El caucho bajo la lupa

Determinar la calidad de una muestra de caucho está plagado de dificultades, debido al secreto comercial, procesos de reciclaje primitivos y una falta de pistas visuales fiables. Para ayudar a resolver los problemas de calidad en el sector marítimo, Trelleborg ha desarrollado una prueba para las defensas de caucho utilizadas en los sistemas de protección portuarios.

Cuando Charles Goodyear inventó el proceso de vulcanización en 1839, transformó el caucho, originalmente blando, en un material duro y útil. Hoy, el caucho industrial está tan presente que sus muchas aplicaciones pasan desapercibidas, dice Mishra Kumar, gerente global de apoyo técnico y de mercados para las operaciones marinas de Trelleborg en Trelleborg Offshore & Construction. “El caucho se utiliza en casi todo, desde el iPhone hasta el Airbus A380. Sus usos se encuadran en tres grandes categorías: sellar, amortiguar y proteger”.

Reflejando sus muchas y variadas aplicaciones, los compuestos de caucho se comercializan con una multitud de variantes: cada fabricante tiene sus propias formulaciones. Además de utilizar el caucho natural como materia prima de partida, también se utilizan formas sintéticas derivadas de productos petroquímicos. “Cada tipo de caucho tiene ventajas e inconvenientes, en función de la aplicación”, dice Kumar. Para dotarlo de propiedades específicas para distintas funciones, se añaden otros productos, como rellenos para reforzar el material o darle más volumen, protectores contra el envejecimiento y plastificantes que regulan la dureza del material. Luego está el propio proceso de mezcla, el ciclo de mezcla, la sincronización de cada parte del proceso y las temperaturas utilizadas para mezclar y vulcanizar; todos influyen en la composición final del caucho.

Diseñar un compuesto de caucho muchas veces se considera una ciencia oculta. Muchos fabricantes guardan celosamente sus formulaciones pero Kumar opina que debería haber más transparencia. Para poder desarrollar materiales con mejores características técnicas, hacen falta normas técnicas para poder evaluarlos. Quiere que el caucho se perciba como un material técnico seleccionado por sus prestaciones, características y larga vida y no como un producto genérico con el precio como único criterio. Para cambiar la percepción de los clientes, una solución es desarrollar métodos fiables para determinar la calidad del caucho.

En algunas aplicaciones industriales importantes –de la industria marítima, por ejemplo – la entrada masiva de productores y proveedores ha provocado la aparición de un caucho de baja calidad basado en material reciclado. Kumar explica que los actuales métodos de reciclaje, aunque loables en principio, no son respetuosos con el entorno. “El proceso de reciclaje es agresivo, muy intenso y altamente contaminante”, advierte. Además, no se conservan las propiedades originales del caucho, dando como resultado un material inferior. “Las propiedades únicas del caucho se deben a sus moléculas de cadena larga pero el reciclaje acorta las cadenas moleculares y el material pierde calidad”, dice. Esto a su vez incide negativamente en el rendimiento y duración del componente.

Kumar destaca las dificultades que experimentan los clientes para evaluar la calidad del caucho. La mayoría de los cauchos industriales contienen negro de carbón, un aditivo que ayuda a reforzar el material. También confiere al caucho su color negro, con lo que una inspección visual no es suficiente por sí sola para diferenciar entre un material de buena calidad y otro de calidad inferior. De hecho, definir qué constituye un caucho de calidad es una tarea tradicionalmente plagada de dificultades. Kumar propone una definición para un caucho de mala calidad: una sustancia “que no cumple la función para la que está prevista”.

Para ayudar a dilucidar la cuestión de la calidad del caucho en el sector marítimo, Trelleborg ha desarrollado un régimen de pruebas específicas para las defensas utilizadas en los sistemas de protección portuarios con caucho como uno de sus componentes. Esta prueba, que analiza la consistencia y la composición química del caucho, permite prescindir de las pruebas destructivas del producto para establecer la calidad y el rendimiento del material. Una muestra de tan sólo 50 gramos basta para determinar su rendimiento durante el uso y la vida útil de la defensa.

Antes, habría sido necesario someter estos componentes a pruebas destructivas para determinar su calidad y rendimiento. Por ello, la posibilidad de utilizar una pequeña muestra para calibrar su calidad representa un avance importante para las aplicaciones marinas. Por otra parte, Kumar señala que algunos productores no ofrecen ninguna garantía de que se hayan realizado pruebas de calidad antes de entregar el producto o que el compuesto de caucho cumpla las especificaciones. Esta prueba permite salir de dudas.

En muchas aplicaciones que utilizan soluciones desarrolladas por Trelleborg, el cliente debe asumir que el caucho forma parte de una solución de ingeniería, cree Kumar. Materiales avanzados como el acero tienen especificaciones claramente definidas, dice, y los componentes de caucho utilizados con el acero en los sistemas de protección marinos también deben cumplir normas claramente definidas. El sistema de pruebas de Trelleborg supone un paso importante hacia esta meta. “Se trata de fijar normas y asegurar que se cumplan”, concluye.

Se invierten millones de dólares en la construcción de instalaciones portuarias ultramodernas alrededor del mundo. La función de proteger a los barcos y las instalaciones de atraque corresponde a las defensas, componentes complejos de acero y caucho que absorben el impacto del barco durante el amarre. Aunque existen especificaciones indicadoras del rendimisvento de las defensas relacionadas con la velocidad de impacto y las variaciones de temperatura, no se disponía de pruebas fiables para determinar la calidad del caucho, sin destruir la defensa, hasta que Trelleborg desarrolló su método analítico.

Para este método, basta un pequeño número de muestras que se someten a un análisis químico. Con una muestra de 50 gramos, se utilizan un espectrofotómetro de infrarrojos por transformada de Fourier y un analizador termogravimétrico para identificar la composición del componente de caucho y la proporción entre polímero y relleno.

La prueba demuestra que los parámetros que determinan los mejores compuestos de caucho para aplicaciones en defensas marinas son una relación polímero-relleno superior a 1,2 y una densidad inferior a 1,2. La vida de un compuesto de caucho mal formulado puede ser 10 veces inferior a la de un compuesto de alto rendimiento, con una vida útil cercana a los 60 años. Por eso es fundamental saber la calidad del caucho a la hora de elegir a un proveedor.