Cauchos de silicona: un mercado aún por explorar

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El caucho de silicona es un material versátil y aún con un amplio potencial por descubrir en América Latina. Este artículo explora las propiedades generales y los últimos desarrollos en tecnologías de procesamiento.

Los cauchos de silicona son elastómeros termoestables cuya cadena principal está compuesta de átomos de silicio y de oxígeno, a la cual se enlazan grupos laterales metílicos o vinílicos. Dentro de la familia de los elastómeros termoestables, estos cauchos son los materiales más abundantes y variados, y se caracterizan particularmente por la estabilidad de sus propiedades mecánicas en un amplio rango de temperaturas. Por otra parte, estos materiales se distinguen por su carácter hidrofóbico, una consecuencia de la presencia de grupos metílicos en su estructura química.

Los cauchos de silicona se utilizan en la fabricación de productos de alta precisión dimensional tales como sellos, membranas y conectores electrónicos; en juguetes y productos para bebés que requieren un acabado superficial suave; en numerosas aplicaciones médicas; así como en utensilios de cocina (moldes de horneado o espátulas).

En muchas aplicaciones, los cauchos de silicona se combinan con otros materiales plásticos a través de procesos de sobre-moldeo. Un caso típico es el sobre-moldeo de éstos sobre piezas de poliamida. La transformación y fabricación de productos terminados con cauchos de silicona se realiza comúnmente por inyección de caucho de silicona líquida. Debido a su naturaleza termoestable, la inyección de este material requiere un premezclado distributivo intenso, así como bajas temperaturas antes del llenado de la cavidad del molde caliente, donde el entrecruzamiento (o vulcanización) tiene lugar.

Los cauchos de silicona exhiben un conjunto de propiedades que los destacan sobre el resto de elastómeros. Por ejemplo, son altamente bio-compatibles y han demostrado una mayor compatibilidad con tejidos humanos y fluidos corporales que otros tipos de elastómeros. Además son resistentes al crecimiento microbiano y no son agentes promotores de corrosión.

Por otra parte, son inodoros y no presentan un sabor particular, lo que permite su certificación de grado alimenticio, el cual está atado a estrictas regulaciones por parte de la FDA. Adicionalmente se pueden esterilizar a través de una amplia variedad de métodos, tales como la aplicación de vapor en autoclave, el tratamiento con óxido de etileno o la radiación con rayos gamma.

En términos de durabilidad, estos materiales se caracterizan por su resistencia a altas temperaturas, razón por la cual pueden ser utilizados en autopartes dentro del compartimiento del motor. Se destacan además por sus propiedades de retardación a la llama. En estrecha relación con su estructura química, exhiben estabilidad química frente al agua, el oxígeno y diversas soluciones ácidas y alcalinas.

En cuanto a propiedades mecánicas, los cauchos de silicona exhiben niveles de elongación, resistencia a la tracción y a la cizalladura, comparables con otros elastómeros, así como un amplio rango de durezas: entre 5 y 80 Shore A. Son buenos aislantes eléctricos, lo que en combinación con su estabilidad térmica los convierte en un material idóneo para aplicaciones electrónicas. Gracias a su carácter amorfo son naturalmente transparentes, lo que facilita su pigmentación y, por ende, la personalización del producto final en términos de color.

Innovando en inyección

Los cauchos de silicona se pueden transformar por medio de un gran número de operaciones, sin embargo, una de las más utilizadas es la inyección. En ese campo, las innovaciones son frecuentes y los equipamientos de inyección mejoran continuamente.

La compañía Elmet Elastomere Produktions und Dienstleistungs GmbH, con sede en Oftering (Austria), ha desarrollado recientemente un sistema de dosificación de aditivos para la inyección de cauchos de silicona líquida para aplicaciones médicas. Dicho sistema de dosificación posee un medidor de flujo de alta resolución, así como un sistema de registro de datos reales de dosificación de aditivos y colorantes.

