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HULES

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Elastómeros

Las piezas que comúnmente denominamos como de hule en realidad están compuestas por elastómeros, los cuales son una sustancia polimérica y existen diferentes tipos dependiendo de su composición y origen. Los hay de origen natural, como el caucho natural, otros obtenidos del petróleo, y otros obtenidos sintéticamente. Pero en general poseen la cualidad de elasticidad, que es la habilidad de recobrar la forma después de una deformación. Los elastómeros son el material base para los productos de goma, naturales o sintéticas, para mucho adhesivos y piezas técnicas. Los diferentes tipos producidos nacionalmente se detallarán a continuación, y son producidos básicamente por Hulera Costarricense, y su principal proveedor es Guatemala, aunque de ser necesario también se importa material de México y Colombia. De acuerdo a dicha compañía en el país no se produce el volumen suficiente de desperdicio de dicho material como para que estos desechos sean exportados para su reciclaje o regeneración, ya que en toda Centroamérica este proceso no es posible, las plantas regeneradoras más cercanas se encuentran en Colombia y México. Lo que si se hace es moler los desechos de producción que no sean de alta dureza, para producir un molinazo, que es reutilizado en la producción normal. Otra empresa que reutiliza desperdicios es Colibrí, la cual recolecta los desperdicios de las reencauchadoras para reutilizarlos en su producción de botas de hule.

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1 Información suministrada por Hullera Costarricense

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Recolección del látex

Para recoger el látex de las plantaciones, se practica un corte diagonal en ángulo hacia abajo en la corteza del árbol. El corte tiene una extensión de un tercio o de la mitad de la circunferencia del tronco. El látex exuda desde el corte y se recoge en un recipiente. La cantidad de látex que se extrae de cada corte suele ser de unos 30 ml. Después se arranca un trozo de corteza de la base del tronco para volver a tapar el corte, normalmente al día siguiente. Cuando los cortes llegan hasta el suelo, se deja que la corteza se renueve antes de practicar nuevos cortes. Se plantan unos 250 árboles por hectárea, y la cosecha anual de caucho bruto en seco suele ser de unos 450 kg por hectárea. En árboles

de alto rendimiento la producción anual puede llegar a 2.225 kg por hectárea, y se ha conseguido desarrollar ejemplares experimentales que alcanzan los 3.335 kg por hectárea. El látex extraído se tamiza, se diluye en agua y se trata con ácido para que las partículas en suspensión del caucho en el látex se aglutinen. Se prensa con unos rodillos para darle forma de capas de caucho de un espesor de 0,6 cm, y se seca al aire o con humo para su distribución.

Origen histórico

Algunas propiedades y usos del caucho ya eran conocidas por los indígenas del continente americano mucho antes de que, en 1492, los viajes de Colón llevaran el caucho a Europa. Los indios peruanos lo llamaban cauchuc, 'impermeable', de ahí su nombre. Durante muchos años, los españoles intentaron imitar los productos resistentes al agua de los nativos (calzados, abrigos y capas) sin éxito. El caucho fue en Europa una mera curiosidad de museo durante los dos siglos posteriores.

En 1731, el gobierno francés envió en una expedición geográfica a América del Sur, al geógrafo matemático Charles Marie de La Contamine. En el año 1736, hizo llegar a Francia varios rollos de caucho crudo junto con una descripción de los productos que fabricaban con ello las tribus del valle del Amazonas. Esto reavivó el interés científico

Figura 8. Extracción Látex

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por el caucho y sus propiedades. En 1770, el químico británico Joseph Priestley descubrió que frotando con caucho se borraban las marcas y trazos hechos con lápices, y de ahí surgió su nombre en inglés, rubber. La primera aplicación comercial del caucho la inició en 1791 el fabricante inglés Samuel Peal, que patentó un método para impermeabilizar tejidos, tratándolos con caucho disuelto en trementina. Charles Macintosh, químico e inventor británico, fundó en 1823 una fábrica en Glasgow para manufacturar tejidos impermeables y ropa para la lluvia, que lleva desde entonces su nombre.

Figura 8.1 Globo de látex

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Caucho Natural (polilsopreno)

El caucho es un polímero obtenido de una emulsión lechosa de la savia de varias plantas. A menudo es vulcanizado, proceso en el cual se calienta y añade azufre, para mejorar su resistencia y elasticidad. Entre sus principales características están su impermeabilidad y su propiedad aislante de la temperatura y la electricidad, es resistente a ácidos y sustancias alcalinas. Su debilidad es que se disuelve fácilmente con petrolatos, bencenos y algunos hidrocarburos o aceites. Aunque es aislante de temperatura no resiste las altas o las bajas temperaturas.

En estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex de plantas productoras de caucho. Una de estas plantas es el árbol de la especie Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. Otra planta productora de caucho es el árbol del hule, Castilloa elástica, originario de México (de ahí el nombre de hule), muy utilizado desde la época prehispánica para la fabricación de pelotas, instrumento primordial del juego de pelota, deporte religioso y simbólico que practicaban los antiguos mayas. Indonesia, Malaysia, Tailandia, China y la India producen actualmente alrededor del 90% del caucho natural.

El caucho en bruto obtenido de otras plantas suele estar contaminado por una mezcla de resinas que deben extraerse para que el caucho sea apto para el consumo. Entre estos cauchos se encuentran la gutapercha y la balata, que se extraen de ciertos árboles tropicales.

Neopreno (policloropreno)

Es un elastómero sintético, pero no proviene del petróleo, muy similar al caucho natural, tanto así que se puede vulcanizar y trabajar con la misma maquinaria. Además de poseer casi todas las características del caucho natural, lo supera en resistencia a aceites, grasas y a la luz solar. Algunas otras características son su resistencia al calor y a las inclemencias ambientales. Al ser combinado con costuras de nylon se

Figura 8.2 Guantes contra químicos

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vuelve muy resistente a la tracción y a la tensión, por lo que es comúnmente utilizado para bandas transportadoras. Otros usos son: aislante para cables y máquinas, tuberías para conducción de petróleo, trajes para buceo y guantes resistentes a químicos.

