Usos actuales del elástico

Los elásticos son altamente resistentes y versátiles, y su capacidad para deformarse y recuperar su forma original los hace ideales para una amplia gama de aplicaciones, conozca aquí cuáles son.

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¿Qué son los materiales elásticos?

Los materiales elásticos son aquellos que tienen la capacidad de deformarse bajo la acción de una fuerza externa y luego recuperar su forma original una vez que cesa dicha fuerza. Esta propiedad se conoce como elasticidad y se debe a la capacidad de los materiales para almacenar energía en su estructura interna.

Los materiales elásticos pueden ser encontrados en una amplia variedad de formas, desde gomas y cauchos hasta metales como el acero y aleaciones de titanio. Estos materiales se utilizan en una gran cantidad de aplicaciones, desde la fabricación de neumáticos y prendas de vestir hasta la construcción de puentes y edificios.

La elasticidad de un material se puede medir mediante su módulo de elasticidad, que es una medida de la relación entre la fuerza aplicada al material y la deformación resultante. Los materiales con un alto módulo de elasticidad pueden soportar cargas mayores sin deformarse permanentemente, lo que los hace útiles para aplicaciones donde se requiere una alta resistencia y rigidez.

Aplicaciones del elástico

Además de los neumáticos de vehículos, para los que se destina alrededor del 60 % del caucho consumido en todo el mundo, los campos de aplicación de este material elástico pueden definirse como "sellar, amortiguar, transportar". Por ejemplo, los productos de caucho sellan desde los tejados de los grandes estadios hasta pequeñas ampollas médicas: 

• Permiten que los trenes se deslicen suavemente y que los motores trabajen silenciosamente. 
• Reducen el consumo de energía en los sistemas transportadores de cinta.
• Facilitan la rotación en las instalaciones de energía eólica.
• Transmiten la energía en forma de correas. 
• Transportan fluidos en forma de mangueras.

Desde la invención del caucho sintético hace 100 años, el material ha ido recibiendo continuamente nuevas propiedades, totalmente específicas, en una enorme variedad de polímeros diferentes. Durante los últimos años se han producido desarrollos importantes, como por ejemplo en las aplicaciones bajo capó, donde las condiciones son cada vez más extremas. Actualmente, incluso las mangueras y juntas más sencillas deben resistir temperaturas continuas de 150° C. Los picos térmicos de hasta 180° C y los medios agresivos, como por ejemplo combustibles y aceites para motores, así como varios millones de ciclos de trabajo, provocan el fracaso de los elastómeros convencionales.

Generalmente, los productos especiales de caucho fluorado, tales como el FKM, son un clásico para obtener resistencia térmica y química, aunque frecuentemente resultan más difíciles de procesar que los tipos estándar. Hace algunos años, DuPont Performance Elastomers logró un gran éxito con los tipos de Viton fabricados con APA (APA = Advanced Polymer Architecture). Las características de fluencia, reticulación y desmoldeo obtenidas de este modo son similares a las de los cauchos fluorados estándar, mientras que las características de los productos finales están a la par de los productos especiales de máximo rendimiento.

Si se aborda desde el otro lado, es decir, el de la facilidad de procesamiento, destaca la silicona líquida (LSR), aunque su alta resistencia a la temperatura contrasta con una resistencia sólo moderada a los productos químicos orgánicos. La solución llegó, entre otros, a través de Wacker, que desarrolló siliconas líquidas fluoradas (FLR) que se caracterizan por una buena resistencia a los aceites para motores incluso a altas temperaturas.

Momentive Performance Materials dio un paso más con las siliconas líquidas totalmente fluoradas (FFSL). Al igual que las FLR, son resistentes al gasóleo y a los aceites calientes, pero además también presentan una resistencia química superior a la altura de las siliconas fluoradas de reticulación peroxídica (FVMQ). Éstas se utilizan, en general, allí donde se necesita combinar una excelente flexibilidad térmica con buena resistencia a los combustibles, aceites y gases de soplado.

