Todos conocemos el hecho de que los artículos de caucho sufren, a lo largo de períodos de tiempo más o menos prolongados, una serie de cambios en sus propiedades que conducen a un deterioro parcial o total del artículo (se excluyen los casos en que hay una acción mecánica directa, se habla en esos casos de abrasión o desgaste).

Este deterioro es conocido con el nombre de envejecimiento del caucho y se manifiesta por cambios de aspecto (color, craqueo de la superficie, etc.) y/o cambios en las propiedades mecánicas (dureza, resistencia a la tracción, módulo, etc.) que pueden hacer que el artículo no sea apto para la función para la cual fue diseñado y se requiera su reemplazo (nos guste o no, hay un paralelo con lo que nos ocurre a las personas con el paso del tiempo).

Tipos de envejecimiento

Una de las primeras preguntas que se nos ocurren al tratar este tema es: ¿qué provoca el envejecimiento del caucho?

No hay una causa única y sí una serie de factores que provocan el deterioro del caucho, y normalmente actúan dos o más de estos factores al mismo tiempo, siendo muy compleja la interrelación entre los mismos:

Calor

Así como la velocidad de las reacciones químicas normalmente aumenta con la temperatura, las reacciones químicas del envejecimiento también lo hacen. En algunos casos la fuente de calor es externa (artículos usados en ambientes a alta temperatura) o interna (artículos sometidos a deformaciones repetidas que generan calor por histéresis).

Oxígeno

Todos hemos comprobado alguna vez que las propiedades de un compuesto de caucho se modifican a lo largo del tiempo (en algunos casos se endurecen, en otros se ablandan) y este fenómeno es particularmente notorio si los cauchos son de tipo diénico (es decir con dobles ligaduras en la cadena principal), como NR, SBR, NBR, BR, etc. Este fenómeno se agudiza si las temperaturas de servicio son elevadas. Algunos se vuelven rígidos y quebradizos (caso del SBR y NBR). En cambio, si lo que predominan son las reacciones de ruptura de las cadenas, el artículo se vuelve blando y hasta pegajoso (NR, IR e IIR). La velocidad de estas reacciones de oxidación aumenta notablemente con la temperatura y esto explica por qué los cauchos citados no pueden usarse por encima de cierta temperatura ya que su envejecimiento sería muy rápido.

Ozono

El ozono (O3) se forma en la atmósfera por acción de descargas eléctricas y/o radiación UV. Si bien el porcentaje de ozono en el aire es muy bajo, su excepcional reactividad hace que su efecto se note a través de la formación de grietas típicas. Estas grietas se propagan en dirección perpendicular a la del esfuerzo de tracción o flexión y se profundizan a medida que progresa el ataque por ozono. Es muy importante saber qué zonas del artículo están sometidas a deformación (estática o dinámica), ya que en dichas zonas se concentrará el ataque del O3 y la misma deformación ayuda a exponer (al crecer las grietas) nuevas zonas susceptible de ser atacadas.

Deformaciones repetidas (fatiga)

Los artículos sometidos a deformaciones repetidas (correas, cintas, neumáticos, etc.) son más proclives que los que se utilizan en forma estática a la aparición de grietas en su superficie. Estas grietas crecen como consecuencia de las deformaciones repetidas y pueden llegar a inutilizar el artículo. Se llama fatiga al envejecimiento de un artículo de caucho sometido a esfuerzos que varían cíclicamente. Esta es una situación típica de artículos tales como correas, cintas transportadoras, neumáticos, soportes de motor, etc. Este tipo de envejecimiento se hace visible por la aparición de grietas, que crecen con el tiempo de uso del producto llegando en el extremo a inutilizarlo. Los dos mecanismos básicos de crecimiento de grietas son:

    • Crecimiento mecánico-oxidativo atribuible a la ruptura mecánica en el extremo de una grieta, la cual está considerablemente exaltada por la presencia de O2.
    • Crecimiento por ozono debido a una ruptura química

Luz

Los artículos expuestos a la luz reciben radiación ultravioleta (UV), que favorece el inicio de reacciones de oxidación. Dado que el negro de humo absorbe gran parte de la radiación UV, los artículos que lo contienen están más protegidos de este efecto.

Agentes químicos

Se presentan dos tipos de situaciones:

  • Los agentes químicos están incorporados al compuesto: por ej. iones de metales pesados como cobre o manganeso, que son catalizadores de las reacciones de oxidación del caucho. Esto se previene minimizando la presencia de metales pesados en las materias primas utilizadas (caucho natural, cargas minerales, pigmentos inorgánicos, etc.).
  • Los agentes químicos, hidrocarburos, ácidos, otras sustancias químicas, están en el medio en el que trabaja el artículo. Según la sustancia puede producirse un hinchamiento y una posterior degradación (hidrocarburos) o un ataque a las cargas minerales.