Junta de goma esponjosa de espuma de silicona: perfiles para carcasas y puertas
Una junta de goma esponjosa de espuma de silicona es la elección adecuada cuando se requieren temperaturas superiores a 120 °C, contacto con alimentos o bajas fuerzas de cierre con baja deformación remanente por compresión. Para aplicaciones a temperatura ambiente sin requisitos especiales, a menudo bastan perfiles de caucho celular de EPDM o CR. Los requisitos cambian en cuanto una puerta de máquina se limpia regularmente en caliente, un armario eléctrico está instalado al aire libre o una tapa debe permanecer estanca durante años con una baja fuerza de apriete. Este artículo compara los materiales, explica la diferencia entre espuma de célula cerrada y de célula abierta, y muestra qué valores característicos deben incluirse en el plano al especificar una junta de goma esponjosa.
Espuma de silicona, EPDM o CR: selección según las condiciones de uso
La goma esponjosa es un elastómero que se espuma durante la vulcanización mediante agentes expansores. Normalmente es de célula mixta, es decir, contiene células abiertas y cerradas, y como perfil extruido tiene una piel exterior densa. El caucho celular, en cambio, es predominantemente de célula cerrada. En el uso común, ambos términos se mezclan con frecuencia, pero para la especificación cuenta la estructura celular real. La goma esponjosa EPDM suele estar diseñada para temperaturas continuas de hasta aproximadamente 120 °C, y los tipos reticulados con peróxido hasta aproximadamente 150 °C. El material es resistente al ozono, a la intemperie y al agua, pero se hincha en aceites minerales y grasas. La goma esponjosa CR de cloropreno suele situarse en aproximadamente 100 °C de temperatura continua. Presenta una resistencia moderada a los aceites y en muchos compuestos está formulada como ignífuga.
La espuma de silicona cubre, según el compuesto, un rango de aproximadamente -60 °C a +200 °C, y algunos tipos soportan brevemente temperaturas más altas. Permanece flexible en frío y es resistente al ozono y a la radiación UV. Existen formulaciones para el contacto con alimentos. La silicona tiene limitaciones frente a aceites minerales, combustibles y exposición prolongada al vapor caliente. Cuando el aceite es la sustancia de contacto más importante, CR o un material especial resistente al aceite sigue siendo la mejor solución.
Célula cerrada o célula abierta
En una espuma de célula cerrada, las células individuales están separadas entre sí. El material absorbe poca agua y, en estado comprimido, sella contra polvo y salpicaduras de agua. Los perfiles extruidos de goma esponjosa tienen además una piel exterior cerrada, que reduce aún más la penetración de agua. En piezas cortadas de placas, en cambio, las células quedan abiertas en los cantos de corte. Esto debe tenerse en cuenta en aplicaciones con agua estancada.
La espuma de silicona de célula abierta tiene poros interconectados. Es muy blanda y puede comprimirse con poca fuerza. Es adecuada para amortiguación, compensación de tolerancias y funciones de presión. Como junta contra agua solo es adecuada de forma limitada, porque absorbe líquido. Para aplicaciones interiores secas, por ejemplo como protección contra polvo en tapas de equipos, es una opción con una fuerza de cierre especialmente baja.
Densidad aparente y fuerza de cierre
La densidad aparente de la espuma de silicona suele situarse, según el compuesto y el proceso, entre aproximadamente 0,2 y 0,6 g/cm³. La silicona compacta, en cambio, suele estar en aproximadamente 1,1 a 1,3 g/cm³. A medida que disminuye la densidad aparente, baja la dureza a la compresión, es decir, la fuerza necesaria para una deformación definida. Normalmente se indica en kPa al 25 % o al 40 % de compresión. Para los diseñadores es el parámetro decisivo cuando bisagras, cierres o bloqueos magnéticos solo pueden aplicar fuerzas limitadas.
Las juntas de goma esponjosa de célula cerrada suelen comprimirse aproximadamente entre el 25 y el 50 % de su altura. Si la compresión es demasiado baja, la junta deja de ser estanca en cuanto varía la medida de la holgura. Una compresión excesiva aumenta la deformación remanente por compresión y puede destruir células de forma permanente. Por ello, en el plano deberían indicarse conjuntamente la sección del perfil, la densidad aparente o la dureza a la compresión, la compresión nominal y la tolerancia de la ranura de sellado. Si la fuerza de cierre requerida no se puede alcanzar ni siquiera con espuma, los perfiles de cámara hueca de silicona compacta ofrecen una alternativa. En ellos, la geometría determina la flexibilidad, no la estructura celular.
