No necesariamente.

La incorporación de una cantidad adecuada de grupos fenilo puede alterar la disposición regular de las cadenas moleculares del caucho de silicona y mejorar su flexibilidad en determinadas condiciones de baja temperatura.

Sin embargo, el rendimiento final a bajas temperaturas también depende de la proporción de fenilo, la estructura del caucho base, las cargas, la dureza, el sistema de vulcanización y las dimensiones de la pieza terminada.

Al seleccionar el material, no debe preguntarse únicamente por el contenido de fenilo. También es necesario confirmar la temperatura mínima, el tiempo de exposición, el tipo de deformación y los medios de contacto.

1. ¿Por qué el caucho de silicona fenílica es adecuado para bajas temperaturas?

El caucho de silicona metilvinílica convencional puede conservar su elasticidad en muchos entornos habituales de baja temperatura.

Sin embargo, cuando la temperatura continúa disminuyendo, el movimiento molecular queda cada vez más limitado. Como resultado, pueden cambiar las siguientes propiedades:

• Dureza

• Recuperación elástica

• Flexibilidad

• Módulo dinámico

• Capacidad de sellado

• Resistencia a la fatiga

La introducción de grupos fenilo altera la disposición regular de las cadenas moleculares. Por esta razón, el caucho de silicona fenílica suele evaluarse para juntas, componentes antivibratorios y conexiones flexibles que requieren mayor flexibilidad a bajas temperaturas.

La información pública de algunos productos indica que determinadas formulaciones especiales de caucho de silicona fenílica pueden utilizarse a temperaturas cercanas o inferiores a −100 °C.

Sin embargo, estos datos corresponden a grados, formulaciones y condiciones de ensayo específicos. No pueden aplicarse a todos los cauchos de silicona fenílica.

2. ¿Por qué un mayor contenido de fenilo no siempre es mejor?

El contenido de fenilo es una variable importante, pero no es el único indicador.

Modificar la proporción de fenilo también puede afectar a:

• Viscosidad del caucho base

• Mezclado y procesabilidad

• Velocidad de vulcanización

• Densidad de reticulación

• Dureza

• Resistencia a la tracción

• Resistencia al desgarro

• Recuperación elástica

• Propiedades de amortiguación

• Compatibilidad con cargas y aditivos

• Resistencia térmica

• Resistencia a la radiación

• Compatibilidad con aceites, combustibles y otros medios

Por lo tanto, la proporción de fenilo debe seleccionarse según las condiciones reales de funcionamiento. No debe buscarse el valor más alto como un objetivo aislado.

3. ¿Qué condiciones deben confirmarse antes de seleccionar el material?

Condiciones de temperatura

Deben distinguirse claramente:

• Temperatura mínima de arranque

• Temperatura continua de trabajo

• Pico de baja temperatura de corta duración

• Duración de la exposición al frío

• Ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento

• Velocidad de calentamiento y enfriamiento

La temperatura de transición vítrea, la temperatura de fragilidad y la temperatura mínima de servicio no son lo mismo y no deben utilizarse como valores equivalentes.

Tipo de esfuerzo mecánico

Los diferentes componentes requieren indicadores de rendimiento distintos.

Juntas y anillos de sellado:

• Recuperación elástica a baja temperatura

• Deformación permanente por compresión

• Cambio de dureza

• Mantenimiento de la presión de contacto

• Fugas después de los ciclos térmicos

Componentes antivibratorios:

• Módulo dinámico

• Coeficiente de amortiguación

• Recuperación elástica

• Vida útil frente a fatiga

• Respuesta a las vibraciones a diferentes temperaturas

Mangueras y membranas:

• Flexión a baja temperatura

• Resistencia a la fatiga

• Resistencia al agrietamiento

• Integridad después de deformaciones repetidas

Medios de contacto

Debe confirmarse si el material estará en contacto con:

• Aire

• Humedad

• Aceite lubricante

• Aceite hidráulico

• Combustible

• Disolventes

• Refrigerantes

• Otros productos químicos

Un buen rendimiento a baja temperatura no significa que el caucho de silicona fenílica sea compatible con todos los aceites, combustibles o disolventes.

