Innovaciones en aditivos: Mucho más que brillo y color para las resinas

Después de afrontar un un periodo de cambios estructurales en donde ocurrió la unión de empresas y expansiones industriales a escala global, las grandes compañías proveedoras de aditivos se muestran interesadas en llegar al mercado con nuevos productos.Y lo están haciendo con la intención de explotar los cambios dramáticos que se producen en la cadena de valor de las resinas. Otra tendencia importante es la forma en que se está presentando la competencia en la industria de los plásticos, que compite menos contra otros materiales convencionales y más entre las resinas mismas.

Hay por ejemplo evidencias de una competencia intensa en las siguientes áreas: las poliolefinas con el PVC en aplicaciones de la industria automotriz; el reemplazo del ABS y resinas termoplásticas de ingeniería de bajo desempeño por polipropileno; las resinas de poliolefinas metalocénicas están sustituyendo las poliolefinas tradicionales; aleaciones de PC/ABS reemplazadas por PC o por m-PPO, entre otras.

El número y variedad de nuevos aditivos lanzados recientemente al mercado es superior a lo observado en los últimos años. Se distinguen los retardantes de llama, antioxidantes y estabilizadores al calor para PVC. Por otro lado, son importantes los nuevos protectores contra la luz UV, los agentes espumantes, pigmentos, lubricantes, agentes nucleantes, refuerzos, bioxidas, agentes conductores, agentes de acoplamiento y agentes de curado.

Un retardante de llama aporta estabilidad en el color
Un nuevo retardante de llama, con un alto contenido de bromo, que no contiene óxido de difenilo (DPO) es recomendado para aplicaciones en donde se requiere conservar la estabilidad de los colores. Great Lakes Chemical Corp. ofrece la referencia Firemaster 2100, un difenil etano de bromo, que es químicamente similar a la referencia Saytec 8010 de Albemarle Corp., de Estados Unidos. Se afirma que este retardante de llama es eficiente cuando se adiciona a resinas estirénicas, poliolefinas, poliéster y elastómeros. Por su alta estabilidad a la luz UV y a la temperatura, puede ser empleado en carcasas de televisores, electrodomésticos, espumas de aislamiento térmico y recubrimientos de alambres y cables. El color inicial es excelente, si es color blanco o de tonalidad brillante. Cuesta cerca de 50% más que el DBDPO y es usado en niveles similares, cerca del 11 a 13%, en peso.

TPU que actúa como plastificante permanente en PVC
Baymod PU-MOD, un modificador para PVC de uretano poliéster alifático, es mercadeado por Bayer Corp. Este producto ha sido vendido en Europa durante quince años y actúa como plastificante en PVC, aportando propiedades como resistencia al calor, la luz, intemperie, abrasión, solventes e hidrocarburos. El modificador se usa para fabricar mangueras resistentes al petróleo, cables de computador, bandas de transporte, botas especiales, zapatos industriales, cubiertas de pisos, películas resistentes a los químicos, contenedores plegables y textiles.

Filtro a la luz UV con aprobación FDA
Ciba Specialty Chemicals, recibió la aprobación FDA para mercadear su producto Shelfplus UV 1100 como aditivo para empaques de alimentos. Este nuevo producto está basado en al nueva tecnología de Ciba para fabricar aditivos que absorben luz UV. Está destinado para ser usado con PET y otros empaques transparentes de alimentos, bebidas y productos de aseo personal. Protege el contenido de los empaques contra la luz UV y ofrece facilidad de procesamiento. Su acción se ha reportado como superior porque puede detener el 90% de la luz con longitud de onda hasta 390 nm. Por ser incoloro no interfiere con los materiales transparentes.

Otros protectores UV
También de Ciba Specialty Chemicals es Tinuvin XT, de la familia de aditivos fabricados con base en la química de los HALS y diseñado para ser usado en productos de poliolefinas que se exponen a la intemperie. Entre estas aplicaciones están los TPO coloreados para la industria automotriz, membranas para cubiertas del techo de automotores, paneles de PP modificados contra el impacto, perfiles para ventanas y dispensadores de desperdicios. Por otro lado, Tinuvin FR es fabricado con la misma tecnología e imparte también retardancia a la llama en aplicaciones como las sillas de estadios. El Tinuvin ED, fabricado con hidroxifenil de benzotriazola, facilita una dosificación más exacta por su presentación en partículas de distribución de tamaño angosto.

