- Caucho Natural
- Caucho Sintético
- Tipos de caucho sintético
- Vulcanización
- Demanda y Comercio del Caucho (Neumáticos)
En los últimos años la industria del caucho a registrado un considerable desarrollo tanto en síntesis de nuevos elastómeros como en la modificación de los ya existentes tratando de encontrar los productos deseados para cumplir con las necesidades creadas. En la modificación de los ya existentes más de la mitad de todo el caucho producido en el mundo tiene como fin la industria automotriz y del neumático, una industria que cada vez tiene una demanda de mayor calidad, lo cual la lleva a una innovación tanto de tecnología como de nuevos productos.
Empecemos hablando del caucho natural. El caucho natural se extrae del árbol de Hevea, en forma de una suspensión coloidal, acuosa de aspecto lechoso y se denomina látex conteniendo un 30% de Caucho. La producción de látex de una plantación con los medios y experiencia es de al rededor de 1,600 a 1,800 kilogramos por hectárea al año.
Esencialmente solo hay un tipo de caucho natural, el polímero base es el ( un cis 1,4 – poliisopreno).
Existe una clasificación visual de los hules naturales, los cuales son diferenciados por su apariencia, este varía dependiendo del método de preparación.
Hoja ahumada, el látex que se obtiene del árbol se diluye en agua hasta 12 a 15 % de contenido de caucho; después se vacía en tanques de aluminio de aproximadamente 1000 litros de capacidad luego se agrega ácido acético o fórmico diluido para coagular el látex, al mismo tiempo se insertan verticalmente unas separaciones de aluminio en el tanque de coagulación, de esta manera se producen hojas o laminas de coagulo.
Crepé blanco, Para esta preparación se agrega primero bisulfito de sodio al látex con el fin de prevenir el oscurecimiento del caucho debido a las enzimas presentes, en especial polifenol oxidaza. Luego el caucho se coagula con ácido acético diluido, en tanques similares a los utilizados para la producción de hoja ahumada, las laminas de coagulo pasan a través de una serie de tres molinos con rodillos ranurados, provistos de agua para el lavado, por ultimo se secan para producir el crepé blanco.
Crepé café y otros crepes. Estos crepés de calidad inferior que se derivan de materiales coagulados prematuramente o material sucio.
Los primeros cauchos sintéticos a partir de derivados del petróleo se fabrican en escala industrial a partir de 1937 en Alemania, pero él más espectacular desarrollo de estos cauchos se tuvo en Estados Unidos de Norteamérica, durante la segunda guerra mundial, pues al ser esta materia prima de alto valor estratégico en este tiempo.
Los cauchos sintéticos más conocidos y de mayor consumo cuentan con una variedad de entre de entre otros monómeros tales como Butadieno, Estireno, Cloropreno, Etileno, Butileno, Propileno, Acrilonitrilo, Etc., proporcionando las unidades de repetición para las moléculas de larga cadena. Día a día son descubiertos nuevos elastómeros para usos específicos en las industrias de todo el mundo.
SBR
Este tipo de caucho fue preparado por primera vez en Alemania en 1929. El SBR es un copolímero de butadieno y estireno en el cual un 25% de las unidades de estireno están distribuidas al azar entre el 75% de las unidades de butadieno en las cadenas moleculares.
El SBR sin vulcanizar es soluble en la mayoría de los solventes hidrocarbonados. La vulcanización es más lenta en el SBR que en el caucho natural y se requiere por lo tanto de aceleradores más poderosos.
Al rededor del 70% del SBR es utilizado por la industria llantera, este tipo de caucho es el que mas se emplea, suponiendo algo así como el 60% de la producción de caucho consumido ya sea natural o sintético.
BR
Todas las formas de polibutadieno grados, comparten ciertas características importantes. En primer lugar tienen una flexibilidad muy alta, de hecho, el polibutadieno es el único caucho sintético con una flexibilidad mayor incluso que al del hule natural, al mismo tiempo, la resistencia a la abrasión es sobresaliente y la flexibilidad a baja temperatura es excelente.
Por otro lado sus principales limitaciones son:
Baja adhesividad para consigo mismo.
Baja tensión y resistencia al desgarre.
El uso de este caucho es limitado por si mismo, este material es mas frecuentemente usado en mezclas con otros cauchos, como por ejemplo en la industria llantera en la cual se tomo por sus cualidades de resistencia a la abrasión y baja generación de calor.