Cuando la pieza esté expuesta a un medio, deben evaluarse el cambio de volumen, la dureza, la resistencia a la tracción y la capacidad de sellado bajo la temperatura y el tiempo reales de funcionamiento.

Método de procesamiento

También debe definirse el tipo de material y el proceso de moldeo:

• Caucho de silicona sólido

• Caucho de silicona líquida

• Otros sistemas especiales de moldeo

• Moldeo por compresión

• Extrusión

• Moldeo por inyección

Cada proceso impone requisitos diferentes sobre la viscosidad del caucho base, la fluidez, la dispersión de las cargas, la velocidad de vulcanización y el diseño del molde.

4. ¿Qué materiales pueden considerarse?

Caucho de silicona fenílica

Debe evaluarse prioritariamente cuando la aplicación requiera:

• Flexibilidad en frío extremo

• Sellado a baja temperatura

• Amortiguación de vibraciones

• Conexiones flexibles

• Ciclos en un amplio intervalo de temperaturas

• Deformación repetida a baja temperatura

La temperatura mínima de servicio debe confirmarse utilizando la formulación real y la pieza vulcanizada.

Caucho de silicona convencional

Si la temperatura mínima de trabajo no es especialmente extrema, el caucho de silicona metilvinílica convencional puede satisfacer los requisitos.

En este caso, la incorporación de una estructura fenílica puede aumentar innecesariamente los costes del material, procesamiento y validación.

Primero debe verificarse si el caucho de silicona convencional cumple las condiciones reales. Después puede decidirse si es necesario cambiar a un caucho de silicona fenílica.

Caucho de fluorosilicona

Cuando el funcionamiento a baja temperatura también implica contacto con combustibles, aceites o determinados productos químicos, puede considerarse el caucho de fluorosilicona.

Sin embargo, deben evaluarse conjuntamente:

• Flexibilidad a baja temperatura

• Cambio de dureza

• Resistencia a la tracción y al desgarro

• Deformación permanente por compresión

• Compatibilidad con combustibles y aceites

• Capacidad de sellado después de los ciclos térmicos

No debe asumirse que un material es adecuado para cualquier condición extrema solo porque su nombre incluya “fluoro” o “fenilo”.

5. Errores habituales de selección

Utilizar la temperatura de transición vítrea como temperatura mínima continua de servicio

La temperatura de transición vítrea describe un cambio en la movilidad molecular, pero no equivale automáticamente a la temperatura mínima de servicio de una pieza sometida a cargas y deformaciones reales.

La temperatura mínima de uso también depende de la carga, el tipo de deformación, la duración, las dimensiones de la pieza, el método de ensayo y los criterios de fallo.

Comparar únicamente los datos del caucho base

El caucho base es solo uno de los componentes de la formulación.

Las cargas, los aditivos, el agente de vulcanización, la temperatura y el tiempo de vulcanización, así como el poscurado, pueden modificar las propiedades finales.

La decisión debe basarse en pruebas realizadas sobre la pieza vulcanizada.

Evaluar únicamente la flexión a baja temperatura

Que un material pueda doblarse a baja temperatura no significa que pueda recuperarse rápidamente después de la compresión y mantener el sellado.

Las juntas también deben someterse a pruebas de:

• Deformación permanente por compresión a baja temperatura

• Velocidad de recuperación

• Presión de contacto

• Tasa de fuga

• Estado del sellado después de los ciclos térmicos

Ignorar las cargas, el sistema de vulcanización y el poscurado

El tipo, la cantidad y la dispersión de las cargas, junto con el sistema de vulcanización y las condiciones de poscurado, pueden afectar considerablemente la flexibilidad a baja temperatura y las propiedades mecánicas.

Utilizar resultados de resistencia a aceites a temperatura ambiente para predecir otras temperaturas

Que un material no presente cambios importantes después del contacto con aceite a temperatura ambiente no significa que mantenga el mismo rendimiento a −80 °C o a temperaturas elevadas.

