malegui

Este es mi primer post, espero que les guste y les sirva. Historia El caucho es un material polimérico cuyas dimensiones pueden variar mucho si se someten a esfuerzos, volviendo a sus dimensiones originales cuando el esfuerzo deformante se retira. En su lugar de origen, el centro y sur de América, el caucho ha sido recolectado durante mucho tiempo. Desde mucho antes de la llegada de los europeos, ciertos indígenas de las amazonas lo llamaban cautchoucque significa lágrima de madera, o "árbol que llora", y lo usaron para hacer vasijas y láminas a prueba de agua. Los árboles silvestres de caucho de las selvas sudamericanas continuaron siendo la fuente principal de caucho crudo para la mayoría del siglo XIX. En 1876 el Británico explorador Henry Wickham (1846-1928) cobro más de 70,000 semillas de H. brasiliensis, y, a pesar de un rígido embargo, las contrabandeo fuera de Brasil. Las semillas se germinaron exitosamente en los invernaderos de los jardines botánicos Reales en el Londres, y se usaron para establecer la primera de las plantaciones en Ceylon (ahora Sri Lanka) y en otras regiones tropicales del hemisferio oriental. En la actualidad el Hevea se cultiva en grandes plantaciones, en algunos casos propiedad de grandes industrias del neumático, en las que se utilizan injertos de variedades genéticamente modificadas para optimizar la producción de látex. Las zonas de mayor producción son Malasia, India, Tailandia, Vietnam y Brasil. Abusos Después de que John Dunlop inventara los neumáticos en 1887, el caucho pasó a ser el oro blanco de la selva sudamericana. En el norte de la selva amazónica (abarca territorio venezolano, colombiano, ecuatoriano , brasileño y peruano) la fiebre del caucho provocó grandes masacres. Los caucheros contrataron cientos de criminales a los que pagaban por custodiar a los indígenas esclavizados. Esta es una de las mayores crueldades de la cual haya sido víctima la especie humana: Los indígenas hombres fueron sometidos a la condición de trabajadores forzosos y las mujeres indígenas fueron rebajadas y humilladas. Estructura del Poliisopreno (Caucho natural y sintético) El caucho es un hidrocarburo elástico, cis – 1,4 – poliisopreno, polímero del isopreno o 2 metilbutadieno C5H8, se extrae de una emulsión lechosa (conocida como látex) que surge en la savia de varias plantas, pero que también puede ser producido sintéticamente. La principal fuente comercial de látex es un árbol llamado Hevea brasiliensis. El prefijo ¨cis¨ indica que el grupo metilo y un átomo de hidrogeno están en el mismo lado del doble enlace C=C, el ¨1, 4¨ indica que las unidades químicas que se repiten en la cadena del polímero se unen covalentemente al primer y cuarto átomo de carbono. Generalidades Recolección y composición de látex recién extraído (Caucho Natural) El caucho se obtiene del árbol por medio de un tratamiento sistemático de "sangrado", que consiste en hacer un corte en forma de ángulo a través de la corteza profundizando hasta el cambium (capa de las plantas leñosas, situado entre la corteza y el leño). Una pequeña vasija que cuelga en el tronco del árbol para recoger el látex, jugo lechoso de color blanco o amarillento que fluye lentamente de la herida del árbol. La composición del látex varía en las distintas partes del árbol. El caucho es una secreción irreversible o producto de desecho del árbol, y cuanto más se extrae, tanto más la planta regenera, es abundante dentro del árbol hasta que éste cumple los 25 años de edad. El caucho es producido en el protoplasma por reacciones bioquímicas de polimerización catalizadas por enzimas. El látex fresco es transformado en caucho seco tan pronto como sea posible después de la recolección. Primeramente, se cuela por un tamiz de lámina perforada para eliminar partículas de hojas y corteza. En seguida se diluye de su concentración de 30-35% de caucho a un título aproximado de 12%. Después de la dilución, se deja el látex en reposo un corto tiempo para que las materias no separadas por el tamiz (arena y cieno) se sedimenten. Entonces está dispuesto para la coagulación. El ácido fórmico está considerado como el mejor de los coagulantes para el caucho natural, pero el ácido acético se uso también mucho. Separación del caucho del látex Para separar el caucho de dicha emulsión se emplean diversos procedimientos de coagulación: ESPONTANEA: el caucho se separa espontáneamente en la parte superior y luego se quita. Este método tiene el inconveniente de retener bastante agua el caucho y de alterarse fácilmente. POR ACCIÓN DEL HUMO CALIENTE: este método se usa aún mucho en el norte de Brasil. Para ello los seringueiros hacen un pozo en el terreno y colocan frutos de palmeras, que al ser encendidos producen un fuego con abundante humo. El operador sumerge la parte final de un palo en látex y rotándolo lo presenta al humo y al fuego, hasta que el látex haya coagulado. Repite esta operación hasta obtener un pan de caucho de unos 5 Kg. Luego, lo separa del palo una incisión que practica a lo largo del mismo. POR CENTRIFUGACION: 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. 