MATERIAL ELASTOMÉRICO.

MATERIALES ELASTOMÉRICOS
FARMACOTECNIA II
MATERIAL ELASTOMÉRICO.
INTRODUCCIÓN
Los materiales elastomericos están compuestos por múltiples ingredientes que son
plastificados y mezclados a elevada temperatura en maquina moledoras. Luego la mezcla
plastificada se coloca en moldes y se vulcaniza (se cura) bajo la temperatura y presión.
Durante la vulcanización los filamentos de polímero forman ligaduras cruzadas debido al
agente vulcanizante, con la ayuda del acelerador o activador de modo que el movimiento
queda restringido y el cierre moldeado adquiere el carácter elástico y flexible requerido para
su uso. Los ingredientes que no forman esas uniones cruzadas quedan dispersos dentro del
compuesto y, junto con el grado de curado, afectan las propiedades del cierre terminado.
Los elastómeros se utilizan para elaborar tapones de viales o cierres de cartuchos
inyectables. Se trata, en ambos casos, de envases para productos estériles, que contienen un
sólido o un liquido, acuoso u oleoso. Como es conocido, los viales requieren un sistema de
cerrado que permita la comunicación entre el interior y el exterior del envase sin perder sus
condiciones de esterilidad. En algunos casos se necesita introducir un líquido, como por
ejemplo en los inyectables de preparación extemporánea. En otros, se precisa obtener dosis
sucesivas manteniendo la esterilidad del producto.
Con el fin de permitir la introducción de la aguja de una jeringa hipodérmica en un frasco de
ampolla de dosis múltiples y de asegurar el resellado tan pronto como se reitre la aguja, cada
frasco- ampolla esta sellado con un cierre de goma mantenido en su sitio por una tapa de
aluminio. Este principio también es seguido en los embases de dosis única de tipo cartucho
excepto que aquí la aguja se introduce una sola vez para posibilitar la expulsión o el retiro
del contenido.
Para ello, se utiliza una aguja que, atravesando el tapón, permita el intercambio descrito. Por
tanto, se debe utilizar un material que cumpla dos requisitos:
1. Ser fácilmente perforable para permitir el paso de la aguja sin romper el tapón y
originar pequeñas partículas de elastómero que irían a parar al contenido del vial.
2. Poseer unas condiciones óptimas de elasticidad que le permita recuperar su forma
primitiva, manteniendo el estado inicial de estanqueidad.
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" Aquel que se ama a sí mismo, no tiene rival alguno"
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1.- DEFINICIÓN:
Son materiales orgánicos constituidos por moléculas poliméricas con capacidad para
“estirarse”, “desenrollarse”,”comprimirse” en definitiva, deformarse considerablemente ante
tensiones. Además por estar algo entrecruzadas pueden recuperar fácilmente su disposición
original una vez que cesa la acción de tensión. Un elastómero es entonces, un polímero
elástico.
 PROPIEDADES FISICAS
Las propiedades físicas que deben considerarse en la selección de una formula en particular
incluyen:
ELASTICIDAD.- La elasticidad es crítica para establecer un sellado con el labio y el cuello de
un frasco - ampolla u otra abertura y para el resellado después de retirar la aguja.
DUREZA.- Debe proveer firmeza pero no excesiva resistencia a la inserción de una aguja a
través del cierre.
FRAGMENTACION.- Debe ser mínima cuando sean atravesados por una aguja
TRANSFERENCIA DE VAPOR.- Ocurre en cierto grado en todas las formulas de goma, la
correcta elección de los ingredientes posibilita el control del
grado de permeabilidad.
2.- METODO DE OBTENCION:
Éstos se obtienen mediante el proceso de vulcanización, que fue inventado por Charle
Goodyear y consiste en mezclar caucho con varios productos químicos y azufre y calentarlo a
160 ºC. Así se potencian las propiedades del caucho, sobre todo la elasticidad. Estos
compuestos necesitan someterse a un proceso de vulcanización, previo a su utilización. De
este modo, se disminuye su plasticidad y aumenta su elasticidad. Para ello, el elastómero
base se le agrega un agente vulcanizante, sometiendo esta mezcla a presión y temperaturas
elevadas. Con este tratamiento, el vulcanizante provoca la formación de enlaces
transversales entre las cadenas elastoméricas impidiendo el deslizamiento de una sobre
otra. El más utilizado es el azufre.
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 POR VULCANIZACION:
Un requisito característico del comportamiento elastomérico es que la estructura molecular
sea ligeramente entrecruzada. El proceso de entrecruzamiento en los elastómeros se
denomina vulcanización, que se consigue mediante una reacción química no reversible que
generalmente se lleva a cabo a elevada temperatura. En la mayoría de las reacciones de
vulcanización, se añaden compuestos de azufre al elastómero en caliente. Los átomos de
azufre unen cadenas vecinas formando enlaces entrecruzados. El entrecruzamiento
mediante puentes de azufre tienen lugar en el poliisopreno de acuerdo con la siguiente
reacción:
