Un equipo de mantenimiento en una planta de moldeo por inyección reemplaza la misma junta tórica de nitrilo en la unidad de energía hidráulica cada tres semanas. El aceite es de base mineral, la temperatura del cárter se mantiene por debajo de los 90 °C y la junta tiene el tamaño y la sección transversal correctos. Nada en la instalación parece incorrecto. Lo que nunca se anotó es el contenido de acrilonitrilo del compuesto, y esa única omisión explica el fracaso repetido.
Buna N es caucho de nitrilo butadieno, ahora casi siempre escrito como NBR. Casi todas las preguntas sobre el rendimiento se remontan a dos decisiones tomadas mucho antes de que se moldee la pieza: cuánto acrilonitrilo se copolimeriza en la cadena y qué sistema de curado selecciona el mezclador. Elija ambos deliberadamente y Buna N se convertirá en una de las rutas más baratas y confiables hacia la resistencia al aceite. Deje cualquiera de los dos al azar, y por mucho que lo apriete, engrase o ordene nuevamente, el sello no se mantendrá.
Buna N, NBR y Nitrilo: un material, tres etiquetas
Buna es una contracción de butadieno y natrio, el catalizador de sodio detrás del proceso de polimerización en emulsión comercializado en Alemania durante la década de 1930. Buna S se convirtió en el SBR actual. Buna N pasó a formar parte de la familia del nitrilo, elaborado mediante la copolimerización de butadieno con acrilonitrilo. El nombre anterior todavía aparece en dibujos heredados, especificaciones de defensa y listas de repuestos europeas, razón por la cual una sola hoja de datos puede contener tanto "Buna N" como "NBR" sin ninguna contradicción.
Químicamente los dos son idénticos. ISO 1629 designa el polímero NBR, mientras que ASTM D2000 describe un compuesto terminado a través de una línea que codifica la dureza, la resistencia a la tracción, los límites de envejecimiento por calor y la resistencia a los fluidos. La abreviatura práctica es aún más simple: Buna N significa un caucho cuya columna vertebral es butadieno insaturado, cuya polaridad proviene de grupos nitrilo y cuya resistencia al aceite aumenta con la proporción de nitrilo en la cadena.
El contenido de acrilonitrilo establece la resistencia al aceite y la flexibilidad en frío
El acrilonitrilo, generalmente abreviado como ACN, es el primer número por el que un comprador debe preguntar. Los grados comerciales oscilan entre aproximadamente el 18 y el 50 por ciento de ACN en peso. El aumento del ACN aumenta la polaridad, lo que eleva la resistencia del aceite, el combustible y los disolventes y eleva con ella la temperatura de transición vítrea. El mismo cambio generalmente endurece el compuesto, reduce el rebote y hace que la mezcla y el calandrado sean más exigentes en la línea.
| Contenido de ACN | Resistencia al aceite y al combustible | Límite práctico de baja temperatura | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|
| 18-20% | Feria | -50°C | Juntas de baja temperatura, artículos mecánicos en general. |
| 28-33% | bueno | -40°C | Mangueras, sellos, juntas tóricas, cubiertas de rodillos |
| 36-41% | Muy bueno | -25ºC | Líneas de combustible, sellos de aceite, componentes hidráulicos. |
| 45-50% | Excelente | -15ºC | Sellos de refinería y sistema de combustible, contacto con solventes |
Dos grados con la misma dureza 70 Shore A pueden comportarse de manera completamente diferente en un sumidero si su contenido de ACN es 28 y 41 por ciento. Es por eso que la dureza por sí sola es una especificación de compra débil para Buna N, y por qué un proveedor que no puede indicar la gama ACN es un proveedor que vale la pena cuestionar.
Dónde funciona Buna N y dónde falla
La temperatura de servicio continuo del Buna N curado con azufre varía aproximadamente de -40 °C a 100 °C, con breves excursiones hasta 120 °C tolerables en el aire. Los grados curados con peróxido intercambian cierta flexibilidad de procesamiento por un mejor envejecimiento por calor y una menor deformación por compresión, y pueden mantenerse cerca de 120 °C de forma continua. Por debajo de -25 °C, las calidades estándar se endurecen notablemente y la energía del sello disminuye.
Vale la pena memorizar los fluidos que derrotan al Buna N, porque son comunes en las plantas que también usan aceite mineral:
- Cetonas y ésteres, incluidos MEK, acetona y acetato de etilo.
- Fluidos hidráulicos de éster de fosfato utilizados en aeronaves y algunos sistemas de turbinas.
- Ácidos fuertes, agentes oxidantes concentrados y aminas aromáticas.
- Ozono, luz ultravioleta y luz solar directa prolongada
- Disolventes aromáticos y clorados de alta concentración.
Ninguna de estas limitaciones es exótica, pero con frecuencia se descubren después de la instalación y no antes de la compra. Para trabajos al aire libre o expuestos al ozono, una mezcla de NBR/PVC extiende la vida útil con cierto costo en compresión. Cuando la ventana de temperatura es más amplia o la lista de productos químicos es más larga, cambiar de familia de polímeros es la respuesta de ingeniería honesta en lugar de obligar a Buna N a hacer un trabajo para el que nunca fue formulado.
Composición: dónde se gana o se pierde la especificación
La mezcla es la etapa que crea la mayoría de las fallas del Buna N. La columna vertebral de butadieno insaturado se corta fácilmente, por lo que la masticación es corta y la mezcla excesiva corre el riesgo de quemarse. Los grados con alto contenido de ACN absorben el plastificante y procesan el aceite rápidamente y se vuelven pegajosos, mientras que los grados con bajo contenido de ACN absorben el aceite lentamente y necesitan ciclos más largos. Las temperaturas de descarga normalmente se mantienen entre 110 °C y 140 °C, y los aceleradores se añaden en un molino abierto y frío en lugar de hacerlo dentro del mezclador interno.
