Número de documento: TR-2026-06-12
Fecha de publicación: 12 de junio de 2026
Industrias aplicables: Neumáticos, Sellos, Mangueras, Bandas transportadoras, Productos moldeados
Alcance técnico: estructura de nano-placa, alta refuerzo, alta barrera de gases, resistencia al desgaste y envejecimiento, alta carga y bajo costo
Resumen ejecutivo
Este informe describe sistemáticamente las características técnicas y el valor de aplicación del Relleno Reforzante Nano PF87 (serie GreenThinking®). Este producto es un agente reforzante en nano escala, en forma de escamas, suave, derivado de minerales compuestos naturales mediante nano-modificación y tratamiento de activación superficial, con un tamaño de partícula mediano D50 = 153 nm. Su efecto de refuerzo es similar al del negro de carbono N550, combinando las propiedades reforzantes de la sílice precipitada con las ventajas de procesamiento de alta carga y baja dureza.
Basándose en datos medidos de aplicaciones como revestimientos internos de neumáticos, sellos de NBR y mangueras extruidas de EPDM (por ejemplo, resistencia a la tracción de hasta 20.32 MPa en sistemas de NBR curados con azufre, conjunto de compresión tan bajo como 10.34%), este informe demuestra la capacidad del producto para equilibrar rendimiento y costo al reemplazar el negro de carbono tradicional, sílice precipitada, caolín y carbonato de calcio. Además, PF87 puede ser personalizado en términos de diseño de formulación y validación de procesos según la matriz de caucho del cliente (caucho natural, caucho sintético, PVC, CPE, etc.) y objetivos de rendimiento (barrera de gases, resistencia a la abrasión, resistencia al envejecimiento, sinergia retardante de llama, etc.).
Valor central: Ayuda a los clientes a reducir el costo de la mezcla en 10%–30%, mejorar la fluidez del procesamiento, extender la vida útil del producto y cumplir con los requisitos del sistema de gestión de calidad como IATF 16949.
1. Situación actual y antecedentes: El dilema de la selección de relleno de caucho y la desviación del rendimiento
En la industria del caucho, la elección del relleno reforzante afecta directamente las propiedades mecánicas, la procesabilidad y el costo. Las soluciones tradicionales tienen contradicciones inherentes:
- Negro de carbono (N550, etc.): Alto refuerzo, pero el precio fluctúa significativamente; una alta carga conduce a un aumento brusco de la dureza, acumulación de calor elevada y limitaciones de color (solo negro).
- Sílice precipitada: Excelente refuerzo, pero difícil de dispersar; requiere agentes de acoplamiento de silano, alto consumo de energía en la mezcla y alta viscosidad de Mooney.
- Caolín / carbonato de calcio: Bajo costo, pero pobre refuerzo; actúa solo como extensor, sin poder mejorar los indicadores mecánicos clave.
La industria comúnmente enfrenta una “desviación en la vida útil”: las propiedades físicas iniciales cumplen con las especificaciones, pero tras envejecimiento termo-oxidativo prolongado, fatiga dinámica o contacto con medios, la resistencia y la resistencia al desgaste se degradan demasiado rápido. La mayoría de los clientes solo se centran en los indicadores básicos del relleno (tamaño de partícula, área superficial específica) y descuidan la influencia de la morfología microscópica, actividad superficial y estructura lamelar en la estabilidad a largo plazo.
Posicionamiento técnico de PF87: A través de una estructura en escamas a nano escala y tratamiento de activación superficial, proporciona una solución equilibrada con un refuerzo cercano al del negro de carbono, mejor procesabilidad que la sílice precipitada y menor costo que los rellenos de alta gama importados.
Aquí, líderes Fabricantes de rellenos funcionales para caucho en China y Proveedores de rellenos funcionales de caucho en China han desarrollado PF87 como un producto de próxima generación. Asimismo, Fabricantes de rellenos de caucho en China y Proveedores de rellenos de caucho en China están ofreciendo cada vez más PF87 como un producto versátil Relleno de caucho para reemplazar negro de carbono N550 en muchas formulaciones.
| Tipo de Estrés | Fuente típica | Requisito para el rendimiento del relleno |
| Termo-oxidación | Compartimento del motor, acumulación de calor en movimiento | El relleno debe inhibir el envejecimiento de la matriz y mantener la densidad de reticulación |
| Compresión/flexión dinámica | Deformación repetida del sello, flexión del neumático | El relleno reforzante debe reducir el calor por histéresis y mejorar la resistencia a la fatiga |
| Presión interna de gas | Retención de presión del neumático, sellado neumático | La estructura de relleno en escamas crea un “efecto laberinto” para reducir la permeabilidad |
| Medios de aceite/químicos | El sello de aceite en contacto con lubricante, combustible | El tratamiento oleofóbico de la superficie del relleno mejora la resistencia a la hinchazón |
2. Matriz de estrés acoplado: mecanismos clave de fallo para sellos y productos dinámicos
En aplicaciones como las capas internas de neumáticos, sellos de aceite y mangueras, los productos soportan múltiples esfuerzos: calor, oxígeno, deformación dinámica, medios de aceite y retención de presión de aire.