El caucho sin vulcanizar es blando y pegajoso y tiene poca resistencia a la abrasión. Mediante
la vulcanización aumenta el modulo de elasticidad, la resistencia a la degradación por
oxidación. La magnitud del modulo de elasticidad es directamente proporcional a la
densidad de enlaces entrecruzados. Para producir un caucho capaz de experimentar grandes
deformaciones sin que se rompan los enlaces primarios de la cadena, debe haber
relativamente pocos enlaces entrecruzados y estar muy separados. Los cauchos útiles
resultan de mezclar 1 a 5 partes de azufre y 100 partes de caucho. Aumentado el contenido
en azufre se endurece el caucho y se reduce su elasticidad. Como el material elastomérico
tiene enlaces entrecruzados, es un material termoestable por naturaleza.
 Aditivos que se suelen añadir en el proceso de vulcanización:
Estos materiales están compuestos por unas sustancias base a las que se añaden
determinados aditivos con el fin de facilitar su producción o modificar sus características.
Dentro de los elastómeros bases se pueden incluir los siguientes productos: el caucho
natural, los cauchos sintéticos y los cauchos de siliconas.
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Entre los aditivos que se suelen añadir se encuentran los aceleradores, activadores,
sustancias de carga, antioxidantes, plastificantes o colorantes, los cuales proporcionan al
producto final diferentes propiedades.
 ACELERADORES: son moléculas orgánicas que se utilizan para reducir el tiempo de
vulcanización.
 ACTIVADORES: se adicionan para optimizar la acción de los aceleradores y favorecer
la vulcanización.
 ANTIOXIDANTES: son sustancias que previenen el ataque del oxigeno y del ozono
sobre los dobles enlaces existentes en estos compuestos, evitando así la perdida de
flexibilidad y elasticidad.
 SUSTANCIAS DE CARGA: se trata de polvos inertes de tamaño de partícula muy fino
que se utilizan para modificar las propiedades mecánicas del elastómero vulcanizado
y disminuir los costos de producción.
 PLASTIFICANTES: son productos que facilitan la incorporación y dispersión de las
sustancias de carga en la mezcla.
 COLORANTES: son pigmentos inorgánicos de diferentes tonalidades que sirven para
colorear los elastómeros.
 REACCIÓN POR CONDENSACIÓN: En la cual existe liberación de subproductos de
carácter volátil y es por esta razón que tienden a contraerse con el transcurso del tiempo
por lo tanto su estabilidad dimensional no es optima.
Mercaptanos. En este caso están un tipo de siliconas.
 REACCIÓN POR ADICIÓN: No hay liberación de subproductos, las mezclas se suman
(se adicionan) y por esta razón su estabilidad dimensional es buena.
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3.- CLASIFICACIÓN:
Existen muchas clasificaciones posibles de
los numerosos tipos de elastómeros. En
primer lugar se indica la clasificación más
extendida, según la composición química,
con su nomenclatura (norma ISO 1629), y
la clasificación según las propiedades a
alta temperatura.
 Clasificación según su composición química:
Grupo R (del inglés Rubber) - la cadena principal se compone de carbono e hidrógeno
y contiene dobles enlaces
o
o
o
o
o
Caucho natural (NR)
Poliisopreno (IR, forma artificial del caucho natural)
Polibutadieno
Caucho estireno-butadieno (SBR)
Caucho butilo (IIR)
Grupo M (del inglés Methylene) - su cadena principal sólo contiene átomos de
carbono e hidrógeno y está saturada (no dobles enlaces)
o
o
o
o
o
Caucho etileno-acetato de vinilo (EVM)
Caucho fluorado (FKM)
Caucho acrílico (ACM)
Polietileno clorado (CM)
Polietileno clorosulfurado (CSM)
Grupo N - contiene átomos de nitrógeno en la cadena principal
o
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"Pebax", copolímero de poliamida y poliéster.
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Grupo O - contiene átomos de oxígeno en la cadena principal
o
Caucho de epiclorohidrina (ECO)
Grupo Q - contiene grupos siloxano en la cadena principal
o
Caucho de silicona (MQ)
Grupo U (de Uretano) - contiene átomos de nitrógeno, oxígeno y carbono en la
cadena principal formando el grupo NCO (uretano)
o
Elastómeros de poliuretano (AU y EU)
Grupo T - contiene átomos de azufre en la cadena principal
o
Caucho de polisulfuro o "Thiokol"
 Clasificación según su comportamiento a alta temperatura:
a) Elastómeros termoestables
Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular
relativamente bajo, las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de
entrecruzamiento molecular formando materiales duros, que funden con descomposición o no
funden y son generalmente insolubles en los solventes más usuales. Al calentarlos no cambian de
forma y siguen siendo sólidos hasta que, por encima de una cierta temperatura, se degradan.
La mayoría de los elastómeros pertenecen a este grupo.
b) Elastómeros termoplásticos
Al elevar la temperatura se vuelven blandos y moldeables. Sus propiedades no cambian si se
funden y se moldean varias veces. Este tipo de materiales es relativamente reciente, el
primero fue sintetizado en 1959. Familias principales:

