PROBLEMA: Falla prematura en la operación de ruedas industriales de poliuretano, que generarán impactos económicos por el reemplazo del recubrimiento y por el tiempo de paro en la operación de reemplazo de la rueda.

CAUSA: Múltiples.

DIAGNÓSTICO:  Se puede deber a una mala aplicación del adhesivo metal elastómero o bien una mala selección del prepolímero y curante más adecuados o un mal diseño de la rueda (dimensiones) o parámetros de operación no considerados en el diseño.

SOLUCIÓN: Verificar la correcta aplicación del adhesivo así como realizar un análisis de cargas  y de las condiciones ambientes a los que estará sujeta en operación la rueda.

En la fabricación de ruedas o llantas el elastómero de poliuretano generalmente el elastómero se encuentra adherido a un centro metálico o plástico y si ocurre una separación entre el recubrimiento de poliuretano y el rin una vez que la rueda se pone en operación, una causa común es una mala aplicación del adhesivo, un mal procedimiento de activación del adhesivo previo a la unión con el elastómeros, un sobrecalentamiento de la rueda en operación o por un ataque con humedad o solventes en la línea de unión metal/elastómero.

Por ello es bueno hacer una revisión de los pasos que se debe seguir para una correcta aplicación del adhesivo:

Desengrase el centro metálico con solventes o bien realice una limpieza alcalina.

Dejar secado la pieza metálica solo lo suficiente para evitar la formación de óxido nuevamente.

Realizar un granallado con chorro de arena (el método más recomendado) o abrasión mecánica con cepillo o lija de la pieza para mejorar el perfil de anclaje.

Realizar una segunda limpieza con solvente limpio, después de esto realizar una prueba de adhesión con cinta adhesiva para verificar que no hay material suelto y que el grado de limpieza es suficiente para aplicar el adhesivo.

El adhesivo metal elastómero viene listo para usarse, no requiere dilución, solo en caso de aplicación por spray se puede diluir en proporción 1:1 con solvente especial.

Procede a aplicar una capa delgada (espesor seco entre 0.75 y 1.25 mils) del adhesivo ya sea por inmersión, spray o brocha, lo que se adapte mejor a su operación.

Esperar a la completa evaporación del solvente dejando secar a temperatura ambiente (30 a 60 min) en un área libre de polvo u otro contaminante que pudiera condensarse en la superficie del adhesivo, evitar que se produzcan burbujas en el adhesivo durante el curado, no aplicar adhesivo sobre piezas calientes a más de 82 °C, una vez que se han evaporado los solventes, calentar la pieza imprimada a una temperatura de 121 ° C y mantenerla en esta temperatura por 1.5 a 2 hr para conseguir la activación, este paso es fundamental para asegurar la completa adhesión del poliuretano al centro metálico.

Para piezas de gran tamaño se pueden requerir de 4 a 8 hr de horneo para conseguir la completa activación, se puede mantener la pieza con adhesivo a la temperatura de activación máxima de 121° hasta por 16 hr sin que se vea comprometida la adhesión.

Hay que tener mucho cuidado de evitar el tocar con las manos o que se tenga contacto con otros objetos o superficies contaminadas con desmoldante en la superficie imprimada y activada con adhesivo.

Una vez terminado el curado se puede proceder al vaciado del elastómero de poliuretano y se terminarán de curar de manera conjunta adhesivo y elastómero de acuerdo al ciclo recomendado por el fabricante del elastómero.

Generalmente cuando determinamos que elastómero utilizar para recubrir una rueda la primera consideración es la capacidad de carga y pensamos que un elastómero duro se deformará menos que uno suave lo cual es correcto pero debemos pensar no solo en la dureza sino en el módulo de compresión y las dimensiones de la rueda para calcular la cantidad de deflexión que sufrirá el recubrimiento. Se recomienda una deformación máxima del 5 % para evitar el reventamiento del recubrimiento.

Otra falla es la deformación excesiva del recubrimiento cuando ha estado sujeto a carga estática por algún tiempo y se presenta como aplanamiento en parte de la rueda que ha estado sujeta a carga en reposo , lo cual dificultará su rotación; esta falla es debido a una mala selección del elastómero de poliuretano , ya que para esta aplicación se deberá seleccionar un elastómero que posea valores de compresión set bajos ( reducida deformación por compresión). Otra solución sería utilizar una rueda con mayor diámetro o más ancha para reducir la presión en la superficie del recubrimiento.

Las ruedas en aplicaciones dinámicas están sujetas a ciclos de carga y descarga y cuando esto ocurre las pérdidas de energía se reflejan en forma de calor, produciendo sobrecalentamiento en el recubrimiento. Esta situación deberá entenderse como parte de la selección del elástomero.

La falla por reventamiento se presenta cuando una rueda en operación genera calor por fricción , que producirá un acelerado incremento de temperatura en el interior del elastómero (histéresis) y como este calor no puede ser disipado rápidamente, el material en el centro de la rueda se fundirá , causando un incremento de presión en el recubrimiento al expandirse produciéndose la falla por reventamiento.

Esto suele ocurrir por un exceso de carga sobre la rueda o porque esta se encuentra además sujeta a cargas desiguales.

La solución es cambiar el tipo de elastómero a uno que posea un menor valor de histéresis, o bien incrementar el diámetro o el espesor la rueda y de ser posible modificar los parámetros de operación para evitar o reducir el sobrecalentamiento.

Elastómeros basado en isocianatos del tipo NDI, PPDI Y TODI son los de mayor resistencia ya que poseen mayores módulos de compresión y generan menos calor en operaciones dinámicas por ello se recomiendan en aplicación que requieren trabajar a altas velocidades y soportar cargas elevadas, su desventaja es que suelen ser mucho más caros que los comunes basados en TDI o MDI.

Por ello es muy importante y crítico hacer una evaluación completa del modo de falla de un recubrimiento para entender y hacer frente a las posibles causas que pudieron provocarla, ya que pueden ser causadas en la fase de producción o en la de operación , para proponer el elastómero más adecuado a la aplicación y presupuesto del cliente pero sobretodo se deberá buscar minimizar y prevenir costosas fallas futuras.

Para asesoría del mejor producto para su aplicación no dude en consultar a nuestros asesores de ventas que con gusto lo apoyarán en la mejor selección.