Ventaja del PF87: Su estructura en escamas y alta porosidad crean un camino tortuoso en la matriz de caucho, mejorando significativamente la barrera de gases (el coeficiente de permeabilidad medido se reduce en más del 7%, ver datos de la capa interna del neumático). Al mismo tiempo, el tamaño nanométrico (D50 = 153 nm) proporciona refuerzo similar a la sílice precipitada, mejorando la resistencia al desgaste y a la fatiga.
Específicamente, el PF87 actúa como un excelente relleno nano para barrera de gases en la capa interna de neumáticos, y también es una alternativa rentable a la sílice precipitada en muchas aplicaciones no relacionadas con neumáticos. Para compuestos de EPDM, su naturaleza de activación superficial hace que sea un relleno nano mineral activado superficialmente para EPDM.
3. Matriz de comparación de micro-mecanismos y rendimiento: Relación estructura-propiedad de PF87
3.1 Características principales del producto
PF87 está especialmente modificado a nivel nano y activado superficialmente. Los principales indicadores físicos y químicos (de TDS) son los siguientes:
| Parámetro | Valor típico | Método de ensayo |
| Tamaño medio de las partículas D50 (nm) | 153 | Difracción láser |
| D10 (nm) | 73 | - |
| D90 (μm) | 3.394 | - |
| Área superficial específica (m²/kg) | 43609 | Calculado |
| Blancura (GEM) | 71 | - |
| pH (solución acuosa) | 5.95 | AFS113-87-S |
| Contenido de humedad | 0.91% | AFSC-566 |
| Composición química: SiO₂ | 50.30% | Análisis químicos |
| Al₂O₃ | 34.50% | - |
| TiO₂ | 1.60% | - |
Interpretación del mecanismo:
- Estructura frágil: Las partículas son planas; tras la orientación, prolongan la trayectoria de permeación de gas/líquido, mejorando la barrera de gases y reduciendo la deformación por compresión.
- Tamaño de partícula a escala nanométrica: Comparable a sílice precipitada (>100 nm), proporcionando refuerzo suficiente mientras evita una aglomeración excesiva.
- Tratamiento de activación superficial: Mejora la compatibilidad con la matriz de caucho, aumenta la dispersión y extiende el tiempo de curado (TS2 extendido a 66–77 segundos en sistema de azufre NBR).
- Ajustabilidad de dureza alta: Cada 8–10 phr aumenta la dureza en 1 Shore A, facilitando el ajuste fino de la formulación.
3.2 Matriz de comparación de rendimiento: PF87 vs. rellenos tradicionales
| Propiedad | Negro de carbono N550 | Sílice precipitada | Caolín | PF87 |
| Refuerzo (resistencia a la tracción) | Alta (línea base) | Muy alto | Bajo | Cerca de N550 (NBR azufre: 20.32 MPa) |
| Viscosidad Mooney de procesamiento | Medio | Alta (necesita agente de acoplamiento) | Bajo | Baja (NBR azufre ML=0.82-1.05) |
| Barrera de gases | Regular | Regular | Pobre | Excelente (coeficiente de permeabilidad reducido en un 7%) |
| Resistencia a la abrasión | Excelente | Excelente | Pobre | Buena (mejor que caolín, cercana a N550) |
| Resistencia a envejecimiento por calor | Medio | Excelente | Pobre | Excelente (retención de resistencia >80% después de 120°C×70h) |
| Deformación por compresión | Medio | Excelente | Pobre | Excelente (≤17% a 100°C×24h) |
| Alta capacidad de carga | Baja (picos de dureza) | Medio | Alta | Alta (recomendado 30-150 phr, la dureza aumenta gradualmente) |
| Costo relativo | Alta | Alta | Bajo | Medio (puede reemplazar parcialmente el negro de carbono, reduciendo el costo total) |
Soporte de datos: En el sistema de azufre NBR, la formulación PF87 logra una resistencia a la tracción de 20.32 MPa y un conjunto de compresión de solo 10.34%, superando a algunos rellenos tradicionales.