Estirénicos (SBCs)
o Estireno-butadieno-estireno (SBS) de alto y bajo contenido en estireno
o Estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS)
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Estireno-isopreno-estireno (SIS)
Olefínicos (TPOs)
Vulcanizados termoplásticos (TPVs)
Poliuretano termoplástico (TPUs)
Copoliésteres (COPEs)
Copoliamidas (COPAs)
o





Un material puede ser clasificado elastómeros termoplástico si cumple las siguientes
características:
1) Capacidad de ser estirado con alargamientos moderados y que, al retirar la tensión, el
material vuelva a su estado original.
2) Procesable a altas temperaturas.
ELASTÓMEROS MÁS UTILIZADOS
FARMACÉUTICOS
EN EL ACONDICIONAMIENTO DE PRODUCTOS
 SEGÚN SU COMPOSICIÓN QUÍMICA:
A. CAUCHO NATURAL
El caucho natural se extrae del látex, un líquido lechoso que es una suspensión que contiene
partículas pequeñas de caucho, los antiguos mayas y aztecas lo extraían del árbol de la Hevea
y lo empleaban para hacer botas de lluvia y las pelotas que utilizaban en un juego similar al
básquet. Es lo que llamamos un elastómero, es decir, después de ser estirado o deformado,
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recupera su forma original. Normalmente, el caucho natural es tratado para producir
entrecruzamientos lo que lo convierte en un elastómero aún mejor.
a). Las cadenas de polímero son largas, enredadas y en espiral y a temperatura ambiente
están en estado de agitación térmica, quedando la disposición como se refleja en la figura.
B. POLIISOPRENO
Las características vulcanizadas del polyiisopreno son similares a los valores obtenidos para
el caucho natural. El caucho natural y el poliisopreno sintético ambos tienen una histéresis
extensible y buenas características extensibles frente al calor. La naturaleza muy específica
del poliisopreno sintético proporciona un número de factores que la distingan del caucho
natural. Hay una variación mínima en las características físicas. Las condiciones de la
polimerización se controlan bien para asegurar que el polímero es altamente específico
químicamente. Los non polímeros son menos en el sintético que en el caucho natural.
En el proceso de fabricación del poliisopreno sintético, se requieren menos trabajo mecánico
e interrupción. Los ciclos de mezcla son más cortos lo que permite ahorros de tiempo, de
energía y aumento del rendimiento. Además, el poliisopreno sintético tiene más
compatibilidad que el caucho natural en mezclas con solución SBR y EPDM. La uniformidad
del poliisopreno sintético garantiza una calidad constante.
C. CAUCHO BUTILICO (isobutenisopropeno)
El caucho butílico no se elabora a partir de un monómero diénico, sino de isobuteno que
tiene sólo una insaturación simple; el polímero es entonces, saturado. Con el fin de generar
algunos sitios de insaturación para la vulcanización, se copolimeriza con un 0,5-3,0% de
isopropeno. El caucho butílico tiene propiedades opuestas a las del butadiénico. Posee muy
alta histéresis y muy baja resiliencia, aunque similar a la del caucho natural a 100 C
temperatura a la cual se incrementa la movilidad de sus grupos metilo sustituyentes.
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No debe confundirse este polímero con el polibutileno que se elabora a partir del butileno
normal, el cual es una poliolefina relacionada con el polietileno y el polipropileno.
D. CAUCHO DE ETILENPROPILENO
Los cauchos etilenpropilénicos son copolímeros del etileno y el propileno. Contienen un 60 a
