Vulcanización en Baño de Sales fundidos (LCM – Liquid Curing Medium)

 

La Vulcanización en Baño de Sales Fundidos es un proceso:

  • Continuo;
  • En lo cual la forma de la sección del artefacto se obtiene en la fase de extrusión;
  • Que utiliza la energía eléctrica o la combustión de gas como fuente generadora de calor para provocar la fusión de las sales utilizadas como medio de transferencia de calor para el extrudido.
  • Que se hace casi sin presión (en la realidad existe una bajísima presión, provocada por la fuerza de impulsión que empuja el extrudido hacia la superficie del baño de sales fundidos, acción a que se opone el sistema mecánico que mantiene el extrudido inmerso).

Este método de vulcanización en continuo fue desarrollado por la empresa inglesa Iddon Brothers, Ltd (Leyland) a mediados de la década de 60. En este proceso de vulcanización, muy utilizado en la producción de perfiles de caucho, tubería y mangueras, el extrudido se introduce en un tanque, en acero inoxidable, tanque que contiene una mezcla eutéctica de nitrato de potasio – 53%, nitrito de sodio – 40% y nitrato de sodio – 7%, la cual presenta un punto de fusión de 140 °C (ya antes nos referimos a esta mezcla eutéctica).

La mezcla es calentada a una temperatura del orden de los 230-250 °C. El extrudido es mantenido inmerso en el baño de sales fundidos por medio de bandas, sin fin, en acero inoxidable o por medio de un conjunto de rodillos. Este proceso de vulcanización permite atingir velocidades de vulcanización de 70 metros por minuto, en líneas con 25-26 metros de largo. El método es adecuado a vulcanizaciones con azufre o con peróxidos y para extrudidos con secciones pequeñas a medianas (o sea de 15 a 20 mm de ancho máximo). La transferencia de calor es alrededor de seis veces más rápido que con aire caliente. Pero, en las secciones muy anchas, la transferencia de calor no permite grados de vulcanización satisfactorios.

En las Figuras 54 y 55 se presenta una línea de vulcanización en baño de sales fundidos y un detalle del sistema de rodillos que mantiene el extrudido inmerso en las sales fundidas, en todo el largo del tanque (en este caso es un tanque con 20 metros de largo).

Fig. 54 – Línea de vulcanización de baño de sales fundidas. 

Cortesía Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Saale, Alemania

 

Fig. 45 – Línea de vulcanización en baño de sales fundidas: detalle del sistema de rollos que mantienen el extrudido inmerso en la mezcla de sales fundidas. Cortesía Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Saale, Alemania

 

Complementan la línea de vulcanización un tanque de lavado, un tanque de enfriamiento, una unidad de bobinado y/o una unidad de corte. Una línea típica de vulcanización con sales fundidas se enseña en la Figura 56:

Fig. 56 – Línea típica de vulcanización por sales fundidos

(Hacer clic para ver mayor imagen)

 

Otros tipos de equipos, opcionales, pueden integrar una línea de vulcanización por sales fundidas, por ejemplo:

  • Dispositivos auxiliares de alimentación de la extrusora;
  • Unidades de aplicación de agentes de superficie;
  • Unidades de arrastre;
  • Unidades de control de extrudido por rayos infrarrojos (Figura 57);
  • Unidad de bobinado (Figura 58);
  • Unidad par impresión de perfiles por chorro de tinta (Figura 59).

Fig. 57 – Unidad de control de perfiles por infrarrojos. 

Cortesía Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Saale, Alemania

 

Fig. 58 – Unidad de bobinado. Cortesía Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Saale, Alemania

 

Fig. 59 – Unidad de impresión de perfiles por chorro de tinta

Cortesía Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Saale, Alemania

 

Ventajas del proceso de vulcanización en baño de sales fundidas:
  • Excelente eficiencia de vulcanización para extrudidos de sección pequeña y mediana;
  • Mayores velocidades de vulcanización que las obtenidas con el proceso de vulcanización en túnel de aire caliente o incluso en lecho fluido;
  • Necesita compuestos de caucho con menor aceleración y, por eso, hay más seguridad de procesamiento;
  • Inercia química de las sales fundidas relativamente a los extrudidos;
  • Posibilidad de obtener artefactos extrudidos, de secciones muy variadas, con excelente aspecto superficial y definición de los contornos, con compuestos de caucho sólido o celular;
  • Posibilidad de producir extrudidos con insertos metálicos;
  • Posibilidad de utilizar todos los tipos de cauchos. Pero, con caucho natural (NR) y caucho de poliisopreno (IR), existen grandes dificultades, derivados de la ocurrencia de reversión a las elevadas temperaturas de vulcanización que se utilizan, además de que es un medio muy oxidante. La utilización de caucho natural prereticulado permite contornar, en cierta medida, este problema.