4. Límites de validez empírica: Datos clave de rendimiento y limitaciones de las pruebas
4.1 Aplicación en la capa interior del neumático (Reemplazo parcial de N660)
En el sistema de caucho butílico bromado, se utilizó 20 phr de PF87 para reemplazar parte de N660. Resultados de las pruebas (curado a 151°C durante 30 min):
| Propiedad | Formulación de control | Formulación de PF87 | Tendencia |
| Viscosidad Mooney ML(1+4) a 100°C | 56.3 | 53.6 | ↓ Mejor procesabilidad |
| Tiempo de encendido t5 (min) @125°C | 29.8 | 29.3 | Prácticamente sin cambios |
| Resistencia a la tracción (MPa) | 10.1 | 10.9 | ↑ +7.9% |
| Coeficiente de permeabilidad (×10⁻¹⁴) | 16.53 | 15.43 | ↓ -6.7% (mejora en la barrera de gases) |
| Fatiga por flexión (500k ciclos) | Grieta grado 0 | Grieta grado 0 | Equivalente |
Conclusión: PF87 mejora la fluidez del proceso y la barrera de gases mientras mantiene las propiedades mecánicas y la vida útil por fatiga. Esto demuestra claramente que El relleno de caucho mejora la barrera de gases de las mezclas de caucho butílico – PF87 funciona como un excelente Relleno de caucho para sellos NBR resistentes al aceite así como se muestra a continuación.
4.2 Sistema de Azufre NBR (Sellos de Aceite / Componentes de Sellado)
| Producto | Dureza Shore A | Resistencia a la tracción (MPa) | Elongación (%) | Conjunto de Compresión (100°C×24h) | Resistividad superficial (Ω) |
| PF87 | 68 | 20.32 | 689 | 10.34% | 7.65×10¹² |
| PF81 | 67 | 13.34 | 710 | 13.79% | 5.78×10¹² |
| PF91 | 68 | 15.27 | 664 | 10.34% | 1.14×10¹⁴ |
| PF93 | 69 | 14.91 | 689 | 10.34% | 6.57×10¹² |
PF87 muestra la mayor resistencia a la tracción y un conjunto de compresión extremadamente bajo en NBR, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de sellado dinámico. Por lo tanto, es una opción preferida Relleno de caucho para sellos NBR resistentes al aceite.
Nota de limitación de prueba: Los datos anteriores se basan en condiciones de curado estándar y en placas de laboratorio. En la producción real, factores como la dispersión del relleno, el proceso de mezcla (fuerza de corte, temperatura de descarga) y la compatibilidad del sistema de curado pueden causar variaciones en el rendimiento. Se recomienda a los clientes realizar validaciones del proceso antes de la producción en masa.
5. Control de Consistencia del Proceso: Puntos Clave desde la Formulación hasta la Producción en Masa
Como relleno nanoactivado de superficie, las ventajas de PF87 solo pueden ser completamente aprovechadas con una dispersión uniforme y un procesamiento estable. Los siguientes puntos de control merecen atención:
- Prueba de dispersión: Utilizar SEM o analizador de tamaño de partículas para monitorear el tamaño de los aglomerados del relleno; requisito ≤5 μm.
- Control de viscosidad de Mooney: Los diferentes productos de la serie PF afectan la viscosidad de Mooney de manera diferente (por ejemplo, la formulación PF87 ML=53.6, mejor que el control). Establecer un rango de variación de Mooney de lote a lote (±3).
- Monitoreo de las características de curado: PF87 puede extender el tiempo de fragua (TC10 de 53 s a 67 s en sistema de azufre NBR), proporcionando una ventana de seguridad para moldeo por inyección/extrusión; también acorta el tiempo de curado óptimo (TC90 de 146 s a 116 s), aumentando la eficiencia de producción.
- Fórmula de ajuste de dureza: Cada 8-10 phr de PF87 aumenta la dureza en aproximadamente 1 Shore A, facilitando el ajuste fino de la formulación.
Servicios de proceso: Guía de prueba en sitio disponible, incluyendo parámetros de mezcla en mezcladora interna o molino abierto, configuración del tornillo del extrusor y optimización de la temperatura de curado.
Además, porque el relleno en escama de alta carga reduce el costo de la mezcla, PF87 permite ahorros significativos mientras mantiene o incluso mejora el rendimiento.
