azufre llamados sitios de cura. En cada sitio de cura, un átomo de azufre se puede unir a sí mismo, y a partir de allí la cadena de átomos de azufre puede crecer hasta que alcance el sitio de cura de otra molécula. Estos puentes de azufre son usualmente de 2 a 10 átomos de largo, en contraste con

_________________________37. CARCER, Op cit., p.160.

38. ESCUELA DE INGENIEROS INDUSTRIALES DE LA UNIVERSIDAD DE VALLADOLID. El Vulcanizado. [En línea]. España. [Citado 15 de noviembre de 2009 12:30]. Idioma Español, Formato HTM, 17KB. Disponible en internet: <http://www.eis.uva.es/~macromol/curso03-04/automovil/paginas/vulcanizado.htm>

los polímeros más comunes en los que la columna vertebral de carbonos puedes ser varios miles de veces de largo.39

De esta manera los polímeros lineales paralelos cercanos constituyen puentes de entrecruzamiento entre sí. El resultado final es que las moléculas elásticas de caucho quedan unidas entre sí a una mayor o menor extensión. La formación de los puentes de azufre da lugar a una disminución de la plasticidad. 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 en una superficie suave que no se adhiere al metal o a los sustratos plásticos.40

La vulcanización se realiza en la elaboración de neumáticos, llantas, zapatos, entre otros ya que ofrece al calzado una mayor flexibilidad.

La cantidad de azufre necesaria a tal fin es del orden del 0.5 al 3% del peso del caucho para artículos blandos y del 15 al 30 % para gomas duras o ebonita.41

_________________________39. ÉLIDA BEATRIZ HERMIDA. Materiales polimericos. [En línea]. Argentina. [Citado 16 de noviembre de 2009 12:30]. Idioma Español, Formato PDF, 2.40MB. Disponible en internet: <http://www.isabato.edu.ar/documentos_2008/Gu%C3%ADa%20did%C3%A1ctica%20de%20pol%C3%ADmeros.pdf>

40. BRITISH BOARD OF AGREMENT. Estudio propagación de fisuras en pavimentos asfálticos tratados superficialmente mediante resina de PU. [En línea]. [Citado 16 de noviembre de 2009 1:00]. Idioma Español, Formato PDF, 5.26MB.

Disponible en internet: <http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/5029/1/Mem%C3%B2ria%20i%20annexes%20PFC_Sergio%20Gallego.pdf>

41. ESCUELA DE ING. INDUSTRIALES VALLADOLID, Op cit.

Aditivos de las mezclas de caucho

Los aditivos son sustancias que se mezclan con el caucho virgen para ablandarlo, endurecerlo, vulcanizarlo, etc. y así adaptarlo al uso que se le va a dar.42

Los aditivos se clasifican en los siguientes grupos:

1) Vulcanizantes: Son los productos que se añaden al caucho para que

entren a formar parte de su molécula al realizar la vulcanización. Los

principales agentes vulcanizantes son: el azufre, el cloruro de azufre, el

selenio y el telurio, el hiponegro y los sulfuros de amonio. Siendo el

azufre el agente de vulcanización universal.

a) El azufre: Es considerado el más importante agente de vulcanización del caucho por economía y por sus propiedades. La velocidad de reacción en una vulcanización dependerá en gran parte del tamaño de la partícula de azufre.

b) Cloruro de azufre: Su aplicación puede hacerse sometiendo la mezcla a los gases que se generan al calentar el cloruro de azufre. O sometiendo el objeto a vulcanizar en una mezcla que contenga cloruro de azufre.

c) Selenio y telurio: Es un polvo negro o gris acero amorfo, de una pureza de un 99% insoluble en agua y los disolventes orgánicos.

d) Hipo negro: Es una mezcla de un sulfuro negro de plomo con azufre. Por lo general contiene 13% peso de azufre y un 86% en peso de plomo. Evita totalmente la migración del azufre a la superficie (eflorescencia).

2) Plastificantes y endurecedores: Son aquellos productos que se adicionan al caucho para reducirá la cantidad de trabajo mecánico, provocar el ablandamiento del caucho, conferir a las mezclas las propiedades de adherencia deseables y mantener la mezcla en un estado de plasticidad que facilite el moldeo. Estos a su vez se clasifican en plastificantes verdaderos que son los que se disuelven en el caucho.

_________________________42. CARCER, Op cit., p.171.

Entre ellos se encuentra el mineral Rubber, el asfalto y la brea de pino; y los seudoplastificantes son los que actúan en forma de mezcla mecánica

en el caucho y como agentes lubricantes. Entre estos últimos se encuentra la cera parafínica, el acido esteárico y las parafinas minerales.

3) Peptizantes: Actúan como verdaderos plastificantes. Entre ellos encuentran las hidracinas aromáticas como la fenilhidracina, los tioacidos, como el tiobenzoico, algunos nitritos derivados, como el nitrosobetanaftol y los mercaptanos aromáticos con el betanaftilmercaptan. Siendo esta ultima la clase más importante.

4) Antioxidantes: Como las propiedades del caucho vulcanizado no se mantienen por acción del oxigeno antes del proceso de vulcanización se añaden ciertas sustancias que contrarrestan la acción del oxigeno. Entrealgunos de los antioxidantes se encuentran los siguientes:

a) Age-Rite Alba: El cual evita la decoloración debida a la luz directa

y comunica gran resistencia a la oxidación.

b) Age-Rite Gel : Puede ser aplicado a mezclas de caucho natural y sintético y látex, Retarda la decoloración de las gomas al someterlas al sol.

c) Age-Rite Hipar : Retarda la oxidación y el deterioro por calor.

d) Age-Rite HP : Se emplea en caucho natural, caucho sintético y látex.

e) Age-Riter White: Se emplea como antioxidante y protector para el cobre.

f) Heliozone: Mantiene la flexibilidad de la goma a temperaturas inferiores a -18ºC.

