Métodos de Fabricación: del látex a la pieza acabada
Epidor SRT usa tecnología de vanguardia para la mecanización de piezas a partir de dollas de elastómero, planchas o materia prima “en crudo”.
El polímero básico de un compuesto elastomérico es el caucho, producido a partir de látex natural o fabricado sintéticamente. Actualmente, se conocen más de 32 elastómeros o cauchos sintéticos. El paso inicial es el diseño de la formulación de elastómero al que le exigimos ciertas propiedades como pueden ser dureza, color, grado de resistencia química o deformación remanente, entre otras.
Primera etapa: Preparación de la formulación
En esta etapa se combinan diversos aditivos con el polímero base (NBR, EPDM, FPM…) para diseñar una mezcla llamada “formulación”, con unas propiedades concretas y específicas.
Cualquier variación de los aditivos influirá en las características finales de la formulación y podrá mejorar una cierta propiedad en perjuicio de otra. Así, por ejemplo, no se puede pretender que una determinada formulación de NBR conserve su alta resistencia química a lubricantes y a la vez, se mejore el comportamiento a baja temperatura. Una formulación de elastómero contiene, entre otros aditivos, los siguientes:
- Aceleradores de vulcanización.
- Pigmentos.
- Estabilizantes del envejecimiento causado por la luz solar, el ozono, la intemperie…
- Plastificantes que mejoran la flexibilidad y reducen la fragilidad.
- Agentes ignífugos, retardantes de llama, antiestáticos…
- Cargas de relleno que solo aumentan la densidad de la formulación.
Una vez diseñada la formulación, se alimenta un mezclador tipo Banbury con una barra del polímero base, por ejemplo, fluorelastómero y se van añadiendo los diversos aditivos previamente pesados. El mezclador Banbury consiste en dos rodillos lisos, uno frente a otro y que giran en sentidos opuestos mezclando los componentes de la formulación.
Si así lo exige la formulación, ambos rodillos pueden calefactarse y mantener una consigna de temperatura. Transcurrido un cierto tiempo, finaliza la operación de mezclado y se obtiene la formulación deseada. Esta formulación que todavía no tiene la elasticidad propia de un elastómero, se le llama mezcla “en crudo”.
La mezcla en crudo se almacena a temperatura controlada hasta su consumo. Puede reservarse como un bloque o extruirse como hilo tórico o cinta.
Segunda etapa: Procesamiento de la pieza
Moldeo de inyección o de compresión
Para ambas técnicas, en esencia, el proceso es el mismo. El elastómero se dispone en un molde caliente y se prensa. Después se enfría y se extrae la pieza “moldeada”.
Así, para grandes cantidades y tamaños relativamente pequeños, preferentemente, se emplea el moldeo por inyección. Para pequeñas cantidades y sin embargo tamaños grandes, se elige el moldeo por compresión.
Extrusión de perfil, corte del mismo y posterior unión por vulcanización o por encolado
La granza de elastómero se introduce en una extrusora calefactada eléctricamente que funde y compacta el elastómero a lo largo de la hélice para expulsarla a través de una boquilla o hilera. Los diámetros de las boquillas son variables así como sus geometrías.
Mecanizado
Por mecanizado de una barra o tubo del material de interés con un torno o CNC. La barra se sujeta a un plato mientras un útil va eliminando material hasta obtener la pieza deseada. Es una opción interesante cuando se deseen pocas cantidades, ya que no existe coste de molde en este caso.
Corte
Existen varias tecnologías, cada uno con su ventajas (cuchilla, por agua, láser, troquel, guillotina), que usan como materia prima unos semielaborados en forma de plancha de materia prima ya vulcanizada, o perfiles en el caso de la guillotina.
Rotomoldeo
Esta técnica a veces artesanal, en la cual el molde se sumerge en un baño de materia prima liquida. Las formas obtenidas solo pueden ser simétricas, y se utiliza particularmente en la fabricación de fuelles en pequeñas series.
Tercera etapa: Vulcanización y post-curado
Para que la mezcla en crudo sea elástica, debe llevarse a cabo una reacción química llamada “vulcanización”, “curado” o “reticulación” en unas ciertas condiciones de presión y temperatura. Es un proceso químico irreversible. Para ello, se añade a la mezcla un catalizador de reacción que puede ser un peróxido orgánico, óxidos metálicos o un compuesto que libera azufre y cuya vulcanización se conoce como “curado con sulfuro”. Se crean unos puentes entre las largas cadenas poliméricas, y el caucho se vuelve entonces elástico y resistente, volviendo a su forma original después de sufrir una deformación. Al tratarse de una reacción lenta, el proceso puede seguir en autoclaves, y se emplean acelerantes en las mezclas para mejorar los rendimientos de fabricación.
La dureza final de la formulación es variable y se ajusta en función de las condiciones de reacción. Tras la reacción de curado, se obtiene una masa que ahora es elástica y responde a la formulación de elastómero.
En el caso del moldeo, la vulcanización es parte del proceso y se produce en el mismo acto del moldeado.
En cambio, en la extrusión la vulcanización es un tratamiento posterior a la propia extrusión. Puede efectuarse en algún tipo de túnel inmediatamente a continuación de la extrusora o en autoclaves con el material previamente extrusionado.
En el caso del corte y del mecanizado, se emplean semielaborados ya vulcanizados.
Cuarta etapa: Acabado superficial
Determinados sistemas de fabricación, como el moldeo, que es el más usado, pueden generar en las piezas ciertas rebabas o restos de material en zonas de uniones de molde, inserción de machos en moldes complejos o restos de conductos de inyección.
Dependiendo de la geometría del producto acabado, de su material y sus tolerancias usaremos sistemas distintos de desbarbado, como por ejemplo, el sistema manual, el criogénico o el mecánico.
Posteriormente, se pueden aplicar una serie de procesos adicionales, dependiendo de la aplicación, como el limpiado de las piezas o el tratamiento de superficies (ver nuestra entrada de blog: Juntas tóricas: acabados superficiales de alto rendimiento)
