Cemento de caucho

Antecedentes

El cemento de caucho es una solución de caucho sin vulcanizar (goma) en un disolvente y se utiliza como adhesivo. Idealmente, está destinado a unir dos piezas de caucho, lo que implica un proceso de cohesión química. Al unir dos piezas de caucho, solo se debe recubrir una superficie con cemento de caucho ya que son del mismo material. Sin embargo, al unir papel, ambas piezas deben cubrirse con cemento de caucho. Cuando el cemento de caucho se seca, solo quedan las partes en contacto con el papel, lo que mantiene las dos piezas juntas. A pesar de esta limitación, el tipo de cemento de caucho doméstico encuentra un amplio uso para aplicaciones como el montaje de fotografías. A diferencia del pegamento blanco, las hojas de papel unidas se pueden separar sin dañar ninguna de las piezas.

Los adhesivos están hechos de productos naturales animales o vegetales o de polímeros sintéticos. Los adhesivos naturales son fáciles de aplicar y en general son solubles en agua. Los adhesivos sintéticos se dividen en cuatro categorías químicas:termoplásticos, termoendurecibles, elastoméricos y combinaciones de los mismos. Los adhesivos termoplásticos, como el alcohol polivinílico y los acrílicos, se pueden volver a ablandar ya que los materiales no se reticulan al curar. Requieren calor o un solvente para crear una unión. Los adhesivos termoendurecibles, que incluyen epoxis, no se pueden calentar ni volver a ablandar después del curado porque se reticulan al curar. Los adhesivos elastoméricos se basan en caucho de isopreno o polímeros sintéticos que combinan elasticidad y tenacidad. La silicona es un ejemplo típico.

Las propiedades del adhesivo, los tipos de materiales a unir y el estado de las superficies determinan el rendimiento de las juntas y la vida útil de la estructura adherida. Los adhesivos deben poder humedecerse y esparcirse adecuadamente en cualquier superficie para lograr el contacto molecular entre los materiales. Los adhesivos se utilizan en una amplia gama de industrias, que incluyen embalaje, construcción, electrónica, transporte, muebles / carpintería y médica.

En 1996, se utilizaron más de 12 mil millones de libras (5,4 mil millones de kg) de adhesivos en los Estados Unidos. Las aplicaciones de construcción tuvieron la participación más alta con un 40%. Esta es también una de las aplicaciones más importantes para el cemento de caucho. Otras aplicaciones incluyen calefacción, aire acondicionado y equipos de automoción. Los fabricantes de cemento de caucho también venden gran parte de su producto a reenvasadores que comercializan el producto con su propio nombre.

Algunos analistas sitúan el mercado global de adhesivos en $ 19,1 mil millones en 1997. El embalaje, la construcción y el mobiliario / carpintería son los tres segmentos más grandes de este mercado global, con más del 65% de los ingresos del mercado.

Historial

Los adhesivos naturales existen desde hace al menos varios miles de años. Las tallas egipcias muestran el pegado de piezas delgadas de chapa a una tabla de madera. Las fibras de la tela antigua se unieron con pasta de harina y la hoja de oro se unió al papel con clara de huevo. Las colas para animales mejoraron durante el siglo XVIII y, un siglo después, se introdujeron los cementos a base de caucho y nitrocelulosa. Durante la década de 1900, se produjeron avances significativos que llevaron al desarrollo de muchos adhesivos sintéticos que reemplazaron a algunos de los adhesivos naturales. Los adhesivos ahora tenían que ser mucho más fuertes y más resistentes a la corrosión.

El caucho natural se deriva de la savia o el látex extraído de la Hevea brasiliensis árbol.

El caucho natural fue descubierto por primera vez por los mayas y los aztecas hace más de 2.500 años y se usaba para hacer zapatos y ropa impermeables. Siglos más tarde, en 1823, el químico escocés Charles Macintosh también investigó la fabricación de textiles impermeables. Experimentó disolviendo caucho en varios productos químicos y tuvo más éxito con la nafta. Con este material hizo una pasta de caucho y la usó para unir dos capas de tela para hacer un impermeable.

Materias primas

El cemento de caucho es un líquido opaco que contiene caucho natural o sintético pulverizado y un disolvente a base de hexano o heptano. Los grados de cemento de caucho pueden contener 70-90% de heptano o hexano y 1-15% de alcohol isopropílico (isopropanol) o alcohol etílico (etanol). El caucho se recibe en forma de grandes bloques o placas, típicamente de 100 lb (45 kg) de tamaño. Miles de galones (litros) de solventes líquidos generalmente se envían por camión cisterna al fabricante.

