mejores propiedades con el uso de buna cb en … · los tiempos de vulcanización con caucho ssbr...

Mejores propiedades con el uso de BUNA CB en calzados, bandas de rodamiento y cintas transportadoras Mônica Fernandes

LANXESS Tech Series

Bogotá, 29 de agosto de 2012

Resumen

Introducción

Aplicaciones de BUNA CB en suelas

Aplicaciones de BUNA CB en cintas transportadoras

Aplicaciones de BUNA CB en bandas de rodamiento

Introducción

Obtenido por

polimerización en

solución

Polimerización

aniónica: catalizador de

butil lítio

Polimerización por

coordinación:

catalizador de Zieler-

Natta

Nd-PBR ofrece: más

alta estéreo

regularidad cis-1.4

(más bajos

contenidos de vinil)

C1

C2

C3

C4

* *n

**

n

* n

Polibutadieno

Catalisador

Microestrutura

Nd(1)

LXS Nd(2) Co(1) Ni(2) Ti(2) Li(1)

1.4 - cis BR [%] 98 97-98 97 97 93 38

1.2 - vinil BR [%] 0,5 0,5-0,9 1,3-2,5 1,2-2,0 5 11

Tg [°C] -109 -109 -107 -107 -104 -93

Introducción

Los vulcanizados de polibutadieno alto cis (BR con alto contenido de estructuras cis

1,4) presentan:

– Alta elasticidad (resiliencia)

– Menor calentamiento dinámico

– Mayor resistencia a la abrasión

– Mayor resistencia a la formación de grietas por la fadiga (carcasa y costado)

– Buena flexibilidad a baja temperatura (baja Tg)

– Posibilidad de cargar más negro de humo y plastificantes

– Difícil de procesar; normalmente usado en mezclas con NR y SBR

Exportaciones por destino (2011)

Aplicaciones – Calzados

Industria del calzado es

importante para Brasil

– Volumen de

productos y empleos

generados

– Producción total de

819 millones de

pares (2011)

– Exporta más de 113

millones de pares

(2011)