Caucho isopreno
La producción de una replica del caucho natural ofrecía una meta interesante a vencer, la dificultad consistía no en polimerizar al isopreno eso ya se había realizado anteriormente. Lo que se requería era encontrar la manera de enlazar las unidades de isopreno en forma regular: todos en la misma dirección para producir un cis 1,4 isopreno. Los catalizadores especiales con los cuales podría obtenerse dicho orden fueron descubiertos a mediados de este siglo. En teoría se esperaría que el caucho isopreno al tener este la misma composición química del caucho natural, tuviera las mismas propiedades químicas, pero en la practica hay diferencias, los tipos varían algo en la longitud y estructura de las moléculas.
Caucho Etilino- Propileno (EPM – EPDM)
Estos son copolímeros de dos hidrocarburos etileno y propileno, conteniendo al etileno del 50% al 65% en peso. Tanto el EPM como el EPDM tienen una notable resistencia a la luz solar, al ozono y al envejecimiento, junto con la capacidad de aceptar grandes cargas de aceites de extensión, sin perdida de las propiedades físicas.
Los cauchos EP se obtienen preferentemente por el método de polimerización aniónica en suspensión, utilizando catalizadores Zingler Natta. El peso molecular del caucho EP aumenta con el tiempo de reacción y también aumenta cuando disminuye la temperatura de reacción, la concentración de catalizador, la concentración de monómero así como al aumentar la relación de Etileno/Propileno.
Caucho Isobutileno-isopreno(IIR)
El caucho butilo es un copolímero en solución de isobutileno con una pequeña proporción (de 1 a 4 %) de isopreno. El poliisobutileno por si mismo esta totalmente saturado, y el isopreno se incluye para proporcionar los dobles enlaces necesarios para permitir su vulcanización con azufre.
Los cauchos butilo se obtienen por le método de polimerización cationica en presencia de ácido de lewis, como ALCL3 y con un poco de agua que actúa como catalizador.
La temperatura utilizada en la polimerización varía desde -86 grados hasta – 95 grados: entre mas baja sea la temperatura mayor será el peso molecular del polímero.
Caucho Nitrilo (NBR)
Este es un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en el cual la proporción de acrilonitrilo puede variar desde el 18% al 40 %. Cuanto más alta es la proporción de acrilonitrilo, más pobres son las propiedades físicas, pero es mejor la resistencia al aceite.
La resistencia al aceite y al calor es ligeramente más alta que en el caucho cloropreno, pero la resistencia a la luz solar no es tan buena.
Para la producción de los grados normales de NBR se utiliza una polimerización en emulsión de butadieno y acrilonitrilo.
Al igual que el SBR, el NBR también se polimeriza en frío a temperaturas entre 5 y 25 grados centígrados la reacción termina cuando se alcanza el 70 – 80 % de conversión.
Caucho Cloropreno (CR)
El cloropreno es un líquido que se parece al isopreno en cuanto a su estructura química, salvo que tiene un átomo de cloro, mientras que el isopreno tiene un grupo metilo.
En el ámbito comercial, la polimerización se lleva a cabo en emulsión utilizando radicales libres. Típicamente, la polimerización se hace a 40 grados utilizando persulfato de potasio y de amonio como iniciadores.
Cauchos fluorados ( CFM – FKM)
Los cauchos de fluoro-carbono y fluoro silicona están entre los elastómeros más caros del mercado.
Los copolímeros y terpolímeros con base en fluoruro de vinilideno y hexafluoropropileno son designados por ASTM con las iniciales FKM, mientras que los copolímeros y terpolímeros con base en fluoruro de vinilideno y clorotrifluoroetileno se indican con las iniciales CFM.
Estos cauchos se obtienen por el método de polimerización en emulsión utilizando radicales libres. El procedimiento se lleva a cabo a una temperatura entre 80 y 125 grados centígrados, a una presión entre 20 y 100 Kg/cm3. El peso molecular se controla variando las concentraciones de los monómeros e iniciadores o utilizando agentes de transferencia de cadena.
Caucho silicona (Q)
Los cauchos de silicona forman un importante grupo de la familia de los polímeros con base en silicio. Estos se distinguen por tener una cadena formada por átomos alternados de silicio y oxigeno. A pesar de su alto precio, dichos polímeros tienen mucha aceptación por su buena estabilidad térmica, su constancia de propiedades de aislamiento eléctrico, su repelencia al agua y sus características antiadhesivas.
Los hules silicón pueden ser formulados ya sea en mezcladores o en molinos de rodillos: sin embargo, se pueden tener algunos problemas de operación en el molino de rodillos debido a la baja viscosidad de estos cauchos.
Cauchos termoplásticos
La idea básica de un caucho termoplástico es que debe fundirse al ser calentado y solidificarse al ser enfriado, sin que se dañen sus propiedades elásticas.