Elmet lanzó al mercado un sistema de dosificación multi-componente regulable de alta precisión, que cumple con todas las exigencias del sector médico y que mejorará considerablemente la aplicación de aditivos y colorantes durante el proceso de inyección de cauchos de silicona líquida. El componente central de este nuevo sistema de dosificación es un medidor de flujo de alta resolución. Integrado en un circuito cerrado de control de dosificación, este medidor es capaz de determinar el cambio de flujo volumétrico necesario con una precisión de 640.000 incrementos por litro. La interfaz con el usuario se realiza a través de una pantalla táctil donde se introducen los parámetros de dosificación, que constituyen los valores de referencia para el sistema de regulación. Al mismo tiempo, el sistema de adquisición de datos genera la documentación requerida para la comercialización de productos con aplicación en medicina. Dichos datos se pueden exportar vía USB, LAN o WLAN.

En el caso de aditivos funcionales incoloros, entre los cuales se encuentran ciertos agentes activos, el sistema es especialmente ventajoso gracias al preciso control de la dosificación. Las desviaciones en la dosificación que no son ópticamente perceptibles, por causa de desgaste, filtros atascados o cambios en la viscosidad del lote de aditivo, pueden causar incrementos significativos de los costos de producción así como efectos adversos en la salud del usuario final. El sistema de Elmet permite mantener con exactitud los niveles de dosificación definidos por el operario. Cuando el sistema de control no puede conservar los niveles de dosificación dentro de las tolerancias establecidas, éste detiene el proceso de producción con el fin de permitir la intervención del operario y, de esta manera, reducir pérdidas de material y disminuir los sobrecostos asociados.

Microinyección de cauchos de silicona

La compañía Wittmann Battenfeld ha incursionado en el campo de la inyección de cauchos de silicona líquida, particularmente en micro-inyección. Con sus líneas de prensas eléctricas EcoPower y MicroPower, la compañía austriaca se ha posicionado en los últimos años en el sector de procesamiento de siliconas con aplicaciones médicas.

Prueba de ello es la fabricación de lentillas con un caucho de silicona líquida a dos componentes de Momentive (Leverkusen), utilizando un molde de Awetis (Laudenbach) montado en una prensa MicroPower 15/10. Una bomba de EMT Dosiertechnik (Werdohl) garantiza la dosificación del material. El sistema es en conjunto una unidad de fabricación en ambiente estéril sobre disco rotatorio, con equipamiento de remoción y procesamiento de imágenes para control de calidad. Adicionalmente, el sistema se puede equipar con un módulo de ambiente estéril, que ofrece una línea de aire limpio clase 6 según la norma ISO 14644-1.

Materias primas más eficientes

Las innovaciones en términos de materiales también son frecuentes en el mercado de cauchos de silicona. Por ejemplo, Momentive Performance Materials Inc. ha introducido recientemente el caucho de silicona Silopren RSH (auto-cicatrización reducida, por sus iniciales en inglés) a su extensa línea de productos Silopren. La serie RSH disminuye el taponamiento de las válvulas de dosificación y, en tal contexto, es un material adecuado para las aplicaciones de dosificación en la industria de alimentos, medicina y artículos para bebés, de acuerdo con su fabricante.

Bajo ciertas condiciones, las válvulas ranuradas de dosificación fabricadas en silicona se pueden adherir o taponar debido al efecto de auto-cicatrización. En equipos de medicina, tales como sistemas de infusión sin aguja, existe el riesgo de disminución del flujo de dosificación a causa del taponamiento de la válvula. Por esta razón, las construcciones ranuradas en aplicaciones alimenticias o médicas representan un desafío de diseño, que a menudo es solventado con recubrimientos anti-adherentes o, simplemente, definiendo reglas especiales para el manejo y almacenamiento de las válvulas de dosificación. Esto no sólo aumenta los costos del fabricante, sino que aumenta el peligro de contaminación de los líquidos a dosificar.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código tp3102_LSR.

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