80% de etileno, la función principal del propileno es evitar la cristalización del etileno. Se
selecciona el método de polimerización que dé un copolímero aleatorio. Al hidrogenar el
caucho natural se obtiene un copolímero completamente alternante. El caucho
etilenpropilénico es el único polímero adecuado para aislar cables de potencia de 60 kV; sólo
el papel parafinado tiene mejores propiedades de aislamiento.
Un tercer monómero se copolimeriza frecuentemente en el sistema etilenpropileno para
conferir insaturación a la molécula y con ello facilitar su vulcanización. Este tercer
monómero tiene que ser un dieno, como en el caso del caucho butílico que se mencionó
antes. El caucho resultante se designa como etileno-propileno-monómero diénico. Existen
variaciones en el dieno seleccionado, pero se usa el etilidennorboreno. Nótese que la
insaturación que resulta no se hace en la cadena principal del polímero. Esto da buena
resistencia a la intemperie y principalmente al ataque del ozono, el cual es un viejo problema
con los cauchos diénicos.
E. BUTILOS HALOGENADOS:
- Clorobutilo.
- Bromobutilo.
LA ELASTICIDAD DEL CAUCHO SE CARACTERIZA POR LO SIGUIENTE:
Aplicando fuerzas de atracción externa relativamente pequeñas se produce una gran
distensión del orden aprox. 800 – 1000% que supone una compactación de 10 -100
veces. El estiramiento puede mantenerse largo tiempo sin que disminuya la tensión
desarrollada entre extremos.
Al desaparecer la fuerza estiradora con el cuerpo elástico recupera en una fracción de
segundo su estado primitivo de forma prácticamente completa (elasticidad
reversible).
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La deformación que queda (expresada como diferencia entre las medidas antes y
después de la sobrecarga de tracción) son inferiores al 1% (de formación residual).
En estado de reposo los elásticos son amorfos, presentando apariencia de
cristalización durante el estiramiento.
Para el comportamiento caucho elástico de un alto polímero es decisiva la existencia
de largas cadenas moleculares que, en reposo, están aglomerados pero que por carga
mecánica pueden adoptar una forma cualquiera.
Las fuerzas de tracción producen un estiramiento y un paralelismo de dirección de
las macromoleculares cateniformes.
Puesto que en el caso de la goma virgen el efecto mecánico o térmico produce una
deformación que solo es parcialmente reversible (por transformación del estado
plástico debido a despolimerización) y el material se hace viscoso y pegajoso,
conviene analizar una vulcanización con azufre (vulcanización con aire caliente) o
con bicloruro de azufre (vulcanización en frió) que da lugar a la formación de puentes
de disulfuro entre las moléculas.
Las características de los elastómeros dependen del proceso de los aditivos
incorporados y del proceso de vulcanización empleado.
CORING, consiste en la formación de pequeñas partículas de elastómero debido a la
punción de la aguja en el tapón. Estas partículas pueden pasar al preparado
parenteral y después ser inyectadas en el organismo junto con el medicamento.
Los efectos perniciosos se encuentran directamente relacionados con el número de
partículas inyectadas y con su tamaño.
Uno de los métodos utilizados para determinar ésta cesión de partículas ha sido la
norma alemana DIN 58366.
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4.- USOS Y APLICACIONES:
 Son utilizados como tapones para
viales.
 Cartuchos.
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