Great Lakes Chemical Corp. expandió su línea de aditivos que absorben la luz UV incluyendo dos nuevas benzotriazolas de benzofenona. Lowlite 29 está diseñado para ser usado con acrílicos y PS, mientras que Lowlite 35 se emplea con poliolefinas y PS. Para las zonas tropicales se sugiere el uso de aditivos con contenidos de níquel para aumentar la resistencia al calor por irradiación y los pesticidas en aplicaciones agrícolas. Lowlite 94 es un absorbedor similar a Chimassorb 944, fabricado a partir de HALS de alto peso molecular y que puede ser empleado en la fabricación de películas de poliolefinas.

Aditivos concentrados
Ampacet Corp., ofrece una serie de aditivos concentrados de interés especial para poliolefinas: El concentrado 101950 UVA contiene Shelfplus UV, mencionado antes. El concentrado 1011501 contiene un aditivo deslizante que no migra y es especial para la fabricación de películas sopladas. Se considera que este material es la única alternativa a la oleamida o erucamida. El coeficiente de fricción es reducido permanentemente. A un nivel de adición del 10% genera un COF de 0,3. Puede ser adicionado en capas exteriores coextruidas y puede estar en contacto con alimentos.

Un concentrado de antiestático que no migra, pero que no se aplica en contacto con alimentos, es el concentrado 101710. es efectivo en adiciones del 30 al 40% y, por lo tanto, debe ser empleado en las capas exteriores de coextrusiones. Otro producto para películas es SATO 62, un agente antibloqueador y no deslizante, diseñado para películas de la industria tabacalera que tienen un calibre de un micrón en POPP. Con un nivel de adición del 5 al 7%, en peso, puede aportar valores de COF de 0,2 a 70°C y una COF película / metal de 0,3 a 70°C.

Seablock 43 SAT, es considerado un concentrado con función de antibloqueo que contiene partículas de sales en un vehículo de un PP terpolímero. Es recomendado para películas con temperaturas muy bajas de iniciación de termosellado y que tienen buenas propiedades de hot-tack. El aditivo confiere una reducción en el COF, buenas propiedades de antibloqueo, y excelentes acabados ópticos. Sus componentes no migran y tienen aplicación en películas para metalización. El nivel típico de adición está entre el 3 y 5%.

El producto 101802 es un concentrado de ayudante de proceso para hacer películas que contiene un 70% de partículas minerales adicionadas a un vehículo de LLDPE de bajo índice de fluidez. A niveles de adición del 25 al 30% incrementa la resistencia al impacto con dardo en un 30%, el módulo de flexión se incrementa en un 30 a 40%, y el MVTR presenta una disminución del 20%. Por otro lado, experimentos han demostrado que la capacidad lineal de producción películas se incrementa en un 20%.

Concentrados para espumas
Clariant Corp., división de concentrados, ofrece en el mercado nuevas referencias de su línea de agentes espumantes químicos Hydrocerol. El CBA CT-1376 endotérmico / exotérmico, diseñado para ABS, proporciona tamaños de celda uniformes, que ayudan a mejorar las resistencias al impacto y a la tensión. Las referencias CT-1210, CT-1212 y CT-1157, de concentrados exotérmicos / endotérmicos para espumar perfiles, láminas y tubería de PVC, proporcionan estructuras celulares finas y uniformes, y ayudan reducir los vacíos en la inyección de paredes delgadas. El CBA CT-1395, de carácter endotérmico, está diseñado para proporcionar la sensación al tacto de cuero y sirve para ser aplicado para fabricar la estructura de PBT en volantes automotrices de conducción. La referencia CT-1401 es endotérmica y trabaja muy bien en compuestos de poliolefinas rellenos con fibras de madera.