SBR (butadieno estireno)

Es el elastómero más producido industrialmente, es derivado del petróleo. Existen dos tipos: el tipo emulsión y el tipo solución, y su diferencia radica en los diferentes procesos en su producción. Su permeabilidad, envejecimiento, resistencia al calor y desgaste es superior al caucho natural, pero

su resistencia a la tracción, a la rotura, adherencia y

calentamiento interno es inferior. Sus usos más comunes son en neumáticos y suelas de zapato. Actualmente se trabaja mucho en obtener una composición de este material que sea más resistente y duradero para poder suplir el difícil mercado automotriz.

Figura 8.3 Suela SBR

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EPDM (etileno propileno)

Es un elastómero que se caracteriza por su alto rango de aplicaciones, muy utilizado en automóviles, aunque no es recomendable su utilización con derivados del petróleo. Es muy resistente al ozono, al oxígeno, a la luz solar y otros químicos ambientales, es altamente flexible y estable y es resistente al calor, por estas características es utilizado en empaques para vidrios de automóviles, además de tener una alta estabilidad de color. Otros usos son: sellos, mangueras, tubos, arandelas, fajas y como protección en techos.

Hypalon® (polietileno clorosulfonado)

Hypalon es un nombre marca registrada para el hule sintético compuesto de polietileno clorosulfonado, el cual es producido por DuPont Performance Elastomers, aunque esta no es la única compañía que lo produce. Se caracteriza por su alta resistencia a químicos, temperaturas extremas y a la luz ultravioleta, también es resistente a los cambios climáticos, ozono y oxígeno. Junto con el PVC es el material más comúnmente utilizado para producir botes para rafting, kayaks y techos. Otros usos comunes son: adhesivos, componentes automotrices, imanes flexibles, mangueras, sellos, diafragmas y capas decorativas y protectoras.

Figura 8.4 Mangueras EPDM

Figura 8.5 Imanes Flexibles

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Acrilo Nitrilo (butadieno acrilo nitrilo)

Es un monómero importante en la producción de plásticos y hules sintéticos. Como polímero es muy utilizado en fibras acrílicas, como uretano es resistente a aceites y grasas, además de que es muy versátil por lo que es muy utilizado, aunque como desventajas es altamente inflamable y muy tóxico, y se le clasifica como un probable cancerígeno. Se utiliza para pinturas, espumas flexibles y rígidas, adhesivos, suelas de zapatos, dispositivos médicos, como aislante, en forros y otros.

Nitrilo carboxilado (acrilo nitrilo carboxilado)

Es muy similar al acrilo nitrilo, con algunas diferencias, específicamente a la hora de su polimerización, por lo que posee una mayor resistencia y resistencia a la abrasión, pero como desventaja esta su menor flexibilidad a bajas temperaturas. Se utiliza en zapatos resistentes a la abrasión, también en sellos, rollos

de impresión, artefactos para la extracción de petróleo y otros.

Figura 8.6 Suelas de Zapatos

Figura 8.7 Botas contra químicos

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Siliconas (polisiloxano)

El hule de silicón es un elastómero sintético único, producido a partir de un polímero reforzado con silicio. Está dotado de propiedades mecánicas y químicas muy bien balanceadas para la industria de hoy en día, por lo que es comúnmente utilizado en el mundo automotriz, electrodomésticos, aparatos eléctrico/electrónicos, y en tecnología aeroespacial, ya que en todos estos campos se requiere una excelente resistencia en temperaturas extremadamente altas y frías. Aunque su desventaja principal es su alto costo comparado con otros elastómeros, a pesar de que su manufactura es sencilla, puede ser moldeado o extraído. Otras de sus características son: es inerte, es traslucido y fácil de darle color, alto rango de dureza, es sellante, aunque no es muy resistente a la tensión, a solventes, aceites y ácidos concentrados.

Translúcido para gomas de silicona sólida se puede utilizar en una amplia variedad de aplicaciones. Este material es de baja volatilidad, el peróxido de carácter gratuito y no decolora con el tiempo. De silicona presenta una lista de deseos de características, incluyendo la resistencia química excelente, el rendimiento a altas temperaturas, buena resistencia térmica y eléctrica, resistencia a largo plazo, y facilitar la fabricación. También posee una excelente resistencia a los rayos UV y ozono. Láminas de silicona transparente es inodoro, tastless, químicamente inerte y no tóxico. Ofrece todos los ingredientes aprobados por la FDA, baja compresión y la resistencia a los hongos.

Translúcido láminas de silicona sólida grado cumple 21 CFR 177.2600 para uso repetido en contacto con alimentos. El color es transparente.

Figura 8.8 Hule de silicón

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Uretanos (poliuretano)

Por su capacidad de poder presentarse en forma líquida es muy apto para producir moldes y capas protectoras. Se caracterizan por su resistencia a la abrasión, a químicos, a la corrosión, como sellante. Se utiliza ampliamente en la industria marina y en la automotriz. Además resiste un amplio rango de temperaturas, es resistente a la tracción, a la tensión y a la rotura, altamente resistente a la abrasión, al ozono y la luz solar, pero poco resistente a los aceites minerales.

Figura 8.9 Tapones de Poliuretano

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1. PRODUCCION DEL CAUCHO

En el proceso de manufactura, existe una muy amplia gama de tipos de caucho, materias primas adicionales y procesos asociados a su producción. La elección de cada una de éstas variables dependerá de las especificaciones del producto terminado y de los niveles de producción y costos deseados.