Tetinas.
Jeringas.
Sondas.
Preservativos, etc.
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Uso de elastómeros en odontología.





Guantes.
Diques de goma.
Elásticos de ortodoncia.
Taza de silicona para yesos.
Topes de medición de longitud en endodoncia.
VENTAJAS DEL MATERIAL ELASTOMÉRICO:

Relativamente económicos.

Alta resistencia al desgarro.

Tiempo de trabajo prolongado.

Fidelidad de detalles.

Fácil desinfección.
DESVENTAJAS DEL MATERIAL ELASTOMÉRICO:

Olor, sabor y aspecto desagradable.

Difícil manipulación.

Largo tiempo de polimerización.

Baja estabilidad dimensional.

Bajo poder de recuperación a la deformación.

Debe ser vaciado antes de 30 minutos.

Es hidrofóbico.
CONTROL DE CALIDAD DE LOS MATERIALES ELASTOMÉRICOS.
-
INSPECCIÓN Y CONTROL DE CALIDAD: los servicios que presta los departamentos
cuentan con pruebas para medir las características de los elastómeros como son:
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• DUREZA.
Medidor de dureza PCE-DX-A Shore A
aparato mecánico para medir la dureza
de goma blanda, caucho y elastómeros
El medidor de dureza PCE-DX-A es un
modelo estándar para medir la dureza de
materiales blandos en Shore A. Este medidor
de dureza cuenta con un componente de
medición con cabezal de medición y una
escala con una precisión de lectura de 0,5
unidades de dureza.
• ELONGACIÓN (%):
La elongación es crucial para todo tipo de material. Representa cuánto puede ser estirada
una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es el porcentaje de elongación al
que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra. Es decir, cuánto puede
estirársela, logrando que ésta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensión.
Esto es importante si el material es un elastómero. Los elastómeros tienen que ser capaces
de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayoría de ellos pueden
estirarse entre el 500% y el 1000% y volver a su longitud original son inconvenientes.
• TENSIÓN:
Los elastómeros deben exhibir una alta elongación elástica. Pero para algunos otros tipos de
materiales, como los plásticos, por lo general es mejor que no se estiren o deformen tan
fácilmente. Si queremos conocer cuánto un material resiste la deformación, medimos algo
llamado módulo. Para medir el módulo ténsil, hacemos lo mismo que para medir la
resistencia y la elongación final. Esta vez medimos la resistencia que estamos ejerciendo
sobre el material, tal como procedimos con la resistencia ténsil. Incrementamos lentamente
la tensión y medimos la elongación que experimenta la muestra en cada nivel de tensión,
hasta que finalmente se rompe.
• COMPRESIÓN:
El Ensayo a Compresión para los elastómeros, es comúnmente conocido, pero tiene como
inconveniente que los estados tensionales de compresión puro no se logran debido a la
fricción que surge entre la probeta y la máquina debido a que la probeta no se desplaza
libremente a través de la superficie de las platinas durante el proceso de compresión.
Inclusive para valores pequeños del coeficiente de fricción causan valores sustanciales de
deformaciones transversales que alteran el valor de las deformaciones por compresión.
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Bibliografía:
http://books.google.com.pe/books?id=_OCYnoHE40kC&pg=PA251&dq=elastomeros&hl=es&ei=
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wBg#v=onepage&q=elastomeros&f=false
TECNOLOGIA FARMACEUTICA
VILA JATO
http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-dureza/medidordureza-pce-dx-a.ht
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