 

Las desventajas del proceso son las siguientes:
  • Peligros de incendio y de explosión, derivados de la utilización de las sales fundidas (sales muy oxidantes) a temperaturas relativamente elevadas. Es recomendable la existencia de material de combate a incendios adecuado;
  • Peligro de proyección de sales fundidas hacia el operador (es recomendable el uso de EPI’s adecuados);
  • Extrudidos con geometrías muy finas, pueden sufrir distorsiones o colapso, debido a la acción de las cintas o rollos que mantienen el extrudido inmerso y a las fuerzas de impulsión que el extrudido origina;
  • Las aguas residuales del lavado del perfil contienen nitratos y nitritos alcalinos. No es conveniente echar esos efluentes para el suelo o para sistemas de aguas de lluvia. Lo más indicado es proceder a la recuperación de las sales, para lo que hay equipos adecuados al efecto (Figura 60).
  • También los derrames de sales en el suelo pueden causar problemas de contaminación, si los residuos sólidos se mezclan con los residuos urbanos o si el pavimento es lavado y las aguas de lavado van para los sistemas de aguas negras o de aguas de lluvia.

 

Fig. 60 – Equipo para recuperación de sales

Cortesía Rubicon Gummitechnik und Maschinenbau GmbH, Saale, Alemania

 

Temperatura limite, en vulcanizaciones en baños de sales fundidas, de compuesto con variados tipos de cauchos

El baño de sales, por su constitución química, constituye un medio relativamente oxidante. Compuestos de caucho natural (NR) y de poliisopreno (IR), a temperaturas más elevadas, son fácilmente oxidados y hay reversión de los vulcanizados, sobre todo en su superficie, y se hacen pegajosos.

Otros tipos de compuestos basados en cauchos de OE-SBR (Oil extended SBR) contienen, por lo general, aceites con constituyentes de baja volatilidad, lo que puede originar porosidad.

Este problema es también aplicable a compuestos de cauchos EPDM, que son formulados, como se sabe, con elevados contenidos de aceites plastificantes. Si la calidad de estos, en términos de emisión de volátiles, no es la adecuada, se presenta una indeseable porosidad, más o menos acentuada, en el material extrudido y vulcanizado.

De una manera general, va a ser necesario tener en consideración la calidad de los ingredientes utilizados, con el objetivo de controlar la liberación de materiales volátiles (no olvidar la humedad, que se encuentra en muchos de los ingredientes, en mayor o menor cantidad) y considerar también la posibilidad de que se verifiquen temperaturas de degradación de algunos de los ingredientes.

En las vulcanizaciones con peróxidos ocurre también la formación de productos gaseosos diversificados. En las vulcanizaciones en prensa, su efecto está de cierta forma, controlado por la presión de moldeo; pero, para mejorar la calidad de los artefactos producidos, se hace por lo general una post-vulcanización. En la vulcanización en baño de sales, casi sin presión, las temperaturas muy elevadas originan un elevado grado de porosidad y con poros de grande dimensión.

De seguida se presentan, en la Tabla 2, las temperaturas máximas recomendables para evitar, de cierta manera, los problemas ahora presentados.

Tabla 2 – Vulcanización con baño de sales: Temperaturas máximas recomendables (°C)

Tipo de caucho

 Temperatura máxima

Riesgos derivados de la utilización de temperaturas más elevadas
NR, IR

220

 Reversión, pegajosidad superficial
SBR

300

 –
OE-SBR

225

 Porosidad
NBR

300

 –
CR

250

 –
EAM

220

 –
Vulcanización con peróxidos

220

 Porosidad (poros de grandes dimensiones)