En estas aplicaciones, la solución clásica para ofrecer resistencia térmica y química son los cauchos fluorados. Los productos especiales modernos, de mayor rendimiento, pueden procesarse actualmente con la misma facilidad que los estándares. La facilidad de procesamiento es también característica de la silicona líquida fluorada (FLR), que se caracteriza por su resistencia a los aceites de motores incluso a altas temperaturas.

Las siliconas líquidas totalmente fluoradas (FFSL) ofrecen también una resistencia química superior a la altura de las siliconas fluoradas de reticulación peroxídica (FVMQ). Los elastómeros fluorados se utilizan también para el biodiésel, que, pese a su condición de medio ecológico, se ha mostrado especialmente agresivo frente a los materiales convencionales de juntas y mangueras.

Sin embargo, los cauchos fluorados tienen el inconveniente de su precio, relativamente alto. Por este motivo se trabajó como alternativa en el perfeccionamiento de los tipos convencionales de caucho. Así, los nuevos elastómeros de poliacrilato para altas temperaturas son apropiados para el uso continuado bajo temperaturas de 175° C y picos térmicos de hasta 200° C, junto con aire, aceite para motores, aceite para engranajes y gasóleo. Los HNBR modernos, como por ejemplo el Therban TA, combinan la posibilidad de uso a temperaturas de 150° C en aire caliente y cargado con vapores de aceite, con una mayor facilidad de procesamiento. Con el incremento de la proporción de nitrilo acrílico, el caucho HNBR pudo implementarse también en las aplicaciones de biocombustible.

Aplicaciones de los elásticos en la industria automotriz

En el sector de automoción, el grupo de materiales de los elastómeros termoplásticos (TPE), pese a ser relativamente nuevo, cada vez está presente en un mayor número de aplicaciones. También se han extendido bajo el capó, donde han reemplazado en parte a los cauchos convencionales. Junto a los elastómeros termoplásticos de copoliéster (TPE-E), aquí se utilizan principalmente vulcanizados termoplásticos (TPV). Con una resistencia a temperaturas de hasta 170° C y, al mismo tiempo, resistencia a los aceites de motores y engranajes, sus propiedades se pueden comparar a las de los compuestos de caucho de alto rendimiento, de modo que, por ejemplo, pueden reemplazar al caucho ACM y AEM. La adherencia sobre todos los componentes sólidos importantes del compartimiento del motor (PA, POM y PBT) permite obtener fácilmente piezas de dos componentes.

Los TPE forman parte de los elastómeros de desarrollo más dinámico, gracias a lo cual continuamente encuentran nuevas aplicaciones fuera del sector de la automoción, como por ejemplo, en la tecnología médica. Debido a la constante solicitud por parte de los transformadores y sus clientes, las materias primas renovables y los polímeros biodegradables se han introducido también en el mundo de los TPE.

Esta tendencia supone un desafío para los fabricantes. En los círculos especializados se esperan “materiales de base orgánica que tengan, como mínimo, las mismas características que los TPE ya conocidos, pero ni un céntimo más caros”. Los campos de aplicación serían principalmente las áreas en las que el cliente final pueda ver y sentir el biomaterial, como por ejemplo, en aplicaciones deportivas y de ocio.

Elásticos, medio ambiente e innovación

La creciente conciencia medioambiental y la evolución de los precios del petróleo han generado una tendencia a recauchutar el producto de caucho clásico por excelencia, los neumáticos de los vehículos. A pesar del desarrollo del “neumático verde” a comienzos de los años 90, actualmente alrededor del 20 % del consumo de combustible en automóviles y el 30 % en camiones se debe a la resistencia a la rodadura de los neumáticos. Por este motivo, uno de los principales objetivos de los fabricantes de neumáticos es reducir este factor.

Los materiales de relleno y tipos de caucho nuevos pueden resultar muy útiles en este aspecto. Sin embargo, se produce lo que se conoce como triángulo mágico: la mejora una de las tres propiedades de los neumáticos, adherencia sobre mojado, resistencia al desgaste y resistencia a la rodadura, provoca automáticamente el empeoramiento de las otras dos. Este efecto se debería poder superar con ayuda de la nanotecnología. Los aditivos de nanopartículas deben permitir mejorar al mismo tiempo la adherencia sobre mojado, la resistencia a la rodadura y la vida útil de los neumáticos.

