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Julio de 2003 Página 1 de 3

Nanocompuestos y titanatos: la nueva generación de aditivos para plásticos

Luis Zalamea

Conozca las propiedades de los nanocompuestos y titanatos, dos de los últimos aditivos más utilizados para dar valor agregado al plástico corriente.

En el vasto campo de aditivos para plásticos se puede hablar de dos grandes categorías. La primera de ellas tiene que ver con los aditivos que no afectan el desempeño final del artículo, sino que apuntan hacia mejorar su proceso de fabricación, mientras que la segunda busca mejorar o dar alguna característica especial al desempeño.

El primer grupo de aditivos no es empleado para incrementar el valor agregado de un producto plástico, aunque puede llegar a mejorar la competitividad del productor al ayudarle a elevar sus niveles de producción, por ejemplo por medio del incremento de capacidad al emplear ayudas de proceso. En algunas ocasiones es imperativo el uso de estos aditivos para poder procesar a temperaturas bajas y reducir degradaciones y olores que se pueden presentar y son inaceptables para ciertas aplicaciones, particularmente las relacionadas con empaque de alimentos.

Los estabilizantes térmicos pertenecen también a este grupo y aunque muchos fabricantes de resina venden sus productos con estos aditivos ya incorporados, algunos otros, por ejemplo los procesadores de PVC, se ven en la necesidad o encuentran beneficios en formular y emplear sus propios paquetes de aditivos.

En la segunda categoría se hallan las opciones más atractivas para el procesador puesto que es allí donde se encuentran productos especiales capaces de lograr diferenciaciones interesantes y propiedades no alcanzables por tecnologías conocidas, como coextrusión.

Entre los más antiguos y empleados están los colorantes, los cuales en muchas ocasiones son especificados de una manera bastante ligera, sin detenerse a pensar que algunos tonos especiales, como los metalizados o los fosforescentes, podrían darle una diferenciación interesante al producto. Por supuesto todo depende de cuánto esté dispuesto a pagar el consumidor final por el artículo, así que todo debe estar en concordancia con un estudio de mercado. Existen además otros tipos de pigmentos especiales como aditivos para dar acabado mate, opacadores, perlados, entre otros.

Otros aditivos en esta categoría como los deslizantes (slip) y antibloqueo, son especificados de acuerdo con los requerimientos del usuario final, que generalmente es quien dictamina qué nivel de coeficiente de fricción es el apropiado para sus equipos de empaque automático.

En cuanto a aditivos UV, se especifican para productos que deben resistir cierto tiempo a la intemperie o proteger sus contenidos contra la luz ultravioleta. Por lo general se dosifican sobre la base de un tiempo de vida, de acuerdo con las especificaciones dadas por el productor.

Nanocompuestos
Son tal vez la familia de productos más recientes en el campo de aditivos, y aún están en una etapa de amplio desarrollo. En América Latina algunas compañías ya han empezado a ofrecer este tipo de productos, pero su consolidación está todavía en proceso.

Los nanocompuestos empleados en polímeros generalmente se basan en un tipo de arcilla natural llamada montmorillonita, que por sí sola es difícil de dispersar en los polímeros convencionales, haciendo necesario someterla a una serie de procesos químicos que buscan introducir grupos más compatibles (hidrofóbicos) como los encontrados en los plásticos, y así facilitar la incorporación hasta niveles prácticamente moleculares, lo cual es mucho más fácil de lograr si el polímero se prepara de forma simultánea con la introducción de los pequeños fragmentos de arcilla.

Los beneficios de introducir un mineral de tamaño reducido y geometría lamelar (en forma de pequeñas laminillas) en un material plástico son principalmente los siguientes:
Barrera elevada: Convencionalmente en la industria de plásticos para empaque se habla del nivel de barrera que puede proveer cierto material, y con base en eso se especifica un espesor que debe proveer protección al producto por un cierto período de tiempo. Cuando se emplean estructuras coextruidas con materiales nanocompuestos, las laminillas de arcilla actúan como una barrera física a los gases que se transportan, y esta barrera es tan efectiva que es posible reducir sustancialmente el calibre de la capa de barrera obteniendo niveles de impermeabilidad similares. La mayoría de ventajas asociadas con el uso de estos materiales radica en su bajo espesor y fina dispersión.

Rigidez: El cargar un material termoplástico flexible con una arcilla mineral rígida, tiene como efecto el incremento en la rigidez global del material, lo que puede ser interesante en algunas aplicaciones donde es necesario reducir el calibre, ya sea por costos o por tendencias de mercado y/o ambientales.

Es importante notar que muchas veces un incremento en rigidez de una pieza o película viene relacionado directamente con un descenso en algunas de las propiedades como rasgado e impacto; sin embargo dado el tamaño tan reducido y la eficiente dispersión de los nanocompuestos estos efectos negativos son minimizados.

Acerca del autor

Luis Zalamea

Ingeniero químico egresado de la Universidad Nacional de Colombia; se desempeñó como ingeniero en el área de servicio técnico y desarrollo de Dow Química de Colombia. Obtuvo una patente en el área de mezclas de polímeros y actualmente se desempeña como profesor de ingeniería química en la Universidad de los Andes, donde cursó un máster en ingeniería mecánica.
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