NOMBRES COMERCIALES DE ALGUNOS POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS

ABREVIATURA POLÍMERO NOMBRES COMERCIALES

BR Caucho polibutadieno Solprene, Ameripol BR, Budene, Buna CB

CR Caucho cloropreno Neoprene, Baypren

IR Caucho de poliisopreno Natsyn, Nipol IR, Carifex IR, Shell Isoprene Rubber

NBR Caucho nitrilo Chemigun, Paracril, Perbunam

SBR Caucho de estireno –

butadieno Cariflex, Humex, Europrene, Buna, Hüls

NR Caucho natural Caucho natural

EU Caucho de poliuretano éter Adiprene, Vibrathane, Pellethane

AU Caucho de poliuretano

poliéster Repan, Baytec, Desmopan

IIR Caucho butilo Exxon butyl,Polysar butyl

58

1.5 Materiales híbridos

para el diseño

59 Los materiales híbridos son una combinación de dos o más materiales que están unidos de forma tal, que puedan ofrecer atributos que un solo material no ofrecería por sí solo. Los ingredientes para diseñar un material híbrido son los componentes, que son los materiales seleccionados para ser combinados. La configuración, que es la forma y la conectividad de los componentes. El volumen relativo, que es la fracción de volumen de cada componente y finalmente la escala, que es la longitud de la unidad estructural. Estos ingredientes son las variables que permiten la creación de “nuevos” materiales con un perfil de propiedades específicas. En la figura 7 se observan los posibles materiales que se utilizan para diseñar un material híbrido.

Figura 7: Materiales utilizados en el proceso de diseño de materiales híbridos (Ashby, 2005)

El objetivo de los materiales híbridos es obtener una serie de propiedades que respondan a unos requerimientos de diseño. Por esa razón, para realizar una comparación entre un híbrido y un material monolítico, se debe pensar en el híbrido como un material en sí mismo, el cual tiene sus propios atributos como densidad, resistencia, rigidez, entre otros (Ashby, 2005).

HÍBRIDOS VIDRIOS CERÁMICOS METALES POLÍMEROS ELASTÓMEROS

60

Diseño de materiales híbridos

Las propiedades de los materiales de ingeniería pueden ser mapeados, mostrando los rangos de comportamiento técnico que ellos ofrecen. Estos mapas revelan que hay unos espacios vacíos: algunas áreas de propiedades son ocupadas y otras no. Estos espacios en algunas ocasiones se pueden ocupar combinando dos o más materiales existentes con el fin de permitir la superposición de sus propiedades y así crear un híbrido. En la figura 8 se muestra un esquema de propiedades denominadas P1 y P2 como ejes. Dentro de ese campo se identifican dos tipos de materiales M1 y M2 y algunas áreas vacías. Dependiendo de la forma de los materiales y cómo se combinen, se pueden generar cuatro posibles escenarios para el diseño de materiales híbridos.

Figura 8: Posibilidades de hibridación (Ashby, 2005)

El Escenario (A) se denomina como “Lo mejor de ambos”, esto quiere decir que para crear híbridos, lo ideal es tomar las mejores propiedades de ambos componentes. Lo más común es que la mayoría de las propiedades de un material sean combinadas con las propiedades superficiales de otro material. Un ejemplo de esto es el acero recubierto con Zinc. Es un material que tiene la resistencia y la tenacidad del acero con la resistencia a la corrosión del Zinc. La cerámica esmaltada por ejemplo aprovecha la formabilidad y el bajo costo de la arcilla con la impermeabilidad y durabilidad del vidrio.

El escenario (B) se denomina como “La regla de mezclas”, esto quiere decir que cuando la mayoría de las propiedades son combinadas en un híbrido como en una estructura compuesta, lo mejor que se puede obtener es el promedio aritmético de las propiedades de todos los componentes (peso/fracción de volumen). Un ejemplo de esto son los compuestos con fibras unidireccionales. El escenario (C) se denomina como “El vínculo más débil predomina”, esto quiere decir que en ocasiones existe una solución intermedia. Un ejemplo de esto es la rigidez que se puede obtener en materiales compuestos particulados, la cual es inferior a la rigidez que se adquiere por medio de la regla de mezclas. Aunque las propiedades son menores, todavía pueden ser útiles. El escenario (D) se denomina como “Lo peor de ambos”, esto quiere decir que es un híbrido diseñado para fallar ( Ashby & Bréchet, 2003).

61

Esquemas de diseño de los materiales híbridos

Los materiales híbridos se distinguen por su configuración, la cual se puede encontrar en cinco posibles esquemas de diseño propuestas por Ashby y Bréchet ( Ashby & Bréchet, 2003) las cuales son: Compuestos, sándwiches, enrejados, segmentos y laminados. Bajo experimentaciones realizadas en esta investigación se sugiere un esquema de diseño adicional denominado como mezclas por fases.

Estructura de compuestos: Híbridos tipo 1: Un material compuesto es un sistema de materiales formado por dos o más fases físicas distintas, cuya combinación produce propiedades conjuntas que son diferentes a las de sus constituyentes. La importancia tecnológica y comercial de los materiales compuestos se debe a que sus propiedades no solamente son diferentes de sus componentes sino que frecuentemente son superiores. Un material compuesto consiste en dos fases: una primaria presentada como matriz, dentro de la cual se incorpora la segunda fase, un agente reforzante. La fase refuerzo puede ser en forma de fibras, partículas u otras. Las fases son generalmente insolubles una en otra, pero debe existir una fuerte adhesión entre sus interfaces. La fase matriz y la fase refuerzo pueden ser cualquiera de los tres tipos de materiales básicos: cerámicos, polímeros o metales (Groover, 1997). En la tabla 31 se observan los esquemas de los