Hulera Costarricense tiene la experiencia y la capacidad para producir piezas de hule de uso técnico para un amplio margen de aplicaciones. Sin embargo, la producción de éste tipo de piezas se realiza siempre bajo pedido de un cliente, por lo cual, éste estudio se limitará a la producción normal de la industria.

A. MATERIAS PRIMAS:

1. Elastómeros:

Elastómero es el nombre técnico de cualquier clase de caucho en forma pura, es decir, sin aditivos. Dentro del ámbito de la química orgánica, se conocen como monómeros, las sustancias compuestas por moléculas fundamentales del tipo C-H. Los monómeros insaturados son aquellos que poseen átomos con ligaduras de valencia libres, y que han formado enlaces covalentes dobles o triples. Del enlace de n monómeros idénticos, resulta una molécula saturada y por ende más estable llamada polímero; si las cadenas involucran más de un tipo de monómero se les llama coopolímeros.

Cada molécula de hule es bien un polímero o un copolímero, y está compuesta de miles de átomos dispuestos de manera que forman largas cadenas. Existen dentro de los elastómeros, también polímeros inorgánicos como la silicona que basa su estructura en el silicio y el oxígeno, en lugar del carbono y el hidrógeno.

Tanto la forma como las propiedades de los polímeros, dependen de los métodos de preparación. Así, las proporciones de los ingredientes, los catalizadores, el control de la temperatura y presión, etc., influyen en la reacción. El método más empleado en la fabricación industrial de polímeros sintéticos, es el de condensación lineal por emulsión o por solución, en el que se hacen reaccionar los componentes y se elimina un subproducto que es, ordinariamente, agua.

El peso molecular del elastómero será un factor determinante en las características físicas del producto terminado. De manera general, a mayor peso molecular, mayor será la capacidad de carga, torque,

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resiliencia, etc. La estructura molecular en cambio, será la que determine exclusivamente las propiedades químicas. Aquí no hay reglas generales, pues la estructura puede variar mucho, y la polaridad, valencia, disposición atómica y otros muchos factores de cada molécula serán determinantes.

Para su uso comercial o técnico, todos los elastómeros sin excepción, deben someterse a procesos industriales que modifican su estructura química y sus propiedades físicas. Un elastómero puede usarse solo o en combinación con otros que le sean afines, para obtener diferentes propiedades básicas.

Actualmente existen en el mercado cerca de 21 clases de elastómeros. Un resumen de sus propiedades físicas y químicas se puede observar en la tabla del Apéndice 2.

2. Plastificantes:

Son materiales compuestos por moléculas de polaridad afín a la de las del polímero, y que al mezclarse con él, aumentan su plasticidad. Esto facilita la adición de cargas, y reduce el tiempo de mezclado. Cabe mencionar que al presentarse las moléculas de plastificante entre los segmentos de cadena de las moléculas de caucho se reduce también la dureza del producto vulcanizado. Los plastificantes son por lo general lípidos, hidrocarburos, o jabones.

3. Cargas:

Reciben éste nombre aquellos materiales que al mezclarse con el hule, modifican positiva o negativamente, las propiedades físicas del producto. Nótese que se dice mezclar, y no reaccionar, pues éstos, no participan en la reacción de vulcanizado.

Dentro de ésta clasificación se incluyen las cargas activas, y las cargas inertes. Las primeras son las que confieren propiedades físicas importantes como resistencia a la abrasión, dureza, flexibilidad, resistencia al desgarre, etc. Las segundas son las que también confieren propiedades físicas, pero a una tasa mucho menor por unidad de peso que las activas. Las cargas inertes son bastante más baratas que las activas, lo cual define su uso primordial como cargas que aumentan el volumen de la mezcla y disminuyen su costo.

Tanto las cargas inertes como las activas, si bien mejoran ciertas propiedades del elastómero, disminuyen también otras. Así por ejemplo, el utilizar exclusivamente una gran proporción de cargas inertes en una mezcla, aumentará un poco la dureza y disminuirá significativamente el

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costo por unidad de peso de la fórmula, pero disminuirá también su resistencia a la abrasión y al desgarre. Una carga activa puede aumentar mucho la dureza de un elastómero, pero reducirá su flexibilidad y elasticidad.

4. Vulcanizantes:

Se conoce como vulcanización a la reacción química endotérmica de formación de ligaduras cruzadas en la estructura del caucho; pasando de cadenas bidimensionales a estructuras de red tridimensionales. La movilidad de las moléculas de cadena larga, queda limitada por las ligaduras cruzadas situadas al azar en el polímero. Aunque estas ligaduras cruzadas pueden ser relativamente pocas en cantidad, están en proporción suficiente como para permitir el flujo sin restricción de moléculas completas entre las circunvecinas. Al mismo tiempo, la baja intensidad de las ligaduras cruzadas implica que la mayoría de los segmentos que forman la molécula de cadena larga se encuentran libres para moverse a causa de su energía cinética. Por lo tanto el caucho vulcanizado puede considerarse como formado por moléculas flexibles, cuyo flujo se evita solo por la presencia de ligaduras cruzadas en toda la extensión. Estas ligaduras cruzadas son entonces las responsables de la elasticidad del caucho.

Vulcanizantes son por lo tanto, aquellos reactivos que hacen posible la vulcanización del hule.

Dentro de los vulcanizantes se incluyen:

- Un agente vulcanizan te que crea ligaduras covalentes cruzadas entre dos moléculas de polímero. Normalmente, se utiliza el azufre como agente vulcanizan te por su bajo costo, y por su posibilidad de reaccionar en un amplio rango de cantidades con el polímero.

- Un activador de vulcanización, que por lo general es un óxido metálico.

- Uno o varios aceleran tés o catalizadores que reducen con-siderablemente el tiempo de reacción haciéndolo económicamente rentable, y mejoran la resistencia del hule a los esfuerzos dinámicos, pues permiten la formación de un mayor número de ligaduras cruzadas en la estructura del elastómero.

