Técnicas de análisis aplicadas para la caracterización de las propiedades de los Polímeros utilizados en procesos siderúrgicos
Gisela Mujalli y Wilian Barrios.
Instituto de Investigaciones Metalúrgicas y de Materiales/SIDOR, Puerto Ordaz, Venezuela.
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Los polímeros se definen como macromoléculas compuestas por una o varias unidades químicas (monómeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena. La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un polímero, por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite x veces a lo largo de toda la cadena:
Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-……
Los polímeros son ampliamente utilizados en diversas aplicaciones en las industrias en general, siendo su calidad importante en el desempeño de los equipos y procesos. En nuestra empresa siderúrgica, SIDOR, se utilizan mayormente polímeros de gomas llamados elastómeros, y son aplicados como sellos de cilindros de apoyo de los laminadores, como sellos los rodillos de los procesos de colada continua, en recubrimiento de rodillos exprimidores, inductivos y conductores de las Líneas de Decapado, Líneas de Limpieza Electrolítica, líneas de Estañado y Cromado Electrolitico.
Para cada condición de aplicación los polimeros debe cumplir con determinadas propiedades que están establecidas en sus especificaciones técnicas las cuales son verificadas a través de los ensayos de laboratorio donde se evaluan, composición, compatibilidad, cambios dimensionales, fatiga mecánica, cristalización, envejecimiento y degradación.
Los tipos de polímeros mas utilizados en la industria siderurgica son: Poliuretano, Poliestireno, Polibutadieno (SBR,BR NR), Caucho Nitrilos (NBR), Etileno-Propilemo-Dieno (EPDM), Poliacrilico (Hypalon), Fluoroelastómero, Fluorosilicona, Silicona y Perfluorelastómero (KALREZ)
Entre los aditivos presente en la formulación del polímerose encuentran: Agente de vulcanización como azufre, oxido de zinc o peróxidos, carga reforzante como negro de humo o sílice, cargas inertes o de relleno, plastificante tipo ester, antioxidantes y antiozonantes
En general los polímeros presentan propiedades térmicas mas pobres en relación a otros materiales como vídrio, cerámicas, metales entre otros. Las propiedades térmicas de los polímeros pueden ser determinadas por diferentes técnicas entre las cuales pueden citarse: El análisis por Calorimetria Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA).
La identificación de la estructura de los monómeros constituyentes del polímero se realiza a través de los análisis por las técnicas de infrarrojo FTIR . La morfología, imágenes topográficas, composición y distribución química de elementos se lleva a cabo a través de la Técnica de Microscopía Electrónica de Barrido, MEB, con electrones retrosispersados, EDX.
Entre los ensayos físicos que están a la mano de los operadores en Planta está la Dureza que se mide a los polímeros de goma o elastómeros, como criterios de aceptación contemplan una variación no mayor a ±10 puntos de dureza Shore A. Cuando la goma del rodillo se envejece y cristaliza aumenta su dureza significativamente.
Otros ensayos aplicados a los polímeros están la resistencia a la tracción, la deformación remanente y resistencia a fluidos o solventes indicados por el factor de hinchamiento volumétrico. Estableciendo criterios de aceptación que contemplan una variación no mayor al ±20% de las propiedades tensiles
Las técnicas de ensayos mas relevantes aplicadas para la caracterización de las propiedades de los polímeros utilizados en los procesos siderúrgicos se ilustran en la figura 1.
Referencias:
[1] ASTM-INTERNATIONAL Standard test methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic
Elastomers-Tension, vol. 9 D 412, Rubber,2006.
[2] ASTMINTERNATIONAL ASTM D2000 Standard Classification System for Rubber Products
in Automotive Applications vol. 9. Annual Book of ASTM Standards, West Conshohocken
2005.
3] https://www.netzsch-thermal-analysis.com/es/materiales-aplicaciones/polimeros/
Figura 1. Técnicas de ensayos mas relevantes aplicadas para la caracterización de las propiedades de los polímeros