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, por ejemplo. Se usan también los jugos de limón y de ciertos frutos y tallos que son ácidos. En Guatemala, por el contrario se utiliza el jugo alcalino de la raíz de IpomoeaBananox. Obtención del isopreno de forma sintética. Puede llamarse caucho sintético a toda sustancia elaborada artificialmente que se parezca al caucho natural. Se obtiene por reacciones químicas conocidas como radicales o coordinación, a partir de determinados hidrocarburos insaturados. Los compuestos básicos del caucho sintético llamados monómeros, tienen una masa molecular relativamente baja y forman moléculas gigantes denominadas polímeros. Después de su fabricación, el caucho sintético se vulcaniza. La formación de los distintos cauchos sintéticos se basa en la polimerización del butadieno o de homólogos (isopreno) o derivados (cloropreno) que tiene la misma estructura. El interés industrial por el isopreno (2-metil-1,3-butadieno) y por sus procesos de obtención crece desde que se ha conseguido dominar la polimerización estéreo selectiva del isopreno. El cis – 1,4 – poliisopreno isotáctico que así se obtiene es completamente idéntico al hule natural y le sobrepasa incluso en pureza y uniformidad. Isopreno obtenido de las fracciones de craqueo C5 Las materias primas para obtener isopreno son las fracciones C5 de la disociación de nafta, a partir de las cuales se puede aislar por extracción o actualmente también por destilación Recientemente la Goodyear obtiene isopreno por destilación fraccionada de fracciones C5 de craqueo al vapor. Este procedimiento exige pequeño gasto de energía. En los EE.U.U. se emplean preferentemente los procesos de deshidrogenación de i-pentano e i-pentanos. Isopreno por reacciones de síntesis El proceso acetona-acetileno se utiliza todavía en una instalación en Italia con una capacidad anual de 30 000 toneladas de isopreno. En primera fase se hacen reaccionar la acetona y el acetileno a 10-40 ºC y 20 bar en amoniaco líquido como disolvente y en presencia de KOH como catalizador para dar metilbutenol, que tras hidrogenación selectiva a metilbutenol y deshidratación de éste a 250-300ºC a presión normal y sobre AI2O3 se transforma en isopreno. La selectividad total en isopreno alcanza un 85% (CH3COCH3, C2H2). Propiedades Las características del polímero crudo y las características vulcanizadas del poliisopreno sintético son similares a los valores obtenidos para el caucho natural. El caucho natural y el poliisopreno sintético ambos tienen una histéresis extensible y buenas características extensibles frente al calor. Propiedades físicas • A bajas temperaturas, se vuelve rígido, y cuando se congela en estado de extensión adquiere estructura fibrosa. • Calentando a más de 100 ºC., se ablanda y sufre alteraciones permanentes. • El caucho bruto adquiere gran deformación permanente debido a su naturaleza plástica. • La plasticidad del caucho varía de un árbol a otro y también depende de la cantidad de trabajo dado al caucho desde el estado látex, de las bacterias que lo acompañan e influyen en su oxidación y de otros factores. La plasticidad puede modificarse dentro de ciertos límites por la acción de productos químicos. • Cuando el caucho bruto ha sido estirado y deformado durante algún tiempo, no vuelve completamente a su estado original. • Si se calienta, la recuperación es mayor que a la temperatura ordinaria. Este fenómeno se denomina deformación residual o estiramiento permanente y es propio del caucho. • Gran variedad de sustancias son solubles o pueden dispersarse en caucho bruto, tales como el azufre, colorantes, ácido esteárico, N-fenil-2-naftilamina, pigmentos, aceites, resinas, ceras, negro de carbono y otras. • El efecto deteriorante de luz y el calor sobre el caucho se reconoció largo antes del descubrimiento de la vulcanización. Temperatura de transición vítrea Una propiedad muy interesante de este tipo de polímeros es que existe una temperatura más o menos definida a la cual las cadenas adquieren suficiente energía para desplazarse o deslizarse unas con respecto a las otras. A esta temperatura se la denomina temperatura de transición del estado vítreo y se representa por Tg. Durante el calentamiento, el módulo E (Pa) de un polímero semicristalino decrece, en un principio, rápidamente. Luego pasa por un período de estabilización, en el gráfico se muestra un amesetamiento de la curva. En esta fase el material se presenta muy