- Un ácido graso que funciona como normalizador de la acción de los catalizadores.

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Productos Auxiliares:

Son productos que se adicionan al elastómero en muy pequeñas proporciones, y que confieren ciertas propiedades físicas o químicas al vulcanizado. Dentro de éstos podemos mencionar:

Antioxidantes:

Funcionan como inhibidores de la reacción del elastómero con el oxígeno. Existen las ceras, que al agregarse a la mezcla en proporción mayor a la soluble en ella a la temperatura de trabajo, eflorecen, formando una capa aislante entre el aire y el caucho. Hay también antioxidantes que funcionan a nivel químico. Estos últimos por lo general son fenoles o aminas, que se unen a las cadenas del polímero, en los lugares que lo haría el oxígeno.

Colorantes y Pigmentos:

Pueden ser de naturaleza orgánica o inorgánica. Los primeros presentar mayor brillo y variedad de tonos que los segundos, pero al ser moléculas tan complejas, pueden descomponerse fácilmente si se suministra energía al vulcanizado, variando su color original. Esta energía puede ser suministrada por radiación ultravioleta, por calor, etc. Los pigmentos inorgánicos son mucho más estables químicamente que los orgánicos, y por lo tanto se prefiere su uso en aplicaciones a la intemperie.

Los pigmentos inorgánicos son por lo general óxidos metálicos, y son bastante más baratos que los orgánicos. Sin embargo, su gama de colores es mucho más reducida.

Hinchan tés o Esponjan tés:

Son materiales compuestos por moléculas que se descomponen a las temperaturas normales de vulcanización, produciendo un radical y un gas. Existen esponjantes orgánicos, e inorgánicos. Dependiendo de la aplicación y el tipo de proceso, se debe escoger el esponjan te apropiado.

Un detalle importante en cuanto a los esponjantes es que se debe estimar muy bien la combinación de materias primas que les permita actuar en el momento en que se descompondrán; No debe ser al inicio ni al final de la vulcanización, pues al inicio se "desinflara" el hule, y al final, la presión del gas no podrá vencer la resistencia del hule ya vulcanizado.

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Otros Auxiliares:

Dependiendo de la aplicación, se pueden emplear sustancias antimicóticas, insecticidas, perfumes, etcétera, que den al cliente una mayor satisfacción con el producto.

B. FLUJO DE PRODUCCION

El orden de actividades en que se realiza la producción de caucho es el siguiente:

Pesado de Materias Primas:

En esta etapa se pesan manualmente en una romana electrónica, los ingredientes de cada batch. La mayoría de los elastómeros se comercializan en forma de bloques sólidos o pacas. Estos son cortados con guillotina, y los ingredientes en polvo se disponen en palanganas plásticas o bolsas de polietileno. La precisión en los pesos es

determinante, pues de ello depende el éxito en todo el proceso.

Mezclado en Banbury:

Se llama Banbury a todo Mezclador Interno de Caucho. Dentro de ésta máquina, un pistón neumático presiona la mezcla contra dos rodillos, generando esfuerzos de corte y compresión en el hule al girar uno hacia el otro en sentido contrario. Este masticamiento rompe las largas moléculas del polímero, convirtiendo el elastómero en una masa plástica que es posible moldear y formar. Este proceso se conoce como plastificación.

El hule una vez plastificado, es capaz de mezclarse homogéneamente con los demás elementos de la formulación. En ésta etapa de mezclado

Figura 8.10 Ingredientes del hule

Figura 8.11 Mezclado Banbury

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se añaden al elastómero principalmente las cargas, pigmentos, algunos vulcanizantes y algunos auxiliares.

Dado que el mezclado en Banbury implica el homogenizar componentes en polvo con otros en forma de bloques sólidos, el proceso de requiere de gran cantidad de energía mecánica.

Previamente a la incorporación de cargas, se acostumbra añadir a la mezcla el plastificante para facilitar el mezclado. Luego se adicionan las cargas, y se continua la masticación hasta obtener una mezcla homogénea.

La mezcla constituye a la salida del Banbury un batch o tanda. El batch se puede almacenar por tiempo indefinido, o puede pasar al próximo proceso inmediatamente. El orden lógico para mezclar batch de colores, es empezar el día con las operaciones de color más claro, y pasar luego a colores más oscuros hasta llegar a las negras. Al final del día, el banburista y su ayudante, deben dejar perfectamente limpio el interior de la máquina.

Aceleración en Amasadora:

Una amasadora o molino para hule, consiste en dos rodillos que giran uno hacia el otro en sentido contrario. La separación de ambos rodillos es ajustable, e inversamente proporcional a la compresión que ejercerán sobre la mezcla. Adicionalmente, uno de los rodillos gira hasta una tercera parte más velozmente que el otro, induciendo un intenso efecto de corte.

El proceso de amasado, plastifica aún más la mezcla, pero no genera temperaturas tan altas como el mezclado en banbury. Esto es muy importante pues en ésta etapa se añaden a la mezcla los vulcanizantes críticos (agente vulcanizante y acelerantes), y a partir de este momento parte de la energía que reciba la mezcla se empleará en la vulcanización. Una prevulcanización del hule, aumentará la viscosidad del mismo, haciéndolo fluir de manera inapropiada en el molde en la etapa de prensado. Esta situación producirá defectos de acabado en el producto terminado.

Figura 8.12 Amasadora

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Laminado y corte de las preformas:

Al salir de la amasadora la mezcla ya tiene todos los ingredientes de la formulación. Como último paso de amasado entonces, se ajusta la separación de los rodillos al espesor deseado del hule. El hule al pasar entre los rodillos forma una banda, que se saca del molino, y se dispone en una mesa de corte.