Fuente: Abicalçados

Millones US$

444,3

25,5

29,4

36,1

47,5

52,6

65,1

67,8

97

195,3

235,7

Otros

Angola

Colombia

Chile

Bolivia

Paraguai

Francia

Italia

GB

Argentina

EUA

Millones de pares

41,9

3,4

3,4

4,2

4,2

4,4

6,2

6,4

11,6

13,6

13,8

Otros

Australia

GB

España

Colombia

Francia

Angola

Bolivia

EUA

Paraguai

Argentina

66%

del

total

Total 1.296,2 Total 113,0

63%

del

total


Buscando mejora de abrasión en suelas

Producto 1502 1502/CB 45 1502/CB 24 4525/CB 24

BUNA SE 1502 100,0 50,0 50,0 -

BUNA SL 4525 - - - 50,0

BUNA CB 45 - 50,0 - -

BUNA CB 24 - - 50,0 50,0

Silice (Zeosil 185 GR) 35 35 35 35

PEG 4000 2,5 2,5 2,5 2,5

Aceite (EMCA 200) 5,0 5,0 5,0 5,0

Ácido esteárico 0,5 0,5 0,5 0,5

Óxido de Zinco 3,0 3,0 3,0 3,0

Antioxidante (Vulkanox SP) 1,0 1,0 1,0 1,0

MBTS (Vulkacit D/C) 1,5 1,5 1,5 1,1

ZEDC (Vulkacit NZ/EG-C) 2,3 0,6 0,6 0,2

Azufre 2,0 2,0 2,0 2,0


Mejora significativa de la abrasión con el uso de polibutadieno de alto

contenido de cis y también con el uso de SSBR

53

56

60

61

155

81

102

123

48

50

52

54

56

58

60

62

1502 1502/CB 45 1502/CB 24 4525/CB 24

Muestras

Resili

en

cia

, %

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Ab

rasió

n, m

m3

Resiliencia, %

Abrasión DIN, mm3

Obs: ajuste en la cuantidad de aceleradores para obtener tiempos de

vulcanización próximos


Resultados de reometría

Propiedad 1502 1502/CB 45 1502/CB 24 4525/CB 24

ML (dNm) 1,5 2,2 2,6 5,2

MH (dNm) 22,0 23,6 23,9 24,3

ts1 (min) 1,6 1,5 1,6 1,6

t'50 (min) 2,9 3,4 3,5 3,6

t'90 (min) 6,1 6,6 6,2 5,3


Propiedades físicas


Visc. Mooney de la mezcla, MML 53 70 73 95

Módulo a 300% (kgf/cm2) 47 31 34 33

Resistencia a la tensión (kgf/cm2) 64 53 51 88

Elongación a la rotura (%) 356 429 404 594

Dureza (Shore A) 63 62 62 61

Resistencia al desgarro, Kgf/cm 28 24 28 29


Mejora significativa con polibutadieno y SSBR

Resistencia a flexión


Fendilhamento inicial

(ciclos) 450 883 1050 9500

Fendilhamento final

(ciclos) 767 2417 2633 13820

Aplicaciones – Calzados Conclusión

El uso de polibutadieno mejora la

resistencia a la abrasión en suelas,

con mejora significativa con el uso de

polibutadieno de alto contenido de cis

Buna CB 24

El uso de polibutadieno mejora la

resistencia a la flexión

El uso de SSBR en sustitución a

ESBR mejora la resistencia a la

abrasión y a la flexión

Aplicaciones – Cintas transportadoras

Productos complejos de ingeniería

Usadas para el transporte de envases, alimentos, eletroeletrónica, sal, arena

carbón, minerales (hierro, clinker, astillas de madera, etc.)


Pueden ser del tipo plana, trapezoidal

dentada, hecha con tejidos sintéticos,

lonas, poliéster, nylon y/o cables de

acero longitudinales

Deben de ser muy resistente al

desgarro y a la abrasión, tener alta

resistencia a la fatiga, baja resistencia

a la rodadura y baja deformación

Formulaciones similares a las de

bandas de rodamiento

Sugerencia LANXESS

BUNA SL 4518-3, SSBR de bajo

contenido de vinilo y bajo contenido de

estireno y, por lo tanto, baja Tg

BUNA CB 24, con baja Tg y alta

elasticidad

Juntamente con una mezcla de negro

de humo y sílice como carga

Obtención de un producto de baja

resistencia a rodadura y alta

resistencia a la abrasión

Testes en laboratorio comparan

formulaciones con las sugerencias

encima con otras de uso más general


Producto 1712/24/CB 4518/24/CB 1712/24/CBSI 4518/24/CBSI

BUNA SE 1712 96,3 - 96,3 -

BUNA SL 4518-3 - 96,3 - 96,3

BUNA CB 24 30,0 30,0 30,0 30,0

Negro de humo ( N 234) 90,0 90,0 45,0 45,0

Sílice (Zeosil 1165MP) 0 0 45,0 45,0

Silano (Si-69) 0 0 3,6 3,6

Aceite (FLUIBRAX EURO 40) 11,2 11,2 11,2 11,2

Ácido esteárico 1,0 1,0 1,0 1,0

Óxido de Zinco 3,0 3,0 3,0 3,0

Antioxidante (Vulkanox 4020/LG) 2,0 2,0 2,0 2,0

Antioxidante (Vulkanox HS/LG) 2,0 2,0 2,0 2,0

Antilux 654 2,0 2,0 2,0 2,0

DPG(Vulkacit D/C) 0,3 0,3 2,0 2,0

TBBS(Vulkacit NZ/EG-C) 1,3 1,3 1,3 1,3

Azufre 2,0 2,0 2,0 2,0


Las mezclas fueron preparadas en

Banbury de 2 litros y aceleradas en

mezclador abierto después de una

noche de reposo

Las mezclas con negro de humo

fueron preparadas con el ciclo

indicado al lado a una rotación de 60

rpm

Para las mezclas con negro de humo y

sílice hubo un calentamiento hasta

150°C después de la adición de los

componentes a una rotación de 80

rpm. Esta temperatura se mantuvo por

3 minutos antes de la descarga, para

que ocurra la reacción de silanización

Mezclador abierto por 2 minutos

Tiempo Ingredientes

0 Caucho

01:00 min Acido esteário+ AOs+ Oxido de zinco

02:00 min ½ Negro de humo + Aceite

04:00 min ½ Negro de humo

06:00 min Limpieza

~07:00 min Descarga de la mezcla


27

33

37

4153

39

46

38

0

10

20

30

40

50

60

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1712/24/CB 4518/24/CB 1712/24/CBSI 4518/24/CBSI