Tal combinación de propiedades elastómeros y plásticas, puede obtenerse en la práctica con un tipo especial de copolímero, en el cual las unidades de monómero son enlazadas en el centro de la molécula, mientras que las unidades del otro están semegradas formando bloques en los dos extremos de la molécula. Si los monómeros son escogidos de forma que la sección en el centro de la molécula tenga propiedades similares a las del caucho, mientras que los bloques terminales en los extremos son termoplásticos el resultado será un caucho termoplástico.
Los agentes vulcanizantes son sustancias que llevan a cabo el proceso de vulcanización (también llamado proceso de curado, entrecruzamiento, o reticulacion). Los más importantes agentes son azufre, donadores de azufre, como son los sulfuros de tiuramio, tetrasulfuros de tiuramio, peroxidos y algunos óxidos metálicos.
Los aceleradores de la vulcanización juegan un papel importante debido a que por ejemplo el caucho natural solo con azufre requiere de tiempos largos y temperaturas altas para su vulcanización además que las propiedades de los compuestos vulcanizados no son las mejores que se pudieran obtener por lo que los aceleradores de vulcanización nos dan menores tiempos y temperaturas de vulcanización, además la cantidad de azufre necesaria para la vulcanización se redujo y las propiedades se mejoran.
Los aceleradores de vulcanización se clasifican de acuerdo al grupo químico al que pertenecen en:
· Ditiocarbamatos
· Xantatos
· Tiuramios
· Tiazoles
· Amino aldehidos
· Aceleradores básicos
La vulcanización modifica de manera más o menos considerable las propiedades de un hule. El modulo, la dureza, las propiedades elásticas y la resistencia al hinchamiento con solventes se modifican considerablemente con el grado de vulcanización. La vulcanización forja los enlace químicos cruzados de una cadena a otra, de forma que lo que era un enredo de cadenas separadas, se convierte en una red tridimensional unificada. La vulcanización es posible en primer lugar, porque la estructura del caucho tiene lo que se llama dobles enlaces situados a intervalos a lo largo de la cadena, en lugar de enlaces simples normales, entre átomos de carbono. La mitad de un enlace doble es puede romper para aportar un punto de enlace para el azufre, quedando la otra mitad todavía para preservar la continuidad de la cadena.
Algunos cauchos sintéticos no tienen dobles enlaces y por lo tanto no pueden ser vulcanizados solamente con azufre. Estos se conocen como cauchos saturados y en ellos el enlace cruzado tiene que ser provocado mediante utilización de otros productos químicos más reactivos como son los peróxidos.
Demanda y Comercio del Caucho (Neumáticos)
Demanda
La demanda de caucho natural forma parte de la demanda total de elastómeros para neumáticos y de otros productos derivados del caucho. Más del 60 por ciento del caucho natural se utiliza para neumáticos, que es el móvil principal de los cambios registrados en la demanda de caucho natural. Las exigencias tecnológicas son el factor determinante decisivo de la parte correspondiente al caucho natural en la producción de neumáticos, sin que se prevean novedades significativas que permitan la sustitución del caucho natural por caucho sintético en los neumáticos.
Sin embargo, en el sector de los productos de caucho en general (excluidos los neumáticos) la parte correspondiente al caucho natural disminuirá, según las proyecciones será del 22 por ciento en 2010. Disminución que refleja una continuidad en el paso hacia cauchos especiales y otros materiales y una escasez prevista de caucho natural. En muchas otras aplicaciones el caucho natural puede reemplazarse más fácilmente que en el sector de los neumáticos.
En conjunto, el caucho natural constituirá alrededor del 36 por ciento del consumo total de elastómeros en 2010.
Según las proyecciones, la demanda mundial de caucho natural llegará en el año 2010 a 7,9 millones de toneladas, lo que representa un crecimiento anual del 1,3 por ciento en el decenio corriente, considerablemente más bajo que en los años 1990. La demanda crecería más rápidamente en los países en desarrollo (alrededor de un 2,5 por ciento anual), en los que un crecimiento económico superior a la media, así como el incremento de la demanda para la fabricación nacional de productos de caucho, contribuiría a un mayor crecimiento de la demanda de caucho natural.
Asia representa más del 86 por ciento de la demanda total de los países en desarrollo, entre los cuales China se destaca como el país consumidor más importante con la tasa de crecimiento más alta. Según las proyecciones, China crecería en 5,1 por ciento anual hasta llegar a cerca de 1,6 millones de toneladas en 2010, debido principalmente a su demanda de neumáticos que registra un crecimiento acelerado.
En Indonesia la demanda debería crecer en más del 5 por ciento anual, gracias al desarrollo de fábricas nacionales y a la demanda de neumáticos. La India y la República de Corea son también importantes países consumidores en esta región.
Aunque sus tasas de crecimiento anual probablemente estén en torno al 2 por ciento, se prevé que la demanda superará las 700 000 toneladas en la India y cerca de 400 000 toneladas en Corea en el año 2010. La mayor parte de los otros países asiáticos también experimentarían un incremento de su demanda.
