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

Transcripción

1 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

2 Resumen Introducción Aplicaciones de BUNA CB en suelas Aplicaciones de BUNA CB en cintas transportadoras Aplicaciones de BUNA CB en bandas de rodamiento

3 Introducción Polibutadieno 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) * * n * Catalisador Microestrutura Nd (1) LXS C 1 C 2 C 3 C 4 * n * n Nd (2) Co (1) Ni (2) Ti (2) Li (1) cis BR [%] vinil BR [%] 0,5 0,5-0,9 1,3-2,5 1,2-2, Tg [ C]

4 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

5 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) Exportaciones por destino (2011) EUA Argentina GB Italia Francia Paraguai Bolivia Chile Millones US$ 65,1 52,6 47,5 36, ,8 235,7 195,3 66% del total Argentina Paraguai EUA Bolivia Angola Francia Colombia España Millones de pares 4,2 4,2 6,4 6,2 4,4 13,8 13,6 11,6 63% del total Colombia 29,4 GB 3,4 Angola 25,5 Australia 3,4 Otros 444,3 Otros 41,9 Total 1.296,2 Total 113,0 Fuente: Abicalçados

6 Aplicaciones Calzados Buscando mejora de abrasión en suelas Producto /CB /CB /CB 24 BUNA SE ,0 50,0 50,0 - BUNA SL ,0 BUNA CB 45-50,0 - - BUNA CB ,0 50,0 Silice (Zeosil 185 GR) PEG ,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

7 Resiliencia, % Abrasión, mm3 Aplicaciones Calzados /CB /CB /CB Resiliencia, % Abrasión DIN, mm3 Muestras Mejora significativa de la abrasión con el uso de polibutadieno de alto contenido de cis y también con el uso de SSBR

8 Aplicaciones Calzados Resultados de reometría Propiedad /CB /CB /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 Obs: ajuste en la cuantidad de aceleradores para obtener tiempos de vulcanización próximos

9 Aplicaciones Calzados Propiedades físicas Propiedad /CB /CB /CB 24 Visc. Mooney de la mezcla, MML Módulo a 300% (kgf/cm 2 ) Resistencia a la tensión (kgf/cm 2 ) Elongación a la rotura (%) Dureza (Shore A) Resistencia al desgarro, Kgf/cm

10 Aplicaciones Calzados Resistencia a flexión Propiedad /CB /CB /CB 24 Fendilhamento inicial (ciclos) Fendilhamento final (ciclos) Mejora significativa con polibutadieno y SSBR

11 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

12 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.)

13 Aplicaciones Cintas transportadoras 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 , 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

14 Aplicaciones Cintas transportadoras Producto 1712/24/CB 4518/24/CB 1712/24/CBSI 4518/24/CBSI BUNA SE ,3-96,3 - BUNA SL ,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 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

15 Aplicaciones Cintas transportadoras 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 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 Mezclador abierto por 2 minutos

16 Aplicaciones Cintas transportadoras Resiliencia, % Abrasión, mm /24/CB 4518/24/CB 1712/24/CBSI 4518/24/CBSI 0 Resiliencia, % Abrasión DIN, mm3

17 Aplicaciones Cintas transportadoras Resultados de reometría 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 Los tiempos de vulcanización con caucho SSBR son más cortos que los tiempos obtenidos por polimerización en emulsión

18 Aplicaciones Cintas transportadoras Propiedades físicas 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/cm 2 ) Resistencia a la tensión (kgf/cm 2 ) Elongación a la rotura (%) Dureza (Shore A) Resistencia al desgarro, Kgf/cm

19 Aplicaciones Cintas transportadoras Tan delta Propiedades dinámicas 0,400 0, CB 0, CB 0, CBSI 0, CBSI 0,150 0,100 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 65,00 70,00 Temperatura, C Más baja tan delta, más baja resistencia a la rodadura y menor la generación de calor

20 Aplicaciones Cintas transportadoras Conclusión El uso de BUNA SL 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

21 Aplicaciones Bandas de rodamiento Parte del neumático en contacto con el suelo (importante tanto la producción de neumáticos nuevos como la reforma de los usados) Sostenibilidad 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

22 Aplicaciones Bandas de rodamiento 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 ,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

23 Aplicaciones Bandas de rodamiento Resultados de reometría Propiedad FORM1 FORM2 FORM3 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 Propiedades físicas Propiedad FORM1 FORM2 FORM3 Módulo a 300% (kgf/cm 2 ) Resistencia a la tensión (kgf/cm 2 ) Elongación a la rotura (%) Dureza (Shore A) Resistencia al desgarro (kgf/cm)

24 Resiliencia, % Resisencia a la abrasión, mm3 Aplicaciones Bandas de rodamiento Menor desgaste con polibutadieno mayor durabilidad 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 FORM1 FORM2 FORM3 Formulación 0,0 Resiliencia, % Resistencia a la abrasión, mm3

25 Aplicaciones Bandas de rodamiento Tan delta Analisís en DMTA Reducción de la resistencia a la rodadura con polibutadieno (menor consumo de combustible) 0,2 0,19 0,18 mejor 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0, Temperatura, C FORM1 FORM2 FORM3

26 Aplicaciones Bandas de rodamiento Tan delta Analisís en DMTA Evaluación de la aderéncia al mojado (peor con polibutadieno) 0,4 0,35 mejor 0,3 0,25 0,2 0,15 0, Temperatura, C FORM1 FORM2 FORM3

27 Aplicaciones Bandas de rodamiento Bandas de rodamiento con sílice como carga Producto /CB /CB22 BUNA SE 1712 TE 137,5 96,3 96,3 BUNA CB 24-30,0 - BUNA CB ,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

28 Aplicaciones Bandas de rodamiento Resultados de reometría Propiedad /CB /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 Propiedades físicas Propiedad /CB /CB22 Módulo a 300% (kgf/cm 2 ) Resistencia a la tensión (kgf/cm 2 ) Elongación a la rotura (%) Dureza (Shore A) Resistencia al desgarro (kgf/cm)

29 Aplicaciones Bandas de rodamiento Resiliencia, % Resisencia a la abrasión, mm3 De nuevo menor desgaste con polibutadieno mayor durabilidad /CB /CB 22 Formulación 0 Resiliencia, % Resistencia a la abrasión, mm3

30 Aplicaciones Bandas de rodamiento Tan delta Analisís en DMTA Con sílice también hay una aún mayor reducción de la resistencia a la rodadura con polibutadieno 0,150 0,140 0,130 0,120 0,110 0,100 0, Temperatura, C /CB /CB 22

31 Aplicaciones Bandas de rodamiento Tan delta Analisís en DMTA Evaluación de la aderéncia al mojado (peor con polibutadieno) 0,600 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0, Temperatura, C /CB /CB 22

32 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

33 Conclusiones generales 1 BUNA CB 24/ BUNA CB 22: mejora la resistencia a la abrasión y aumenta la resiliencia de los artículos de caucho 2 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 3 BUNA SL (con 18% de estireno combinado y aceite naftenico): mejora la resistencia a la abrasión

34 Muchas Gracias!

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