2) Acido esteárico: Este aditivo actúa como plastificante y además como agente de dispersión de los ingredientes de la mezcla por lo cual es de gran importancia.

3) Acelerantes del caucho : Son aquellos aditivos que aceleran las reacciones que ocurren en la vulcanización de manera que se generan modificaciones en la goma para así hacerla apta para ciertos usos. Se clasifican en acelerantes lentos, moderados, rápidos y ultrarrápidos.

a) Acelerantes lentos: De entro de este grupo se encuentra la tiocarbanilida, el formol, la trifeniguanidina, siendo el tiempo de vulcanización de estas de 90 a 120 minutos.

b) Acelerantes moderados : El principal acelerante de este grupo es la difenilguanidina y la hexametilenotetramina.

c) Acelerantes rápidos : El más utilizado en la elaboración de toda clase de productos es el mercaptobenzotiazol.

d) Ultraacelerantes : Se encuentra los tiurams, los ditiocarbamatos y los xantogenatos.

4) Colorantes del caucho: Los colorantes que se adicionan a las mezclas de caucho son aquellos que generan un color una vez realizada la vulcanización. Estos colorantes de tener facilidad de dispersión, poder de reflexión de los rayos de luz, poder colorante e innocuidad. Existen los colorantes inorgánicos y orgánicos, entre los primeros están:

a) Lipotón: Es una mezcla de sulfuro de zinc (15%, 30%,45% y 60%) y sulfato bárico.

b) Blanco de Cinc : Es el óxido de zinc puro ZnO.

c) Oxido de hierro : Es el colorante rojo más utilizado y además de su acción colorante tiene una acción reforzante sobre el caucho.

d) Azufre dorado de antimonio: Su tonalidad varía desde amarillo claro hasta anaranjado. Es utilizado para la elaboración de artículos que se ponen en contacto para alimentos porque no tienen toxicidad.

e) Pigmentos amarillos: Se derivan del sulfuro de cadmio y se encuentra en variadas tonalidades desde claro a oscuro.

Los colorantes orgánicos son los más utilizados en las mezclas de caucho debido a que tienen mayor poder de coloración entre ellos se encuentran la anilina dinitrogenada y copulada con acetoacetanilida es un pigmento de alta tensión que proporcionan excelente estabilidad en las mezclas y son ligeramente soluble en caucho.

Los anteriores aditivos son los que se utilizan en las mezclas de caucho antes de la vulcanización para que así durante el proceso adquiera los atributos que se deseen dar.

Aditivos

Extracción del látex

Recolección del látex

Concentración por centrifugación

Transporte

Separación del caucho del látex

Proteínas, resinas y azucares

Caucho

Cámara de Banbury

Molino mezclador

Lamina de caucho

Adición de Alambres de aceroPliegues listos para formar la llanta

Calor

Presión

Actúa el Azufre

Producto terminado

Vulcanización

Proceso de elaboración de llantas de caucho

BIBLIOGRAFIA

LIBROS

M. VIDAL DE CÁRCER, TRATADO MODERNO DE LAS INDUSTRIAS DEL CAUCHO, 1953, EDITORIAL JOSE MONTESÓ, BARCELONA.

INTERNET

BRITISH BOARD OF AGREMENT. Estudio propagación de fisuras en pavimentos asfálticos tratados superficialmente mediante resina de PU. [En línea]. [Citado 16 de noviembre de 2009 1:00]. Idioma Español, Formato PDF, 5.26MB. Disponible en internet: <http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/5029/1/Mem%C3%B2ria%20i%20annexes%20PFC_Sergio%20Gallego.pdf>

CENTRO DE TESIS, DOCUMENTOS, PUBLICACIONES Y RECURSOS EDUCATIVOS. El Caucho. [En línea]. [Citado 19 de noviembre de 2009 8:00]. Idioma Español, Formato shtml., 99KB. Disponible en internet: <http://www.monografias.com/trabajos4/elcaucho/elcaucho.shtml>

ESCUELA DE INGENIEROS INDUSTRIALES DE LA UNIVERSIDAD DE VALLADOLID. El Vulcanizado. [En línea]. España. [Citado 15 de noviembre de 2009 12:30]. Idioma Español, Formato HTM, 17KB. Disponible en internet: <http://www.eis.uva.es/~macromol/curso03-04/automovil/paginas/vulcanizado.htm>

ÉLIDA BEATRIZ HERMIDA. Materiales poliméricos. [En línea]. Argentina. [Citado 16 de noviembre de 2009 12:30]. Idioma Español, Formato PDF, 2.40MB. Disponible en internet: <http://www.isabato.edu.ar/documentos_2008/Gu%C3%ADa%20did%C3%A1ctica%20de%20pol%C3%ADmeros.pdf>

SISTEMA DE BIBLIOTECAS DEL PERU. Fabricación de llantas. [En línea]. Perú. ISSN versión electrónica 1810-9993. [Citado 16 de noviembre de 2009 12:30]. Idioma Español, Formato HTM, 20KB. Disponible en internet: <http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/indata/v02_n2/proceso.ht#CONTROL>