Resiliencia, %

Abrasión DIN, mm3

Resili

en

cia

, %

Ab

rasió

n, m

m3

Los tiempos de vulcanización con caucho SSBR son más cortos que los tiempos

obtenidos por polimerización en emulsión



Propiedad 1712/24/CB 4518/24/CB 1712/24/CBSI 4518/24/CBSI

ML (dNm) 3,91 4,88 3,33 4,14

MH (dNm) 18,7 20,3 18,1 19,4

ts1 (min) 2,5 1,9 1,2 0,9

t'50 (min) 5,3 3,7 2,6 2,4

t'90 (min) 10,1 6,1 6,3 6,9



Propiedad 1712/24/CB 4518/24/CB 1712/24/CBSI 4518/24/CBSI

Visc. Mooney de la mezcla,

MML 90,2 110,4 108,4 103,9

Módulo a 300% (kgf/cm2) 139 141 175 156

Resistencia a la tensión

(kgf/cm2) 216 192 223 217

Elongación a la rotura (%) 454 395 372 394

Dureza (Shore A)

71 71 66 68

Resistencia al desgarro,

Kgf/cm 38 38 39 42

Más baja tan delta, más baja resistencia a la rodadura y menor la generación de calor

Propiedades dinámicas


0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 65,00 70,00

1712-24-CB

4518-24-CB

1712-24-CBSI

4518-24-CBSI

Temperatura, °C

Ta

n d

elta

Aplicaciones – Cintas transportadoras Conclusión

El uso de BUNA SL 4518-3 juntamente

con BUNA CB 24 en formulaciones

con negro de humo garantiza

excelentes resultados de resistencia a

la abrasión y una baja generación de

calor (baja resistencia a rodadura, baja

histéresis), cualidades muy

importantes en este tipo de artefacto

Con el uso de una mezcla de carbono

y sílice es posible obtener aún una

más baja generación de calor mientras

se mantiene la misma resistencia a la

abrasión

El uso de productos obtenidos por

polimerización en solución permite una

vulcanización más rápida de la mezcla

Aplicaciones – Bandas de rodamiento

Recauche de llantas: actividad que prolonga la vida

útil del neumático, evitando la eliminación prematura,

además de ahorrar energía y recursos naturales para

producir un neumático nuevo

Cada neumático recauchutado ahorra un promedio de

57 litros de petróleo, proporcionando un ahorro de

80% de la energía y materias primas

En Brasil el recauchutado de neumáticos alcanza más

del 70% de la flota de carga

Parte del neumático en

contacto con el suelo

(importante tanto la

producción de

neumáticos nuevos

como la reforma de los

usados)

Sostenibilidad

Efecto del polibutadieno en formulaciones con negro de humo


Propiedad FORM1 FORM2 FORM3

BUNA SE 1712 TE 137,5 82,5 82,5

BUNA CB Nd 40 - 40,0 -

BUNA CB Nd 60 - - 40,0

Negro de humo ( N 339) 80,0 80,0 80,0

Aceite (FLUIBRAX EURO 40) 0,0 15,0 15,0

Ácido esteárico 2,0 2,0 2,0

Óxido de Zinco 5,0 5,0 5,0

Antioxidante (Vulkanox 4020/LG) 1,0 1,0 1,0

Antioxidante (Vulkanox HS/LG) 1,0 1,0 1,0

DPG (Vulkacit D/C) 0,3 0,3 0,3

TBBS (Vulkacit NZ/EG-C) 1,3 1,3 1,3

Azufre 2,0 2,0 2,0





ML (dNm) 2,4 2,5 2,8

MH (dNm) 13,6 15,3 15,6

ts1 (min) 2,5 2,3 2,2

t'50 (min) 5,1 4,2 4,1

t'90 (min) 10,3 7,9 7,9


Módulo a 300% (kgf/cm2) 120 111 118

Resistencia a la tensión (kgf/cm2) 195 169 173

Elongación a la rotura (%) 456 419 409

Dureza (Shore A) 64 64 64

Resistencia al desgarro (kgf/cm) 48 42 46

Menor desgaste con polibutadieno mayor durabilidad


Resiliencia, %

Resistencia a la

abrasión, mm3

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

FORM1 FORM2 FORM3

Formulación

Resili

en

cia

, %

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

Resis

en

cia

a la a

bra

sió

n, m

m3

Reducción de la resistencia a la rodadura con polibutadieno (menor consumo de

combustible)