Se han adicionado nuevos agentes espumantes para operar a temperaturas bajas en PVC y otros termoplásticos a las referencias de Tracel en las versiones exotérmicas, endotérmicas e híbridas. Los agentes son fabricados por Tramaco GMBH y son vendidos por Techmer PM y PolyOne Resin Distribution. Estos productos empiezan a descomponerse a 100 °C y aseguran su acción a temperaturas inferiores a 220 °C. Están disponibles en forma de polvos y arenisca libre de polvo, que de acuerdo con reportes técnicos, mejoran significativamente el acabado superficial y la estructura celular, especialmente en el espumado de PVC. La presentación en arenisca se denomina SCB (del inglés surface-coated blowing agents). Los productos de Tracel también se suministran en concentrado con contenidos de agente activo en el rango de 5 a 90%.

El PP se procesa más rápidamente que nunca antes con un nuevo agente nucleante
El primero de una nueva clase de agentes nucleantes para polipropileno le permite a extrusores, termoformadores, y moldeadores por inyección y soplado, alcanzar niveles de producción sin precedente. A la vez, los agentes nucleantes proporcionan un balance mejorado de rigidez y tenacidad. La nueva referencia HPN-68 de Milliken Chemical, Estados Unidos, representa un salto tecnológico en materia de mejoramiento de las condiciones de cristalización. A diferencia de otros agentes nucleantes, la nueva estructura molecular es ampliamente compatible con co-aditivos tales como los neutralizadores de ácidos y los agentes clarificantes. También permite ser usado en un rango amplio de concentraciones, lo cual le permite a los usuarios lograr los balances deseados con respecto al costo.

De acuerdo con Milliken, los PP nucleados con Hyperform pueden cristalizarse más rápidamente que con otros agentes de cristalización ofrecidos en el mercado, tales como los que se fabrican con base en benzoato de sodio y sales de éster de fosfato, y lo hace a un precio competitivo. La referencia HPN-68 permite alcanzar mayores valores de rigidez y resistencia al impacto que con otros agentes nucleantes. También, es muy efectivo a niveles de adición más bajos, en el orden de 200 a 400 ppm con comparación de 700 a 1200 ppm, ofrecido por otros agentes nucleantes. La referencia HPN-68 es más un agente nucleante que uno clarificante, pero puede ser usado en conjunción con el clarificador Millad 3988 de Milliken.

Ayudante de proceso inhibe la formación de geles
Un trabajo reciente realizado por investigadores de Dyneon LLC, demostró que los ayudantes de proceso con base en fluoropolímeros, Dynamar PPA, pueden reducir significativamente la formación de geles durante las operaciones de soplado de películas con poliolefinas metalocénicas. Los investigadores de Dyneon usaron un extrusor con ranuras en la zona de alimentación, un tornillo con sección de descompresión y una sección de mezclado en forma de piña. Esta configuración de tornillo y sección de mezclado había provocado con anticipación la formación de geles cuando no se usó el aditivo durante el soplado de un plastómero. La formación de geles se redujo en un factor de diez y los investigadores de Dyneon piensan que Dynamar PPA forma un recubrimiento sobre la pared metálica del equipo de extrusión. Esto evita que el polímero, material oxidado, y otros aditivos, se adhieran o acumulen sobre las superficies metálicas. Con el tiempo, las acumulaciones también pueden dar paso a la formación de geles. Los investigadores también encontraron que Dynamar PPA podía limpiar el extrusor y remover las geles formadas con anterioridad en la superficie del metal. Esta acción de purgado puede inicialmente incrementar el número de geles en la película, pero terminada, el aditivo reduce posteriormente el conteo de estos defectos.

Lubricantes y ayudantes de proceso
Un compuesto de purga preparado con base en una nueva tecnología química de reacciones puede remover, de acuerdo con reportes técnicos, todas las trazas de residuos en un barril de extrusión. Fue desarrollado por Slide Products, Inc., y se denomina NuPurge Technology, NPT. Está concentrado en un HDPE y temperaturas entre 160 y 600 °F pueden inducir la reacción. El compuesto viene listo para ser usado y alimentado directamente en el equipo. Ser recomienda adicionar un volumen igual a 1,5 veces la capacidad del barril. Se afirma que NPT no ofrece peligros de toxicidad y que está aceptado por el FDA. Además, está libre de olores molestos.