viscoso. Si la temperatura se incrementa aún más, el polímero se funde y el módulo es cero. Entre el estado rígido y el fundido se encuentra la temperatura de transición vítrea Tg. La temperatura de transición vítrea del caucho es aproximadamente de 70ºC. Propiedades químicas • La solubilidad del caucho bruto en sus disolventes más comunes no es muy elevada. Para hacer una solución de 10% es necesaria cierta disociación, ya por medios químicos, empleando un oxidante, ya por medio físicos, utilizando un molino. • Los disolventes más usados son el benceno y la nafta. Otros buenos disolventes son el tricloroetileno, tetracloroetano, pentacloroetano, tetracloruro de carbono, cloroformo, tolueno, xileno, keroseno y éter. El caucho se hincha primero poco a poco hasta las consistencias de gel y después éste se dispersa formando una solución. El caucho bruto aumenta de 10 a 40 veces su propio peso en disolventes que a la temperatura ordinaria forman gel con el caucho. • La viscosidad de la solución del caucho bruto es grande. • El caucho bruto calentado hasta 200 ºC se ablanda y sus soluciones tienen menor viscosidad, pero el número de dobles enlaces se conserva sin alteración. • Cuando la temperatura se eleva hasta 250 ºC., los enlaces dobles se separan y tiene lugar la formación de anillos. El cambio a caucho cíclico eleva la densidad y la solubilidad, el producto obtenido es una dura y frágil resina. Técnicas de procesamiento Proceso de vulcanización En 1839 Charles Goodyear por accidente descubrió el proceso de vulcanización mediante la adicción de azufre al caucho natural. Los dobles enlaces de la molécula del poliisopreno son de gran importancia porque permiten su vulcanización; es decir la formación de puentes de azufre entre cadenas diferentes. Estos enlaces cruzados endurecen y dan mayor resistencia al caucho, eliminan la pegajosidad del caucho no tratado pero conservan su extensibilidad. El azufre forma puentes, que unen todas las cadenas poliméricas del caucho. Esto se denomina entrecruzamiento. Los puentes formados por cadenas cortas de átomos de azufre unen una cadena de poliisopreno con otra, hasta que todas las cadenas quedan unidas en una súper molécula gigante. La vulcanización es un proceso lento, el tiempo de curado era de varias horas y se usaban grandes excesos de azufre con respecto al requerido para el curado optimo, luego se descubrieron los aceleradores orgánicos de la vulcanización, los cuales redujeron el tiempo de curado y lograron que se pueda utilizar la cantidad de azufre optima, en la actualidad no se sabe bien su funcionamiento ya que están patentados por las empresas. Técnicas de moldeo del caucho Moldeo por compresión El moldeo por compresión es una técnica en la cual la materia prima - en forma de polvo - es introducida en un molde calefaccionado a una temperatura de entre 140 °C y 160 °C, y sometida a una elevada presión. El calor y la presión se mantienen hasta que la reacción finaliza. Al cabo de unos minutos - determinados a partir del espesor de la pieza - se produce la plastificación y curado dentro del mismo molde, para luego retirar la pieza terminada. Este método de moldeo es utilizado para producir interruptores de electricidad y portafusibles, electrodomésticos, maquinarias, medidores de gas y luz, entre otras aplicaciones. Moldeo por transferencia En el moldeo por transferencia el proceso es similar al anterior, con la diferencia que la materia prima se precalienta antes de ser introducida en el molde y transferida hidráulicamente. Este sistema se usa generalmente en moldes con movimientos y que tenga hoyos, insertos, postizos, etc. Moldeo por inyección En el moldeo por inyección la materia prima es colocada en una tolva, y por gravedad cae dentro de la máquina que, a través de un tornillo calefaccionado, se inyecta a presión dentro del molde cerrado, con una temperatura inferior a la de la materia prima inyectada. Después de unos segundos se retira la pieza terminada. La presión de la inyección es alta, dependiendo del material que se está procesando. El moldeo por inyección es un proceso rápido, muy apto para producir gran cantidad de productos idénticos. Desde componentes de ingeniería de alta precisión hasta bienes de consumo de uso común. Usos Actualmente se fabrican miles de artículos de caucho para usos muy diferentes. El caucho es ampliamente utilizado en la fabricación de neumáticos, llantas, guantes quirúrgicos, banditas elásticas, chupones de biberones, suela de calzado, artículos impermeables y aislantes, por sus excelentes propiedades de elasticidad y resistencia ante los ácidos y las sustancias alcalinas. Es repelente al agua, aislante de la temperatura y de la electricidad. Pero su uso mayoritario es en neumáticos, más del 50 % de la producción mundial.