Analisís en DMTA


0,1

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

0,16

0,17

0,18

0,19

0,2

40 45 50 55 60 65 70 75 80

Temperatura, °C

Ta

n d

elta

FORM1 FORM2 FORM3

mejor

Evaluación de la aderéncia al mojado (peor con polibutadieno)

Analisís en DMTA


0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Temperatura, °C

Ta

n d

elta

FORM1 FORM2 FORM3

mejor

Bandas de rodamiento con sílice como carga


Producto 1712 1712/CB24 1712/CB22

BUNA SE 1712 TE 137,5 96,3 96,3

BUNA CB 24 - 30,0 -

BUNA CB 22 - - 30,0

Negro de humo ( N 234) 5,0 5,0 5,0

Sílice (Zeosil 1165MP) 80,0 80,0 80,0

Silano (Si-69) 6,4 6,4 6,4

Aceite (FLUIBRAX EURO 40) 3,3 15,0 15,0

Ácido esteárico 2,0 2,0 2,0

Óxido de Zinc 3,0 3,0 3,0

Antioxidante (Vulkanox 4020/LG) 2,0 2,0 2,0

Antioxidante (Vulkanox HS/LG) 1,0 1,0 1,0

DPG (Vulkacit D/C) 2,0 2,0 2,0

TBBS (Vulkacit NZ/EG-C) 1,3 1,3 1,3

Azufre 2,0 2,0 2,0




Propiedad 1712 1712/CB24 1712/CB22

ML (dNm) 2,2 2,1 2,3

MH (dNm) 12,8 14,0 14,4

ts1 (min) 2,7 2,5 2,4

t'50 (min) 4,3 4,0 4,1

t'90 (min) 9,2 7,2 7,1

Propiedad 1712 1712/CB24 1712/CB22

Módulo a 300% (kgf/cm2) 128 116 128

Resistencia a la tensión (kgf/cm2) 223 192 212

Elongación a la rotura (%) 421 411 446

Dureza (Shore A) 59 58 59

Resistencia al desgarro (kgf/cm) 44 40 45

De nuevo menor desgaste con polibutadieno mayor durabilidad


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

1712 1712/CB24 1712/CB 22Resiliencia, %

Resistencia a la

abrasión, mm3

Formulación

Resili

en

cia

, %

Resis

en

cia

a la a

bra

sió

n, m

m3

Con sílice también hay una aún mayor reducción de la resistencia a la rodadura con

polibutadieno

Analisís en DMTA


0,090

0,100

0,110

0,120

0,130

0,140

0,150

50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70

1712 1712/CB 24 1712/CB 22 Temperatura, °C

Ta

n d

elta

Evaluación de la aderéncia al mojado (peor con polibutadieno)

Analisís en DMTA


0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0,550

0,600

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10

1712 1712/CB 24 1712/CB 22 Temperatura, °C

Ta

n d

elta

Aplicaciones – Bandas de rodamiento Conclusión

El uso de polibutadieno aumenta la

resistencia a la abrasión

Reduce la resistencia a la rodadura,

proporcionando más bajo consumo de

combustible

Sin embargo, el polibutadieno reduce

la adhesión al mojado, por eso debería

buscar otro caucho (SSBR con alto

contenido de vinilo) para garantizar la

seguridad en la frenada en mojado

Conclusiones generales

BUNA SL 4518-3 (con 18% de estireno combinado y aceite

naftenico): mejora la resistencia a la abrasión

BUNA CB 24/ BUNA CB 22: mejora la resistencia a la abrasión y

aumenta la resiliencia de los artículos de caucho

BUNA CB 24/ BUNA CB 22: reduce el consumo de energía (reduce la

resistencia a la rodadura - tan delta a 60°C) de los compuestos

1

2

3

Muchas Gracias!

mejores propiedades con el uso de buna cb en … · los tiempos de vulcanización con caucho ssbr...

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