Una vez en la mesa de corte, los asistentes de amasadores cortan la banda con patrones metálicos. Estos patrones dependen de la forma y espesor de la cavidad del molde en que se va a prensar la pieza. Una preforma adecuada, llenará todas las cavidades del molde dando un buen acabado, y tendrá un mínimo de material

en exceso que resulte en rebabas al prensarlo.

Dado que el hule plastificado es generalmente pegajoso, hay que separar las preformas con plásticos, de manera que no se adhieran unas con otras.

Prensado:

Como ya se mencionó anteriormente, el hule plastificado es un material deformable. La rigidez y dureza del mismo dependerán principalmente de las sustancias agregadas al elastómero. Para dar la forma deseada al hule se utilizan moldes metálicos. Por lo general se hacen de acero, hierro e incluso aluminio. Estos materiales dependerán del tamaño de la pieza,

la viscosidad de la mezcla, y la presión que deba ejercerse sobre el molde durante la operación.

En el moldeo de piezas de hule, se utilizan los siguientes métodos:

Figura 8.13 Laminado y corte de proformas

Figura 8.14 Prensadora Industrial

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1. Moldeo por Compresión:

A) De Rebaba o Compresión Directa:

Este es el más simple de los tipos de moldeo, y consiste en poner un exceso de compuesto crudo en la cavidad. Cuando la tapa del molde se cierra bajo presión, el material en exceso es forzado a salir por canales de salida. Moldes de dos piezas de este tipo de moldeo se utilizan en artículos delgados de forma simple; para piezas más complicadas, se utiliza moldes de tres o más piezas. Este tipo de molde tiene la ventaja de ser el de menor costo de fabricación y de tener mejor transferencia de calor que otros tipos.

Figura 8.15 Moldeo por compresión

B) Moldeo Positivo:

En este tipo de moldeo, toda la carga de la prensa es aplicada directamente sobre el hule, tanto durante el moldeo como en el curado o vulcanización. Se diferencia del moldeo de compresión directa, en que la presión sobre el hule disminuye al entrar en contacto las partes de metal del molde.

La gran presión desarrollada en el moldeo positivo, da ventaja en el moldeo de piezas extremadamente duras o suaves. Sin embargo, la ausencia de rebaba requiere que el volumen de crudo colocado en el molde se controle con exactitud. Además, el calorífero superior es aislado del molde por el espacio libre que deja este tipo de moldeo, salvo en el área que corresponde al pistón.

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C) Moldeo Semipostivo:

Este tipo de moldeo se diseñó para tener algunas de las ventajas del moldeo por compresión directa y del positivo. El pistón entra no muy profundo en la cavidad, y ligeramente flojo; esto permite las rebabas, y no debe controlarse con tanta exactitud el peso del material. El molde cierra haciendo contacto metal con metal, de manera que como en el moldeo por compresión directa, la fuerza sobre el hule durante la vulcanización no es la fuerza total ejercida por la prensa. Sin embargo, la presión sobre el hule mientras fluye justo antes de cerrar completamente el molde, es mayor que en el moldeo por compresión directa, por causa del flujo restringido que existe al pasar la tapa hacia los canales de rebaba.

Figura 8.16 Moldeo Semipositivo

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2. Moldeo por Transferencia:

Como el nombre lo implica, este moldeo se refiere a la transferencia de hule crudo de un lado a otro dentro del molde. En lugar de cargar el molde colocando el hule directamente dentro de las cavidades, el molde se cierra con sus cavidades vacías. El hule es colocado en exceso en un receptáculo o cavidad de transferencia en la parte superior del molde. Esta cavidad recibe un pistón que se inserta sobre el hule. Mientras la fuerza de la prensa es aplicada al pistón, el hule suavizado por la acción del calor, fluye a través de canales hacia las cavidades en que se vulcanizará en la forma deseada. Una vez completo el curado, la pieza terminada se remueve arrancándola de los canales de entrada.

Los moldes por transferencia pueden costar hasta un 50% más que los de compresión, pero permiten hacer piezas complicadas o de paredes muy finas. Además, los moldes por transferencia son relativamente fáciles de cargar, y no se requieren preformas cortadas con exactitud como en el moldeo de compresión.

3. Moldeo por Inyección:

Este sistema es similar al de transferencia, pues las cavidades se llenan después de que se ha cerrado el molde por material que entra por canales. En el moldeo de elastómeros por inyección, el hule es extruido hacia el interior del molde caliente, y removido de las cavidades, estando aún caliente, inmediatamente después de terminado el tiempo de vulcanización.

Figura 8.17 Moldeo por inyección

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La operación de moldeo por inyección es automática. El hule entra al extrusor en forma de cinta, y el tornillo sin fin lo empuja hacia las boquillas de alimentación del molde. Dependiendo del rango de temperatura usado, el tiempo de prensado normalmente va de 60 a 90 segundos. Después de vulcanizada la pieza, el molde se abre, el operario retira la pieza, y el ciclo comienza nuevamente.

Este sistema de moldeo requiere gran inversión en el molde, y solo se justifica para altos niveles de producción de piezas pequeñas, pues el tiempo de llenado por inyección de una cavidad grande no justificaría el proceso.

4. Moldeo por Soplado:

Este es el sistema empleado para la manufactura de artículos como bolas de tenis, llantas sin neumático, etc. Existen dos métodos y cualquiera de los dos genera presión neumática dentro de un recinto hueco en la pieza. En el primer caso, la presión se deriva del gas generado por la descomposición de químicos insertados en el espacio hueco, cuando se carga el hule en el molde. El segundo método consiste en inyectar aire a la cámara a través de una fina aguja dentro del molde. En ambos casos, la presión del aire es la responsable de presionar el hule contra las paredes del molde, lo suficientemente fuerte como para obtener un buen acabado en la pieza.

