Comprensión de la temperatura de transición vítrea (Tg) para sellos de caucho

 

Bienvenido a nuestra serie técnica de tres-partes sobre el rendimiento del caucho a baja temperatura para aplicaciones de sellado industrial. Esta serie está escrita específicamente para ingenieros de compras, ingenieros de diseño de sellos y profesionales técnicos que trabajan con sistemas de frenado ferroviario, válvulas de control neumáticas y núcleos de válvulas unidos con metal-.

 

 

 

 

 

En los sistemas de frenado, válvulas de control neumáticas y núcleos de válvulas unidos con metal, se espera que los componentes de caucho mantengan un rendimiento de sellado confiable en una amplia gama de condiciones ambientales. La operación en invierno en el norte de Europa puede exponer los elementos de sellado a temperaturas inferiores a -30 grados, lo que hace que el rendimiento a bajas temperaturas sea uno de los criterios de selección de materiales más críticos.

 

Muchos ingenieros se centran en la dureza o la resistencia a la tracción cuando comparan elastómeros. Sin embargo, para aplicaciones de baja-temperatura, indicadores como la temperatura de transición vítrea (Tg), TR10 y la fragilidad a baja temperatura proporcionan información mucho más significativa. Este artículo se centra específicamente en la Tg y su importancia en ingeniería para aplicaciones de sellado.

 

 

El caucho es elástico porque sus cadenas de polímeros pueden moverse libremente. A medida que la temperatura disminuye, el movimiento molecular se ralentiza. Cuando el material alcanza su región de transición vítrea, el caucho pierde gradualmente elasticidad y se vuelve rígido. A medida que las temperaturas continúan bajando, el material puede volverse lo suficientemente frágil como para agrietarse ante el impacto o la deformación.

 

Para los núcleos de válvulas utilizados en sistemas neumáticos ferroviarios, esta pérdida de elasticidad puede reducir directamente la confiabilidad del sellado y aumentar los costos de mantenimiento. Comprender la Tg es el primer paso para predecir este comportamiento.

 

 

La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que el caucho cambia de un estado flexible, similar al caucho-a un estado rígido, similar al vidrio-. Esta es una propiedad fundamental del polímero que describe la transición de nivel molecular-en el material.

 

• La recuperación elástica disminuye significativamente.
• El rendimiento del sellado por compresión se deteriora.
• El movimiento dinámico se vuelve difícil.
• Se reduce la resistencia al agrietamiento.

Material de goma	Tg típica
NBR	-25 grados a -40 grados
HNBR	-30 grados a -45 grados
EPDM	-50 grados a -60 grados
FKM	-10 grados a -20 grados
NBR de baja-temperatura optimizado para TGE	por debajo de -60 grados

 

 

La Tg proporciona información valiosa sobre el comportamiento molecular, pero no debe usarse sola al evaluar el rendimiento del sellado. Si bien Tg indica la región de temperatura donde la rigidez aumenta drásticamente, el rendimiento real del sellado depende de factores adicionales, incluida la capacidad de recuperarse de la deformación.

 

Una Tg más baja generalmente significa que el caucho permanece flexible a temperaturas más frías. Sin embargo, es importante señalar que la formulación de compuestos desempeña un papel más importante que la familia de polímeros por sí sola. Mediante la selección de polímeros, sistemas plastificantes optimizados y una tecnología de curado cuidadosamente controlada, los compuestos premium pueden alcanzar valores de Tg significativamente más bajos que las formulaciones convencionales.

 

 

Al comparar compuestos de caucho para aplicaciones-de baja temperatura, considere preguntar a los proveedores:

• ¿Cuál es el valor de Tg medido del compuesto específico (no solo datos genéricos del polímero)?
• ¿Qué estándar de prueba se utilizó para determinar la Tg (DSC, DMA, etc.)?
• ¿Cómo cambia la Tg después del envejecimiento por calor y la exposición a líquidos?
• ¿Cuál es la correlación entre Tg y el rendimiento de sellado real en su aplicación?

 

 

Muchos ingenieros suponen que el NBR no es adecuado para temperaturas inferiores a -30 grados. En realidad, nuestro equipo de ingeniería ha desarrollado compuestos NBR especializados de baja-temperatura específicamente para aplicaciones ferroviarias exigentes.

Nuestro compuesto NBR premium de baja-temperatura logra:

• Temperatura de transición vítrea (Tg): por debajo de -60 grados
• Excelente resistencia al aceite mantenida
• Unión confiable de caucho-a-metal para aplicaciones de núcleos de válvulas adheridas
• Rendimiento estable mediante ciclos repetidos de-temperatura baja

 

A lo largo de los años, hemos proporcionado más de 1 millón de núcleos de válvula unidos por caucho-metal a nuestros clientes en todo el mundo, sin ningún defecto de unión. Estas características hacen que los productos TGE sean adecuados para sistemas de frenado ferroviario, válvulas neumáticas, equipos de control industrial y otras aplicaciones que requieren un sellado confiable en ambientes fríos.

 

 

La temperatura de transición vítrea (Tg) es una propiedad fundamental del material que describe la transición molecular del comportamiento gomoso al vítreo. Si bien proporciona información básica esencial sobre la flexibilidad a bajas temperaturas-, los ingenieros no deben confiar únicamente en la Tg para seleccionar el material de sellado. En nuestro próximo artículo de esta serie, examinaremos TR10 (retracción de temperatura al 10%), que se correlaciona más directamente con el rendimiento real de recuperación del sellado.

 

 

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