Viscosímetro Mooney

Un viscosímetro Mooney o viscosímetro de disco giratorio es un instrumento utilizado para medir la viscosidad Mooney de los cauchos . ^{[ 1 ]} Inventado en la década de 1930 por Melvin Mooney , ^{[ 2 ]} contiene un husillo giratorio y matrices calentadas ; la sustancia encierra y rebosa del husillo, y la viscosidad Mooney se calcula a partir del par de torsión sobre el husillo. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]}

El principio de funcionamiento del viscosímetro Mooney consiste en medir el par necesario para hacer girar un disco dentro de una cámara cilíndrica llena del compuesto de caucho que se va a vulcanizar. Un valor proporcional a este par se denomina índice de viscosidad (viscosidad Mooney) y se expresa en unidades Mooney arbitrarias.

El compuesto de caucho se introduce a presión en la cámara de ensayo, que consta de dos mitades. Dentro de la cámara, un disco gira mediante un motor. Para evitar el deslizamiento del caucho durante la determinación, tanto las paredes de la cámara como la superficie del rotor presentan estrías.

La conversión del par motor a unidades de viscosidad se realiza mediante un resorte plano calibrado anclado al eje del disco giratorio. Las deformaciones del eje se transmiten a la escala indicadora. La elasticidad del resorte se ajusta de manera que un par motor de 84 daN·cm corresponda a 100 unidades de viscosidad. La cámara se calienta eléctricamente y la temperatura se mantiene constante con una precisión de 0,5 °C.

El compuesto de caucho, incluido el sistema de vulcanización, se moldea en la planta en  láminas de 6 a 8 mm de espesor. De estas láminas se cortan muestras redondas de 45  mm de diámetro. Las muestras se perforan por la mitad para permitir el paso del eje del rotor. Antes de comenzar la medición, el instrumento se calienta a 118 °C. Tras introducir la muestra, esta tarda un minuto en alcanzar el equilibrio térmico y, a continuación, se pone en marcha el rotor.

El valor de la viscosidad Mooney disminuye inicialmente debido a la disminución de la viscosidad del compuesto al aumentar la temperatura. Después de aproximadamente 4 minutos, se alcanza un valor mínimo que se mantiene constante durante un tiempo. Este valor se denomina MV. Transcurrido un cierto período, comienza la vulcanización y la viscosidad Mooney aumenta.

En la curva obtenida se indican los siguientes valores:

viscosidad mínima MV;

Tiempo de prevulcanización (t5): intervalo de tiempo (medido desde el inicio del rotor) correspondiente a un aumento de viscosidad de 5 unidades Mooney sobre MV, medido al inicio del rotor. El valor de t5 indica la tendencia a la prevulcanización del compuesto. Cuanto mayor sea t5, menor será la tendencia a la prevulcanización y, por lo tanto, el compuesto de caucho se puede procesar de forma más fiable en el molino, calandrado o extrusor. ^{[ 4 ]}

Tiempo de vulcanización (t35): el intervalo de tiempo (medido desde el arranque del rotor) correspondiente a un aumento de viscosidad de 35 unidades sobre el valor MV.

El índice de vulcanización (Dt30 = t35 − t5) proporciona información sobre la capacidad de vulcanización de un compuesto de caucho. Un compuesto con un índice de vulcanización bajo se cura más rápidamente que uno con un índice de vulcanización más alto.

Tiempo óptimo de vulcanización a la temperatura experimental empleada (arriba), que se puede calcular con la siguiente relación:

top = (t5 − tMV) + 10.Delta 30

donde tMV es el intervalo de tiempo, medido desde el arranque del rotor hasta que la viscosidad Mooney alcanza el valor MV.

Utilizando la pendiente de la curva, se puede determinar la velocidad de vulcanización.

Si la vulcanización continúa, la viscosidad Mooney se vuelve, en muchos casos, prácticamente constante en el tiempo. Superar el tiempo de meseta provoca la reversión en el caucho natural o el sobrecurado en los elastómeros sintéticos.