Deformación remanente por compresión y rango de temperatura
La deformación remanente por compresión indica qué parte de una deformación permanece de forma permanente tras retirar la carga. En materiales celulares, se ensaya con frecuencia en referencia a ISO 1856, por ejemplo con un 50 % de compresión durante 22 horas a temperatura elevada. Por encima de aproximadamente 100 °C, la espuma de silicona muestra, según el compuesto, una deformación remanente por compresión claramente menor que la goma esponjosa EPDM o CR. Un postcurado después de la vulcanización reduce adicionalmente el valor y disminuye los componentes volátiles.
Para la especificación, la deformación remanente por compresión a la temperatura de servicio es más significativa que un valor a 23 °C. También es importante el comportamiento en frío: EPDM y CR se vuelven más rígidos a bajas temperaturas. Una junta de puerta en exteriores recupera entonces peor su forma. La espuma de silicona permanece flexible, según el compuesto, hasta aproximadamente -60 °C.
Equipamiento autoadhesivo y montaje
La silicona suele tener una baja energía superficial. Por ello, los adhesivos solo se adhieren si el lado de espuma está pretratado o si se utiliza una cinta adhesiva con adhesivo a base de silicona. Los adhesivos acrílicos suelen ser adecuados para temperaturas continuas de hasta aproximadamente 100 a 120 °C y se adhieren bien al metal y a superficies pintadas. Los adhesivos de silicona soportan, según el producto, temperaturas continuas de hasta aproximadamente 200 °C y también se adhieren a sustratos recubiertos de silicona.
La superficie de adhesión debe estar limpia y libre de grasa. Muchas cintas adhesivas no alcanzan su resistencia final hasta pasadas 24 a 72 horas y no deberían procesarse por debajo de aproximadamente +10 °C. Son determinantes las indicaciones del fabricante de la cinta adhesiva. El pegado sirve principalmente para el posicionamiento. En puertas en las que la entrada lateral somete la junta a esfuerzos de cizalladura, una ranura o un perfil de sujeción suele ser más seguro. También pueden combinarse ranura y adhesión.
Aplicaciones en armarios eléctricos, tecnología alimentaria y tecnología de vehículos
En la construcción de armarios eléctricos, las juntas de goma esponjosa de célula cerrada contribuyen al grado de protección según DIN EN 60529, por ejemplo IP54 o IP65. El grado de protección siempre se verifica para el envolvente completo. En envolventes exteriores, la resistencia a UV y al ozono favorece el uso de silicona. En la tecnología alimentaria se emplean compuestos que cumplen la recomendación BfR XV o los requisitos de FDA 21 CFR 177.2600 para artículos de caucho de uso repetido. Una piel exterior lisa y cerrada absorbe menos humedad y productos de limpieza que las superficies de corte abiertas.
En la tecnología de vehículos, las juntas de espuma de silicona se utilizan en carcasas de baterías, tapas y aberturas de servicio. Para vehículos ferroviarios se aplican requisitos de protección contra incendios según EN 45545-2, para los que existen compuestos especiales de espuma de silicona. La página sobre espuma de silicona ofrece una visión general de placas, cordones y perfiles. El artículo sobre juntas de silicona en la industria describe cómo se clasifica la goma esponjosa frente a juntas tóricas, juntas planas y juntas moldeadas.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre goma esponjosa y goma espuma?
La goma esponjosa suele ser de célula mixta y, como perfil extruido, tiene una piel exterior densa que sella contra agua y polvo. El caucho celular es predominantemente de célula cerrada y absorbe poca agua incluso en los cantos de corte. La goma espuma suele ser de célula abierta y muy blanda. Absorbe líquido y se utiliza más bien para amortiguación y acolchado.
¿Cuánto debe comprimirse una junta de goma esponjosa?
Las juntas de goma esponjosa de célula cerrada suelen comprimirse aproximadamente entre el 25 y el 50 % de su altura. El valor concreto depende de la densidad aparente, la sección del perfil, la tolerancia de la holgura y la temperatura de servicio. Una compresión permanente por encima del rango recomendado aumenta la deformación remanente por compresión.
¿Es adecuada una junta de goma esponjosa de silicona para el contacto con alimentos?
Depende del compuesto. Para el contacto con alimentos se utilizan espumas de silicona que cumplen la recomendación BfR XV o los requisitos de FDA 21 CFR 177.2600. La idoneidad se confirma para la formulación concreta, no de forma general para la silicona.
¿Qué adhesivo es adecuado para perfiles autoadhesivos de goma esponjosa de silicona?
Los adhesivos acrílicos suelen ser adecuados hasta aproximadamente 100 a 120 °C de temperatura continua y se adhieren bien al metal y a la pintura. Para temperaturas más altas o sustratos que contienen silicona se utilizan adhesivos de silicona. Los adhesivos sensibles a la presión de silicona adecuados se adhieren a la espuma de silicona sin pretratamiento activador; con adhesivos acrílicos, este puede ser necesario según el sistema. En cualquier caso, las superficies de adhesión deben estar limpias y libres de grasa.