El caucho natural proviene de la Hevea brasiliensis árbol encontrado originalmente en Brasil. Para hacer caucho sólido, se golpea el árbol y se recolecta el látex en una taza pequeña, donde se coagula en un bulto. Este bulto, junto con el flujo sobrante y otras piezas se recolectan y procesan a alta temperatura. Esto destruye la mayoría de las proteínas y produce un material sólido.

Los cauchos sintéticos incluyen neopreno y látex. Los cauchos sintéticos se fabrican mediante varios procesos químicos. La aplicación determina qué tipos de caucho y disolvente se utilizan.

Diseño

Las propiedades y el rendimiento del cemento de caucho están determinados por el tipo y la cantidad de ingredientes. Por lo general, las formulaciones las determina el laboratorio y luego se entregan a producción.

El proceso de fabricación

El proceso para fabricar cemento de caucho es relativamente sencillo. Después de que el caucho se descompone en pedazos más pequeños, se mezcla con el solvente a base de hexano o heptano y luego se llenan recipientes de varios tamaños con el líquido. La mayoría de los equipos están automatizados.

Mezcla

• 1 Primero, los bloques o losas de caucho se rompen en pedazos más pequeños. Se utilizan molinos de caucho, equipados con dos grandes rodillos. El caucho se puede reducir en grandes mezcladores de alta velocidad equipados con cuchillas afiladas, que pulverizan el caucho en un tamaño similar al aserrín. Los ingredientes solventes se mezclan en tanques, que van desde 40 a 6,000 gal (150 a 22,700 1), equipados con paletas. El caucho se agrega lentamente hasta que el solvente lo humedece y se suspende o se disuelve en la solución.

Embalaje

• 2 Una vez que la solución está completamente mezclada, se introduce en una línea de llenado automatizada, que llena cada recipiente, lo tapa y cierra la tapa. El cemento de caucho se envasa en botellas de 118, 237 y 473 ml (4, 8 y 16 oz) o en recipientes de 946 ml (cuarto de galón) y 3.8 l (galones). Debido a que el cemento de caucho es inflamable, se utilizan equipos a prueba de explosiones. Luego, los contenedores se empaquetan en cajas de cartón y se etiquetan adecuadamente. Para contenedores más grandes (camiones cisterna o tambores), la solución se alimenta por gravedad o se bombea a estos contenedores desde el fondo.

Control de calidad

Las materias primas se suministran de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Se comprueba el contenido de sólidos de cada lote, ya que los grados de mejor calidad contienen un contenido más alto. El porcentaje de contenido de sólidos se obtiene pesando una muestra, evaporando el líquido y luego pesando el sólido restante. Después de mezclar, cada lote también se prueba para determinar su viscosidad, pegajosidad, carga térmica y otras propiedades antes de ser envasado. Se pueden realizar hasta 20 pruebas diferentes. Después del envasado, se revisan los envases para asegurarse de que estén debidamente etiquetados.

Subproductos / Residuos

Debido a los estrictos controles y al equipo automatizado, no se producen residuos. La máquina de llenado está programada para el volumen exacto de cada tamaño de contenedor. Cualquier material sobrante se recicla nuevamente en el proceso. El cemento de caucho se envía con una hoja de datos de seguridad del material (MSDS) que describe los procedimientos de manipulación adecuados, ya que los ingredientes son peligrosos e inflamables. El solvente es un compuesto orgánico volátil y también está sujeto a regulación como contaminante peligroso del aire bajo las Enmiendas de la Ley de Aire Limpio de 1990. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. También ha incluido adhesivos como una de las categorías objetivo que deben cumplir con ciertas Tecnologías Máximas Alcanzables (MACT). Un MACT establece un nivel de control diseñado para proteger la salud pública.

El futuro

Se espera que la demanda de todos los adhesivos en los Estados Unidos alcance más de 15 mil millones de libras (6,8 mil millones de kg) para 2003, una tasa de crecimiento anual del 2.6%. Se espera que el mercado mundial alcance los 26.200 millones de dólares en 2003, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 5,3%. Los adhesivos a base de solventes continuarán siendo reemplazados por adhesivos a base de agua, ya que son más amigables con el medio ambiente.