Los mezcladores internos manejan el masterbatch, los molinos abiertos lo finalizan y las amasadoras suelen ser la mejor opción para compuestos muy cargados o llenos. Los mecanismos detrás de esa elección se tratan en esta guía práctica para Cómo las amasadoras de goma optimizan la eficiencia de la mezcla , que vale la pena leer antes de especificar tiempos de ciclo para un lote con alto contenido de ACN.
Máquina Banbury de caucho En el campo del procesamiento moderno de caucho y plástico, los equipos de producción eficientes, que ahorran energía y son respetuosos con el medio ambiente se han convertido en la clave para mejorar la c... Ver producto → El sistema de curado importa tanto como la mezcla. El azufre con un acelerador de sulfenamida proporciona buena resistencia al desgarro, buena vida a la fatiga y un procesamiento indulgente. El curado con peróxido con un peróxido de dialquilo produce enlaces cruzados carbono-carbono que resisten el envejecimiento por calor y mantienen la compresión mucho mejor, al precio de una rotura en caliente más pobre y un compuesto que debe mezclarse y almacenarse con más cuidado. Para los sellos que se encuentran bajo carga a 100 °C o más, generalmente vale la pena realizar ese intercambio.
Dar forma y curar piezas de Buna N
Una vez compuesto, Buna N sigue las rutas habituales de procesamiento del caucho. Las calandrias producen láminas y material desnatado, las extrusoras producen revestimientos de mangueras, burletes y perfiles, y el moldeo por compresión, transferencia o inyección produce los sellos y almohadillas que la mayoría de la gente asocia con el material. Cada ruta impone sus propios límites: los compuestos con alto contenido de ACN son más rígidos durante el calandrado y más propensos a hincharse durante la extrusión.
La vulcanización se realiza normalmente entre 150 °C y 170 °C. Una regla de trabajo para secciones delgadas es aproximadamente un minuto por milímetro de espesor más dos o tres minutos de permanencia a 160 °C, pero la curva de curado suministrada con el lote siempre anula una regla general. La presión de la platina debe ser lo suficientemente alta para cerrar el molde y suprimir la porosidad sin apretar el compuesto en los bordes. Las secciones gruesas y las almohadillas grandes deben curarse lentamente, porque el exterior de una parte caliente se puede curar completamente mientras el núcleo aún está blando, y ese gradiente solo se manifiesta más tarde como una falla en el conjunto de compresión.
Proveedores de Máquina de prensa de vulcanización de placa de caucho Máquina mezcladora de caucho Ver producto → Para piezas curadas con peróxido, un poscurado por etapas en un horno elimina los productos de descomposición volátiles y estabiliza la red. Saltarlo deja un compuesto que huele, se mancha y continúa cambiando la dureza en servicio.
Especificación de la hoja de Buna N: una breve lista de verificación
Las láminas de caucho industriales son donde las especificaciones vagas cuestan más dinero, porque las fallas aparecen meses después de que se corta e instala el material. Antes de confirmar una orden de compra, confirme cada elemento a continuación.
- Rango de ACN, o un objetivo explícito de resistencia al aceite, como un límite de hinchamiento de volumen después de la prueba de inmersión.
- Una leyenda de línea ASTM D2000 en lugar de una descripción comercial únicamente
- Dureza con una tolerancia indicada, normalmente más o menos 5 Shore A
- Espesor y tolerancia de espesor, especialmente para juntas cortadas de chapa.
- Sistema de curado, ya que determina el comportamiento de deformación por compresión y envejecimiento por calor.
- Límite de ajuste de compresión a la temperatura de servicio real
- Acabado de superficie, inserción de tela y requisitos de respaldo.
La gama completa de productos de láminas, tapetes y bandas fabricados con esta química se describe en la sección del sitio. soluciones de productos de caucho , que es una referencia útil para relacionar un compuesto con una aplicación antes de realizar un pedido.
Hoja de caucho NBR La lámina de caucho de neopreno es una lámina de caucho de alto rendimiento hecha de caucho de cloropreno (CR, caucho de cloropreno) como materia prima principal mediante calandrado o moldeo vu... Ver producto → Patrones de fracaso que vale la pena reconocer temprano
- La hinchazón uniforme en todo el sello generalmente indica un grado de ACN incorrecto para el fluido, no un lote defectuoso.
- El endurecimiento y el agrietamiento de la superficie durante varios meses en una instalación al aire libre es un ataque de ozono y requiere una mezcla o un polímero diferente.
- El aplanamiento permanente en una cara después de semanas bajo carga se debe a una alta compresión debido a un curado con azufre donde se necesitaba un curado con peróxido.
- Una dureza desigual en una almohadilla gruesa indica un ciclo de curado incompleto o un tiempo de permanencia de la platina insuficiente.
- Las láminas pegajosas y pegajosas recién salidas del palé a menudo significan un stock demasiado plastificado en lugar de un problema de almacenamiento.
Cada uno de estos síntomas se remonta a una decisión de composición o curado, razón por la cual el equipo utilizado para mezclar y prensar el compuesto pertenece a la misma conversación que la selección del polímero en sí.
Buna N recompensa al comprador que hace dos preguntas: ¿cuál es el contenido de acrilonitrilo y cómo se cura? Esas respuestas predicen la resistencia del aceite, el comportamiento a bajas temperaturas y el ajuste de compresión de manera más confiable que la dureza, el color o el precio por kilogramo. Después de eso, el resultado depende de la disciplina de la mezcla y el control del curado, porque una formulación perfecta prensada en una línea no controlada aún produce sellos que regresan tres semanas después.
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