Un nuevo aditivo mejorado como ayudante de proceso, un fluoroelastómero, ha demostrado que puede acortar los tiempos de los ciclos de inyección y mejorar el brillo de HDPE moldeado por soplado. Su nombre comercial es Dynamar PPA FX 5911X, de Dyneon LLC. Ha sido evaluado ya en la producción de botellas de 50 cc y 13,3 g de peso. el nivel de adición empleado fue de 500 ppm en una resina de HDPE de índice de fluidez 0,3 y 0,956 g/cc de densidad. La adición del ayudante de proceso le permitió al extrusor reducir el perfil de temperatura de 370 °F a 330 °F, debido a que el PPA redujo de manera efectiva el esfuerzo cortante de la resina y previno la formación de acabados superficiales con fractura en fundido. Los tiempos de los ciclos se redujeron de 181 a 170 segundos porque se pudo recortar el periodo de enfriamiento. Además, el PPA mejoró el brillo en la superficie externa de las botellas a un valor de 22% a partir de un valor inicial de 11% (60°), mientras que el interior se mejoró a 52% a partir de 22%.

Croda universal Inc., fabrica un nuevo lubricante para tapas inyectadas y sus respectivos sellos interiores, que se emplean en las botellas de agua. El nuevo producto Incroslip C tiene un agente lubricante que modifica el torque de la tapa así como la facilidad con que puede ser desprendida del molde de inyección. El agente tiene un comportamiento organoléptico muy superior en cuanto al sabor y al olor, si se compara con otros productos competitivos del mercado. Incroslip C es fabricado con base en vegetales y cumple con todas las regulaciones europeas y del FDA de contacto con alimentos. El aditivo es estable y puede reemplazar a otros productos empleando cantidades menores de adición, como lo afirma Croda.

Dover Chemical lanzó al mercado su nuevo ayudante de proceso Doverlube FL-599, un éster de polietileno de glicol combinado con un ácido graso, que actúa para mejorar las condiciones de proceso de HIPS, PS, PE, PP, ABS y PVC. También tiene un efecto clarificante sobre el PP y puede ser incorporado a las purgas para limpiar extrusores en los cambios de órdenes.

Axel Plastics Research Laboratories, Inc., está introduciendo al mercado la referencia MoldWiz INT-33UK, un lubricante interno y ayuda de proceso para policarbonato, ya sea que se procese sin colorantes o pigmentado, con refuerzos o mezclado con otras resinas. El aditivo también opera con HIPS y acetales. Su composición química está basada en una mezcla propietaria de resinas sintéticas con glicéridos grasos modificados con ácidos grasos. Cuenta con la aprobación FDA para contacto con alimentos. En una prueba reciente de campo, un procesador de compuestos de PC encontró que adicionando un 0,5% de INT-33UKD se elevó la fluidez de la resina en un 22%. En mezclas secas al 0,3% de producto con gránulos de PC, un procesador de moldeo por inyección de estanterías para CD, fue capaz de reducir el tiempo de los ciclos en más del 11%. Otro producto nuevo de Axel es la referencia MoldWiz INT-40DHT, un lubricante interno para la resina poliéter sulfona, PES, y otras resinas de ingeniería que son procesadas en el rango de 500 a 700 °F.

Innovación de otros aditivos
Conoco Cevolution (antes Conoc Carbon Fibers) hace su debut con la expansión de su línea de fibras de carbón para ser usadas como refuerzo y aditivo conductor. Las fibras ofrecen una resistencia excepcional, así como un incremento considerable en la conductividad eléctrica, como lo afirma su fabricante. Su estructura es altamente cristalina.

Crompton presenta sus agentes de acoplamiento más recientes, de la serie Polybond. Estos son polipropilenos modificados por copolimerización de injerto con anhídrido maléico y están diseñados para ser usados en la integración de los rellenos de madera en plásticos. Estos productos se aplican en la fabricación de artículos sustitutivos de la madera. Polybond acopla las fibras de madera a la matriz de plástico y también ayuda a unir los sustratos de madera a otros sustratos plásticos. También de Crompton es el peróxido orgánico DiTAP (peróxido de amilo di-terciario), diseñado para modificar la viscosidad de polipropileno.