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5. Otros sistemas de moldeo:

Incluyen el de succión por vacío del hule contra el molde, y vulcanización en autoclave bajo presión de vapor. Otro sistema de moldeo es el usado en la manufactura de rodillos de hule con núcleo metálico. En éste sistema, el hule se destruye en bandas, y se arrolla en torno al eje metálico. Sobre la capa de hule se enrollan bandas de algodón, que al mojarse se encojen, y ejercen presión sobre el hule. La vulcanización se realiza también en autoclave.

Figura 8.18 Moldeo por vacío

Moldeo de las preformas:

Como ya se explicó, se habla de preformas cuando se utiliza el sistema de moldeo por compresión o bien por transferencia. En Hulera Costarricense, las láminas de 1x1.25 m y las alfombritas para baño y automóviles se hacen por moldeo positivo.

Los caloríferos de la prensa son estancos por los que circula vapor a una presión de 70 lb/plg^2. Esta presión de vapor corresponde a una temperatura de 157 grados centígrados.

El operario aplica desmoldarte al molde para evitar que se pegue el hule al mismo, coloca la preforma en la cavidad, mete el molde en la prensa, y acciona el mecanismo hidráulico que dará la presión requerida para el moldeo.

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Corte de Rebabas:

Todo producto resultado del moldeo positivo tiene al final de la operación rebabas que deben cortarse. La última operación del proceso es por tanto el corte de las mismas, y es realizada con una a una manualmente con tijeras (mecánicas o neumáticas) o con esmeril de mano. Cuando el volumen de producción lo justifique, también se puede

realizar el corte de rebabas sumergiendo las piezas vulcanizadas en un tambor giratorio aislado que contenga Nitrógeno líquido. La extremadamente baja temperatura, hace que el hule pase de su fase elástica a una vítrea y las rebabas (que son por lo general la parte más delgada da la pieza) se quiebren.

Figura 8.19 Rebanadoras

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Recuperación de desechos

Poco después de la invención de la llanta de neumático en 1877, el fabricante estadounidense Chapman Mitchell fundó una nueva rama de la industria introduciendo un proceso de recuperación del caucho de desecho con ácido, reciclándolo para usarlo en nuevos productos. Para ello empleó ácido sulfúrico que destruye los tejidos incorporados al caucho, y después, al calentarlo, consiguió que el caucho adquiriera la plasticidad suficiente para incorporarlo en lotes de caucho crudo. Alrededor de 1905, el químico estadounidense Arthur H. Marks inventó el proceso de recuperación alcalina y estableció el primer laboratorio de fábrica de caucho. Este método permitió la producción de grandes cantidades de caucho, de gran demanda, sin rebajar sustancialmente la calidad del producto acabado. Al año siguiente, el químico estadounidense George Oenslager, que trabajaba en el laboratorio de Marks investigando el uso de caucho de baja graduación en los procesos de manufacturación, descubrió los aceleradores orgánicos de la vulcanización, como la fenilamina y la tiocarbanilida. Estos aceleradores no sólo reducían en un 60-80% el tiempo necesario de calentamiento para la vulcanización, sino que además mejoraban la calidad del producto.

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Aplicaciones

Comparado con el caucho vulcanizado, el caucho no tratado tiene muy pocas aplicaciones.- Se usa en cementos, cintas aislantes, cintas adhesivas y como aislante para mantas y zapatos. El caucho vulcanizado tiene otras muchas aplicaciones. Por su resistencia a la abrasión, el caucho blando se utiliza en los dibujos de los neumáticos de los automóviles y en las cintas transportadoras; el caucho duro se emplea para fabricar carcasas de equipos de bombeo y las tuberías utilizadas para perforaciones con lodos abrasivos.-

Por su flexibilidad, se utiliza frecuentemente para fabricar mangueras, neumáticos y rodillos para una amplia variedad de máquinas, desde los rodillos para escurrir la ropa hasta los instalados en las rotativas e imprentas. Por su elasticidad se usa en varios tipos de amortiguadores y mecanismos de las carcasas de máquinas para reducir las vibraciones. Al ser relativamente impermeable a los gasesse emplea para fabricar mangueras de aire, globos y colchones. Su resistencia al agua y a la mayoría de los productos químicos líquidos se aprovecha para fabricar ropa impermeable, trajes de buceo, tubos para química y medicina, revestimientos de tanques de almacenamiento, máquinas procesadoras y vagones aljibes para trenes. Por su resistencia a la electricidad el caucho blando se utiliza en materiales aislantes, guantes protectores, zapatos y mantas, y el caucho duro se usa para las carcasas de teléfonos, piezas de aparatos de radio, medidores y otros instrumentos eléctricos. El coeficiente de rozamiento del caucho, alto en superficies secas y bajo en superficies húmedas, se aprovecha para correas de transmisión y cojinetes lubricados con agua en bombas para pozos profundos.

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Fabricación de tubos

Los tubos y mangos de caucho pueden clasificarse en tres grupos: 1- Tubos fabricados exclusivamente de caucho, estos son muy utilizados para alimentar aparatos portátiles con gas, agua, aire comprimido, mecheros de Bunsen, etc.; pudiendo estar constituidos por dos capas superpuestas, una interior de mayor calidad, generalmente roja, y otra exterior negra, de refuerzo. 2- Tubos de tela interpuesta de una o varias capas de caucho y telas de lana intercaladas con el fin de que puedan resistir grandes presiones. 3- Tubos de caucho trenzados de los cuales la camisa interior es de caucho de excelente calidad, se reviste exteriormente de uno o dos trenzados de hilo de algodón, lino, seda, etc., según su aplicación.

Fabricación de correas

Las correas de caucho no se componen únicamente de este material sino de numerosas telas de algodón de alta calidad cauchutada y superpuesta hasta obtener el espesor exigido por el esfuerzo mecánico que la correa ha de transmitir.

Fabricación de hojas inglesas de caucho

Se designan por hojas de caucho a las láminas fabricadas con caucho de plantación, de primera calidad, por medio de tratamientos mecánicos. Éstas tiene escaso contenido de resina, ya que la abundancia de éstas las hace quebradizas en frío.