En los países latinoamericanos la demanda se mantendría en torno al nivel actual, debido principalmente al lento crecimiento económico y, por ende, al crecimiento lento de la demanda de vehículos.
Según se prevé, en los países desarrollados la demanda se mantendrá en los niveles actuales, debido a un crecimiento pronunciado de la demanda en los países de Europa oriental y en la ex Unión Soviética que compensará la menor demanda en los Estados Unidos y la UE. Las proyecciones indican que en los Estados Unidos la demanda llegará a 1 090 000 toneladas en 2010. En el próximo decenio, los principales países fabricantes de automóviles de la UE, con inclusión de Alemania, Francia, Italia y el Reino Unido, experimentarían un leve debilitamiento de la demanda. Tras un período de estancamiento registrado desde los comienzos de los años 1990, la demanda repuntaría en Europa oriental y en la ex Unión Soviética con el crecimiento de sus economías. El Japón experimentaría una leve disminución de la demanda, que descendería a una tasa anual de alrededor del 1 por ciento. Como consecuencia, las proyecciones indican un consumo total en los países desarrollados de alrededor de 3,5 millones de toneladas.
En el decenio pasado se produjeron dos novedades importantes en el comercio. Las exportaciones netas de caucho natural aumentaron menos rápidamente que la producción. Mientras la producción aumentó en un 2,9 por ciento anual, la tasa de crecimiento anual de las exportaciones netas no fue más que de 1,6 por ciento, debido principalmente a la débil demanda registrada en los países desarrollados y a los fuertes aumentos del consumo interno verificados en los países productores. Además, mientras los nuevos países exportadores, especialmente Viet Nam, aumentaron rápidamente sus exportaciones, las de algunos países exportadores tradicionales fueron declinando gradualmente.
Malasia, uno de los principales exportadores mundiales, vio disminuir sus exportaciones de alrededor de 1,4 millones de toneladas a finales del decenio de 1980 a menos de 200 000 toneladas en 2001, mientras que las exportaciones de Sri Lanka disminuyeron de cerca de 100 000 toneladas a alrededor de 30 000 toneladas.
Por otro lado, en 2001 Viet Nam exportó diez veces más que en 1988-90, con una tasa de crecimiento anual de 21,6 por ciento, tendencia que debería continuar en el decenio corriente.
Según las proyecciones, las exportaciones netas mundiales crecerán en un 1,3 por ciento anual hasta llegar a 5,5 millones de toneladas en 2010, correspondiendo la mayor parte del incremento a Indonesia, Viet Nam y a algunos países asiáticos más pequeños. Las exportaciones de Indonesia deberían crecer en un 2,1 por ciento hasta llegar a 1,9 millones de toneladas, y se prevé que las de Viet Nam llegarán a 500 000 toneladas en 2010, con una tasa de crecimiento anual de 8,1 por ciento. Tailandia experimentaría pocos cambios en las exportaciones, debido principalmente al lento incremento de su producción y a una mayor demanda interna.
Las exportaciones de Malasia continuarían declinando a una tasa anual de 9 por ciento. Como consecuencia, se prevé que exportará sólo 120 000 toneladas en 2010, apenas un 8,5 por ciento del nivel alcanzado antes. Con toda probabilidad las exportaciones netas de Sri Lanka habrán desaparecido en 2010 a causa de la merma de su producción y del auge del consumo interno. La disponibilidad exportable de África y América Latina continuaría creciendo, pero su participación en el mercado mundial todavía es reducida. Para el año 2010 las exportaciones de África y América Latina serían de 380 000 y 30 000 toneladas, respectivamente.
Los países desarrollados son los principales importadores en el mercado mundial. Aunque la demanda de importaciones fue aumentando constantemente en los países desarrollados en el último decenio, el crecimiento de las necesidades de importación en los países en desarrollo fue el determinante principal de las importaciones.
Las proyecciones indican que el crecimiento de las importaciones se caracterizará fundamentalmente por una atonía en los países desarrollados mientras que los países en desarrollo en conjunto crecerían en un 3,5 por ciento anual en el decenio corriente. En los países en desarrollo, el factor principal responsable del aumento de la tasa de crecimiento es el auge económico, que induce a una mayor demanda de automóviles y, por lo tanto, de neumáticos. Se prevé un crecimiento notable en China, que importaría más de 1,1 millones de toneladas en 2010, con una tasa de crecimiento anual del 8 por ciento en el próximo decenio. La mayor demanda de importaciones de China representa casi todo el crecimiento de las importaciones de los países en desarrollo.
Danny Harold Loyola Rodriguez