Aditivos para mejorar la productividad y prevenir daños en polímeros

Aditivos para mejorar la productividad y prevenir daños en polímeros

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En términos generales, los daños causados a la molécula del polímero son el rompimiento molecular, la reticulación y la oxidación. El rompimiento molecular es un tipo de degradación que normalmente se manifiesta en el polímero reciclado por un aumento en su índice de flujo, que es la medida del peso molecular del mismo y, como consecuencia, se presenta pérdida en sus propiedades mecánicas. La reticulación es una degradación que se manifiesta en una disminución en el peso molecular del material reciclado (efecto de reticulación) y, a su vez, una pérdida en algunas de sus propiedades mecánicas. Por su parte, la oxidación se manifiesta por pérdida de propiedades mecánicas, amarillamiento de la resina, pérdida de propiedades eléctricas y producción de olor.

Los efectos causados sobre la molécula, rompimiento molecular o reticulación, se contrarrestan mediante la adición de átomos de titanio o zirconio tetravalentes (suministrados en un complejo térmicamente estable), los cuales van a actuar como catalizadores cuando las condiciones de la máquina sean adecuadas para comenzar su trabajo, es decir que tengan la temperatura y presión precisas. La acción se desarrolla como una re-polimerización, o co-polimerización, lo que da lugar a un re-arreglo intermolecular.

Esta reacción ocurre tanto en polímeros de condensación como en polímeros de adición. El resultado final es un polímero que tiende a un equilibrio termodinámico con propiedades semejantes a una resina virgen, una reducción de la dispersión del peso molecular, que da origen a una curva de distribución estrecha de peso molecular.

El efecto de estos aditivos es permanente puesto que los átomos de titanio y circonio permanecen en el polímero, a diferencia de otros catalizadores que sólo actúan cuando está presente el monómero. Los efectos causados por la degradación térmica se controlan evitando que se inicie la reacción de degradación, mediante una adición balanceada de antioxidantes primarios y secundarios que protegen la resina durante el proceso.

Ensayos prácticos
Se han realizado estudios de estabilidad de diferentes polímeros, midiendo la variación del índice de flujo (medición del peso molecular), propiedades mecánicas, color y olor, en las diferentes historias térmicas del material, estos estudios indican que en presencia de cualquiera de estos aditivos, el contenido de material reciclado que se utiliza puede llegar a ser hasta del 100% y a la vez el polímero se puede procesar a más bajas temperaturas.

Condiciones de proceso
Para poder tener un desempeño eficiente de los aditivos mejoradores del polímero es necesario cumplir con los siguientes requisitos durante su proceso:

Dispersión: La homogeneización de la mezcla es básica para el buen desempeño del aditivo por lo tanto se recomienda hacer un mezclado intenso o dosificar el aditivo mediante un alimentador diseñado para esta operación.

Generación de torque: Para que la reacción de re-polimerización se inicie es necesario crear condiciones de torque dentro de la maquina, esto se logra bajando las temperaturas de proceso entre un 5% – 10%, en algunos casos la disminución puede llegar a ser mas del 20% (consulte con nuestro departamento técnico) creando mayor retropresión, (aumento de rpm) y en el caso de extrusión colocando una malla mas fina dentro del paquete de mallas.

Como consecuencia de bajar las temperaturas de proceso se logra mejoras del ciclo en el proceso de inyección y mayores producciones en el proceso de extrusión.

En el proceso de inyección el ciclo está representado gráficamente así:

Puesto que la mayor parte del tiempo la consume el tiempo enfriamiento y este depende del calor que hay que retirar de la masa de plástico, la cantidad de calor (Qc (B.Th.U.)) que es necesario retirar está dado por la fórmula:

Qc=m[Cp(T1-T2)+L], donde:

m=masa (lb o kg) de resina de plástico que llena la cavidad del molde.

Cp= calor específico de la resina de plástico

T1= Temperatura a la cual entra la resina al molde ( Grados F.o C);

T2= Temperatura a la cual sale la resina del molde ( Grados F o C).); y

L= calor latente de fusión de la resina (B.Th.U./lb.).

Todas las variables permanecerán constantes con la excepción de la temperatura T1, al disminuir este valor, el tiempo de enfriamiento disminuirá

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