Con los nuevos materiales se utilizan también para el procesamiento métodos de producción cada vez más eficientes. En la K 2010, la mayor feria mundial especializada de plásticos y caucho, que se celebrará del 27 de octubre al 3 de noviembre en Düsseldorf, se presentarán muchas de las nuevas alternativas.

Especialmente en el segmento de inyección, en los últimos años se han producido múltiples innovaciones. Actualmente, todos los fabricantes de máquinas de inyección de caucho ofrecen técnicas muy diversas para reducir el tiempo de calentamiento. Además, también se han producido avances en la tecnología de canal frío que, a diferencia de la tecnología de canal caliente, no produce mazarotas y permite ahorrar los materiales costosos.

Hace unos años, una de las tendencias más significativas fueron las máquinas de inyección de caucho eléctricas. Los transformadores de caucho pueden beneficiarse ahora también de la tecnología de bajo consumo utilizada hasta ahora casi exclusivamente en el procesamiento de termoplásticos. Las posibilidades comprenden desde el accionamiento totalmente eléctrico hasta la tecnología híbrida.

En la actualidad, los materiales elásticos han sido utilizados en una gran cantidad de aplicaciones innovadoras, entre ellas:

• Robots y sistemas de agarre: los materiales elásticos se utilizan en la fabricación de robots y sistemas de agarre que pueden adaptarse a una amplia variedad de formas y tamaños de objetos. Estos materiales pueden proporcionar una mayor precisión y seguridad en la manipulación de objetos.
• Ropa deportiva inteligente: algunas empresas han desarrollado prendas de vestir deportivas que utilizan materiales elásticos para mejorar el rendimiento y la comodidad. Estos materiales pueden ajustarse a la forma del cuerpo y proporcionar soporte y compresión en las áreas adecuadas.
• Prótesis de extremidades: los materiales elásticos con memoria de forma se han utilizado en la fabricación de prótesis de extremidades para mejorar la comodidad y la funcionalidad.
• Dispositivos médicos: los materiales elásticos se utilizan en la fabricación de una amplia variedad de dispositivos médicos, como vendajes, tubos y catéteres. Estos materiales pueden ser suaves y cómodos para el paciente, mientras que aún proporcionan la resistencia y la flexibilidad necesarias para la aplicación médica.
• Prendas de vestir con tecnología de compresión: algunas empresas han desarrollado prendas de vestir con tecnología de compresión que utilizan materiales elásticos para mejorar la circulación y reducir el dolor y la fatiga muscular. Estas prendas pueden ser útiles para atletas y personas que pasan mucho tiempo de pie o sentadas.

Lo último en materiales elásticos

Por sus propiedades, el material elástico ofrece muchas ventajas para una gran variedad de industrias, por ello, se ha trabajado en la mejora y desarrollo del mismo. En la actualidad, estos son los tipos de materiales elásticos existentes:

1. Materiales elásticos con memoria de forma: estos materiales pueden volver a su forma original después de ser deformados, lo que los hace útiles en aplicaciones como la fabricación de prótesis, ropa deportiva y asientos de automóviles.

2. Materiales elásticos resistentes al agua: estos materiales pueden repeler líquidos y evitar que se empapen, lo que los hace útiles en prendas de vestir para actividades al aire libre y en la fabricación de equipos de protección personal.

3. Materiales elásticos con propiedades antibacterianas: estos materiales pueden evitar la acumulación de bacterias y reducir el riesgo de infecciones, lo que los hace útiles en la fabricación de prendas de vestir íntimas, dispositivos médicos y equipos deportivos.

4. Materiales elásticos conductores: estos materiales pueden conducir electricidad, lo que los hace útiles en la fabricación de dispositivos electrónicos vestibles y sensores.

5. Materiales elásticos bioinspirados: estos materiales se inspiran en la naturaleza para lograr propiedades únicas, como la capacidad de cambiar de forma o adherirse a superficies. Por ejemplo, algunos materiales elásticos están inspirados en la piel de los pulpos para mejorar la capacidad de los robots para moverse y manipular objetos.