Fabricación de esponjas de caucho

Las esponjas de caucho son resistentes a la mayoría de los productos químicos, propiedad de la que carecen las esponjas naturales. Además conserva siempre su flexibilidad y elasticidad. Se pueden fabricar en formas regulares y todas las dimensiones. También pueden emplearse corno aislantes del calor, electricidad, y sonido. Añadiendo materiales colorantes se pueden fabricar esponjas de todos los colores.

Fabricación de sondas y tubos de cirugía

En estos objetos se emplean las hojas inglesas de caucho. Para la

fabricación de sondas se emplean mandriles del diámetro interior de la sonda, el mandril es sumergido varias veces en la solución de caucho hasta alcanzar el espesor de 1mm.

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Fabricación de tejidos impermeables

Para la fabricación de tejidos se emplean dos procedimientos, el más económico consiste en adoptar una película de la materia impermeabilizante al tejido que se quiera impermeabilizar, extendida uniformemente con ayuda de una calandra. El segundo procedimiento es más lento, complicado, y costoso, este consiste en la evaporación del disolvente de una capa fina aplicada en forma de barniz sobre la tela por medio de máquinas de engomar llamadas SPREANDING. El primer procedimiento tiene numerosas aplicaciones en tejidos destinados a los artículos de precio reducido, mientras que las telas impermeables de alta calidad y resistencia son usadas para aviación, aeronáutica, neumáticos, impermeables finos, se elaboran por el segundo método.

Fabricación de neumáticos

El caucho bruto se amasa en molinos de masticación y mezcla, que consiste en dos rodillos girando a diferentes velocidades. El caucho se ablanda, probablemente a causa de la rotura de sus largas moléculas en otras más cortas.

Después de ser amasado se agregan:

1- Negro de carbón 2- Óxido de zinc 3- Azufre 4- Caucho regenerado y ablandadores cada uno de estos ingredientes cumple un finalidad determinada. El negro de carbón, sirve para aumentar la resistencia a al abrasión. El óxido de zinc es un acelerador de vulcanización, y el caucho regenerado se utiliza para disminuir el costo del neumático acabado. Los productos químicos que actúan como aceleradores se incorporan para acortar el tiempo de vulcanización y para proteger el caucho acabado del envejecimiento por la acción de la luz y del aire. Los ablandadores o plastificantes son aceites minerales o plastificantes, son aceites minerales o vegetales, ceras y alquitranes. De las máquinas de masticación el caucho pasa a través de calandrias, que consisten en tres rodillos huecos colocados uno encima del otro. Quedando obligado el caucho a laminarse en hojas finas, y entre los rodillos se introducen también tejidos de algodón, con el objeto de que el producto sea una lámina fina adherida al tejido. El tejido cauchado se corta en tiras. De esta manera las cuerdas estarán formando un ángulo y tendrán mayor resistencia. Se da forma a las tiras sobre un núcleo de hierro para obtener el armazón del neumático. Alrededor del armazón se da forma a la superficie de rodadura, que es una tira de caucho masticado y compuesto finalmente se aplica al borde. El borde es una tira de caucho muy duro que lleva hilos de alambre y forma el borde del neumático que ha de estar en contacto con la pestaña de la rueda. El neumático montado se coloca en un molde en el que se ha tallado el patrón de la rodadura. El calor se ha suministrado por vapor y la presión hacen que el azufre vulcanice el caucho.

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Empaques de hule

La variedad de tipo de conexiones que se utiliza en la conducción de líquidos, así como para protección, amortiguar o revestir diferentes productos, estos son hechos de acuerdo a la necesidad del usuario, por lo cual se le adiciona las propiedades necesarias que se requiera para la aplicación en que se implemente.

Estos son elaborados por medio de un molde de acero el cual se le va a vertir el hule para que tome la forma que se quiere, esto a manera industrial. También se encuentra en el Mercado la opción de empaques estándares, con los cuales trabajan la mayoría de las huleras del país, y se pueden obtener a un precio muy cómodo.

Pisos de Hule

Características de los elastómeros a tomar en cuenta para la fabricación de alfombras y pisos de hule:

Resistencia a la abrasión: Muy importante pues será el principal factor que determine el periodo de vida útil del producto.

Rango de Dureza: Es normalmente proporcional a la resistencia a la abrasión, y por lo tanto muy importante.

Envejecimiento: Es el tiempo promedio en que la superficie del producto terminado reacciona con el oxígeno del aire, ya sea en forma de moléculas diatónicas o triatómicas (ozono). El en-vejecimiento es función del calor y la exposición a la luz solar o a la ultravioleta a los cuales se someta la pieza, pues son éstas las formas de energía más comunes que permiten la reacción oxidante. El envejecimiento degrada las propiedades físicas y desmejora notablemente la apariencia del producto.

Precio: Afecta directamente el costo del producto terminado al ser la materia prima básica. Por no ser piezas de uso técnico, de producción relativamente sencilla dentro de la industria hulera, y por ser un producto dirigido al público general, el costo deberá de ser el más bajo posible, tal que se satisfagan las especificaciones básicas.

Tiempo y facilidad de proceso: Afecta el Costo de Mano de Obra y otros gastos que determinan el precio del producto ter-minado. Esta variable es función de la polaridad de las moléculas, y de la viscosidad del sólido.

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Los pisos de hule se clasifican de la siguiente manera

Pisos y alfombras de Alto Tránsito: En Hule y PVC. Las cuales dan protección y seguridad contra las riesgosas cargas eléctricas. Como para fábricas de productos eléctricos, quirófanos.

Pisos Deportivos: Para Canchas y Gimnasios Biomecánicos. Evitan también la carga eléctrica, son resistentes a químicos, como detergentes.