Las pruebas de compatibilidad deben reproducir la temperatura, el tiempo de exposición y la carga mecánica reales.

6. Procedimiento recomendado de selección

Paso 1: definir las condiciones reales

Confirmar:

• Temperatura mínima

• Temperatura continua de trabajo

• Duración de la exposición al frío

• Condiciones de los ciclos térmicos

• Tipo de esfuerzo

• Medio de contacto

• Dimensiones y geometría de la pieza

Paso 2: seleccionar las familias de materiales

Comparar según la aplicación:

• Caucho de silicona convencional

• Caucho de silicona fenílica

• Caucho de fluorosilicona

• Otros elastómeros especiales

Paso 3: preparar muestras con la formulación real

Las muestras deben representar el producto final e incluir:

• Caucho base real

• Cargas reales

• Aditivos reales

• Sistema de vulcanización previsto

• Condiciones reales de moldeo y poscurado

Paso 4: evaluar las piezas vulcanizadas

Se recomienda comprobar:

• Recuperación a baja temperatura

• Cambio de dureza

• Deformación permanente por compresión

• Flexión a baja temperatura

• Resistencia a la fatiga

• Módulo dinámico

• Comportamiento de amortiguación

• Compatibilidad con los medios

• Rendimiento después de los ciclos térmicos

• Capacidad real de sellado o amortiguación

Paso 5: definir el material y el proceso

Solo después de que la pieza vulcanizada supere las pruebas deben definirse:

• Grado de caucho base

• Intervalo de contenido de fenilo

• Sistema de cargas

• Sistema de vulcanización

• Proceso de moldeo

• Condiciones de poscurado

7. ¿Qué materiales puede ofrecer IOTA?

Como proveedor de soluciones integrales de silicona, IOTA SILICONE OIL (Anhui) CO., LTD. puede ayudar en la selección de:

• Caucho base de silicona fenílica

• Caucho de silicona fenílica

• Sílice pirogénica

• Sílice con tratamiento superficial

• Aditivos funcionales de silicona

El grado concreto debe determinarse después de definir las condiciones de funcionamiento y completar las pruebas con la formulación y la pieza reales.

8. Preguntas frecuentes

¿El caucho de silicona fenílica siempre resiste mejor las bajas temperaturas que el caucho de silicona convencional?

No necesariamente.

Ofrece ventajas en determinadas aplicaciones de frío extremo, pero el rendimiento final depende de la proporción de fenilo, la formulación, las condiciones de vulcanización y el estado de la pieza terminada.

¿Un mayor contenido de fenilo siempre mejora el rendimiento a baja temperatura?

No.

El contenido de fenilo también afecta al procesamiento, las propiedades mecánicas, la amortiguación y el comportamiento de vulcanización. Estas propiedades deben equilibrarse conjuntamente.

¿La temperatura de transición vítrea equivale a la temperatura mínima de servicio?

No.

La temperatura mínima de servicio también depende de la carga, el tipo de deformación, la duración, el método de ensayo y los criterios de fallo.

¿Cuáles son los indicadores más importantes para las juntas utilizadas en frío extremo?

Deben evaluarse conjuntamente:

• Recuperación a baja temperatura

• Deformación permanente por compresión

• Cambio de dureza

• Compatibilidad con el medio

• Capacidad de sellado después de los ciclos térmicos

¿El caucho de silicona fenílica resiste todos los aceites lubricantes y combustibles?

No debe suponerse.

Cuando existe contacto con aceites o combustibles, deben comprobarse el cambio de volumen, la variación de dureza, la conservación de las propiedades mecánicas y el sellado real.

¿Los datos del caucho base son suficientes para determinar el rendimiento final?

No.

Las cargas, los aditivos, el sistema de vulcanización, el poscurado y el proceso de moldeo influyen en las propiedades finales del producto vulcanizado.

El contenido de fenilo es solo una variable dentro del diseño de la formulación. Una selección fiable para frío extremo debe basarse en la formulación completa, las pruebas de la pieza vulcanizada y las condiciones reales de servicio.