6. Ingeniería del Costo Total de Propiedad (TCO): Reducción de Costos de Carga Altos y Mejora del Rendimiento
Para empresas de productos de caucho con un consumo anual de cientos de toneladas, cambiar los rellenos tiene un impacto significativo en el costo total. La alta capacidad de carga de PF87 (recomendado de 30 a 150 phr) permite reemplazar sustancialmente el negro de carbono de mayor precio o la sílice precipitada manteniendo una baja dureza.
| Dimensión Costo/Beneficio | Solución Tradicional (Negro de Carbono/Sílice) | Solución PF87 | Diferencia Cuantitativa |
| Precio por unidad de relleno | Línea Base | Ligeramente más bajo o similar | Depende del mercado |
| Consumo de energía en mezcla | Alto (la sílice requiere mezcla en dos pasos) | Bajo (dispersione fácil, en un solo paso) | Reducción de energía 15–20% |
| Desgaste del molde | Medio (negro de carbono/sílice) | Bajo (estructura blanda y escamosa) | Mayor duración del molde |
| Rendimiento del producto | Afectado por una mala dispersión | Excelente dispersión, menos defectos | Mejora del rendimiento del 3–5% |
| Vida útil | Línea Base | Mejora de la barrera de gases/envejecimiento, vida extendida 20%+ | Ciclo de reemplazo más largo |
Caso de cliente: Un fabricante europeo de sellos reemplazó parte del negro de humo N550 en una formulación de NBR con 30 phr de PF87, reduciendo el costo del material en 12% mientras disminuía el set de compresión de 22% a 15%, y pasó las pruebas de banco del cliente.
Por lo tanto, PF87 no solo es un relleno de alto rendimiento sino también un probado alternativa rentable a la sílice precipitada y un directo Relleno de caucho para reemplazar negro de carbono N550 en muchas mezclas.
7. Preguntas frecuentes técnicas (Cubriendo la intención real de búsqueda)
P1: ¿Puede PF87 reemplazar completamente la sílice precipitada en productos de alta abrasión?
A: El refuerzo de PF87 es similar al negro de humo N550; en comparación con la sílice precipitada, es ligeramente inferior, pero funciona de manera más equilibrada en resistencia a la abrasión, envejecimiento por calor y set de compresión. Para requisitos de abrasión no extremos (por ejemplo, neumáticos industriales generales, compuestos para cubiertas de correas transportadoras), PF87 puede reemplazar del 30 al 70% del negro de humo, reducir costos y mejorar la procesabilidad. El reemplazo completo debe verificarse mediante pruebas específicas de índice de abrasión.
P2: ¿Cuál es el rango de carga recomendado de PF87 en diferentes sistemas de caucho?
A: Recomendación general 30–150 phr. Especificaciones: revestimiento interior de neumáticos 20–40 phr (mezclado con negro de humo), sellos de aceite de NBR 50–100 phr, mangueras extruidas de EPDM 80–120 phr, correas transportadoras de caucho natural 30–80 phr. Con cargas altas, ajuste el sistema de curado y los peptizadores en consecuencia.
P3: ¿Puede PF87 mejorar la retardancia de llama de los productos de caucho?
A: PF87 contiene aluminio (Al₂O₃ 34.5%) y silicio, actuando inherentemente como un sinergista retardante de llama inorgánico. Cuando se usa junto con hidróxido de aluminio o hidróxido de magnesio, promueve la formación de carbón y reduce la tasa de liberación de calor. Los clientes han aplicado con éxito PF87 como sinergista retardante de llama en proyectos EN 45545-2 HL3.
P4: ¿Ofrecen soporte para tratamientos superficiales personalizados para requisitos especiales (por ejemplo, bajo olor, alta aislamiento eléctrico, contacto con alimentos)?
A: Sí. La serie PF incluye diferentes grados de activación como PF81, PF82, PF91, PF93, ofreciendo hidrofobicidad, oleofobicidad, alta aislamiento, bajo olor, etc. También se pueden adaptar grados especiales a los sistemas de curado del cliente (peróxido, azufre, radiación).
8. Resumen de Capacidad Técnica
| Dimensión de la Capacidad | Evidencia específica |
| Producto maduro | Capacidad anual de PF87 en miles de toneladas; ya en suministro en volumen a clientes de neumáticos, sellos, mangueras |
| Desarrollo personalizado | Equipado con analizador de tamaño de nanopartículas, viscosímetro de Mooney, curemeter, probador universal, horno de envejecimiento, probador de permeabilidad al gas |
| Sistema de calidad | Certificado según IATF 16949 (diseño y producción de compuestos de caucho y retardantes de llama) |
| Soporte técnico | Diseño de formulaciones, optimización de procesos, orientación en pruebas in situ, asistencia en pruebas de terceros |
| Respuesta rápida | Muestras en 5–7 días laborables; formulaciones personalizadas en 2–4 semanas |
9. Soporte técnico y contacto
Para el soporte siguiente, por favor contacte con el Centro de Tecnología:
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Contacto:
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Teléfono: +86 21 6487 9251
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