Alfombrado de Vehículos: Alfombrado Completo para Autos y Camiones, Alfombras Individuales, Loderas y Faldones.

Alfombras Publicitarias.

Baldosas de hule: tienen diferentes diseños, así como gran durabilidad y confort. Son implementadas en bibliotecas, aeropuertos.

Revestimiento de escaleras: contienen gran durabilidad y resistencia, absorben el sonido, y son excelentes contra el aislante térmico, además de resistir quemaduras por cigarros y a los químicos de limpieza.

Precio por kilo de producto bruto:

1 kilo de Hule natural: 1400colones

1 kilo de Neopreno: 2650colones

1 kilo de Nitrilo: 3150colones

1 kilo de EPDM: 2100colones

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Densidades

Tipo de Elastómeros Densidad

Neopreno 0.96 gr/cm3

Neopreno vulcanizado 1,4 gr/cm3

Cloropreno (Neopreno) CR 1,65 gr/cm3

Neopreno celular 85-115 Kg/m³

Etileno - Propileno – EPDM 1,40 gr/cm3

Nitrilo 1,5 gm./cm3

Caucho Natural 0,95 a 0,9

Hule silicón 3 1.16. g/cm

Espuma Hule 1.5 Kg. / dm3

Goma sola 1,6 gr./cm3

Goma + tela 1,6 gr./cm3

Goma + Metal 1,6 gr./cm3

Hule abrasión impacto 1,04 gr./cm3

Butyl –IIR 1,27 gr./cm3

Etileno Clorosulfonado (Hypalon) 1,30 gr./cm3

Silicona VMQ 1,20 Gr/cm³

Elastómero Fluorado Viton 1,96 Gr/cm³

PUR Poliuretano Inyección 1,1 / 1,23 gr/cm3

PUR Poliuretano Prensado 1,24 gr/cm3

PUR Poliuretano Colada 1,1 / 1,26 gr/cm3

PUR Poliuretano Celular 0,35 / 0,65 gr/cm3

Silicona Esponjosa –Celular blanca 250 +/- 50 kg/m3

Silicona Esponjosa –Celular rojo tela 400 +/- 50 Kg/m3

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Precios y ubicación

Elastomero Precio Lugar de Venta

Iman Flexible Precio 1000 colones el metro Pasamanerias

Onix Puntos planos Plateado Precio:6550 colones M

2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos Precio:5600 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Café liso Precio:6550 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Negro liso Precio:6550 colones M

2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Gris Liso Precio:6550 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Verde Liso Precio:6550 colones M

2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Azul Precio:6550 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Negros Gruesos Precio:10.550 colones M

2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Onix Cuadritos Precio:6550 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Onix Puntos planos Gris Precio:6550 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Diamante Plano Color Gris Precio 10.050 colones M2

Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

Diamante Color Gris Precio 10.500 colones el M2

Poliuretanos Comerciales 25372400

Empaque Plano con Troquel Precio: 300 colones la Unidad Hulera Escazu 22883330

Hule Piso Lineas Planas Precio 7050 colones el M2

Poliuretanos Comerciales 25372400

Onix Puntos pequeños Gruesos Precio:6550 colones M

2 Hulera Escazu 22883330

Consul Azul Precio: 10.050 colones M2

Poliuretanos Comerciales 25372400

Onix Putitos Precio:6550 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Consul Beteado Negro Precio: 5800 colones M2

Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

Consul Negro con Textura Precio: 5800 colones M2

Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

Consul Negro-Plateado Fino Precio: 5800 colones M

2

Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

Consul Fino Precio: 5650 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Cónsul con Textura Negro Hulera de Escazú 22883330

Consul Beteado Azul Precio: 6050 Colones el M2 Hulera Escazu 22883330

Piso de Alto Trafico Precio 14.900 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Empaque de Bicicleta Precio: 1.200 colones Hulelax en el centro de Cartago 255511580

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Guante de Nitrilo Precio: 600 colones la Unidad. Productos de Hule y Latex, san Jose Centro 22238985

Molde de Hule de Silicón Precio: 12000 colones taro de ¼ Fibro Centro S.A.

Consul Beteado Negro Precio: 5800 colones M2

Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

Piso Bajo transito Negro-Plateado Fino Precio: 6800 colones M

2

Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

Unosi. Colores Precio:20500 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Neopreno Vulcanizado Precio:2650 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Neopreno SIN Vulcanizado Precio:1650 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Nitrilo Vulcanizado Precio:3150 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Atrapa Mugre Precio:12000 Colones M2 Hulera Escazu 22883330

Lineas Planas Precio:5650 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Hule Natural Precio: 1.400 colones Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Natural Vulcanizado Precio:3450 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Soporte de Hule Precio 600 000 colones M2

Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Empaque Rojo de Neopreno Precio 700 Colones

Poliuretanos Comerciales 25372400

Empaque Hueco Precio 390 colones Poliuretanos Comerciales 25372400

Empaques Circulares Precio: 350 colones la Unidad Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazu Centro

Rueda de Hule Precio: 600 Colones Unidad Hulera de Escazú 22883330

Ela Marmol Precio: 12.800 colones M2 Hulera Escazu 22883330

Empaque de Tres Circulos Precio: 500 colones Poliuretanos Comerciales 25372400

Empaque de Neopreno Precio: 350 colones Poliuretanos Comerciales 25372400

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Bibliografía

1.Hulera Costarricense Tel.: 2289090 Escazú Centro

2.Hules Universales, en belén de santa Ana. 22933434

3.Terramix en pozos de Santa Ana 22051800

4.Productos de Hule y Látex, san José Centro 22238985

5.Hulelax en el centro de Cartago 255511580

6.Poliuretanos Comerciales 25372400

7.Hulera Escazú 22883330

8.www.huleracostaricence.com

9.http://www.youtube.com/watch?v=t2rhe0eFul4

10.www.cauchos-eslastomeros.com,

11.www.urethane.com.