Las resinas de ingeniería viven una ola de novedades

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Para nadie es un secreto que las exigencias del mercado y las necesidades de los consumidores son algunos de los factores más importantes que incentivan la investigación y desarrollo de nuevos productos. En el campo de las resinas de ingeniería se está observando la aparición de una diversidad de respuestas a nuevos requerimientos de las empresas de transformación y de los usuarios finales de los productos. Lo anterior está llevando a las compañías proveedoras de este tipo de materiales a lanzar al mercado una variada oferta con aplicaciones en mercados como el empaque, el automotor, los medios ópticos, de comunicaciones y la medicina, entre otros. Según un estudio de Business Communications Company Inc., sobre el uso de las resinas de ingeniería en mezclas, aleaciones tradicionales y aplicaciones de alto desempeño, el mercado total de resinas de ingeniería comercializó 3.300 millones de libras en el 2002, comparado con 2.600 millones en 1997, registrando un incremento promedio anual de 5.1%. 

El mercado de los plásticos de ingeniería compite hoy con el de las resinas de consumo masivo. Los transformadores de resinas buscan conjugar aplicaciones novedosas con materiales poco costosos, una mayor resistencia al calor, y un menor consumo de materias primas (productos de pared delgada), sin comprometer las propiedades ni el desempeño. Por otro lado, las ventajas en la facilidad de procesamiento es uno de los atractivos que ofrecen hoy en día los plásticos de ingeniería.

Variedad de productos para múltiples aplicaciones
El principal objetivo de LNP Engineering Plastics es agregar valor a los productos que usan los procesadores del plástico y optimizar de las propiedades de resinas base, a través de la incorporación de aditivos que confieren propiedades especiales, como propiedades eléctricas, térmicas, alta resistencia estructural y a la abrasión, y propiedades de estabilidad dimensional, entre otras. LNP es una compañía GE Plastics que ofrece además una amplia variedad de servicios técnicos y de ingeniería, con presencia en el continente americano, Europa, Asia y el sudeste asiático. Entre los productos novedosos que LNP ha ofrecido en los últimos meses se cuenta el material para una línea de productos médicos importante son los implementos de dosificación que se fabrican en forma de tubos. Estos implementos deben desempeñarse en forma adecuada desde la primera dosis hasta la última, especialmente cuando se refiere al tratamiento de menores de edad. La empresa LNP Engineering Plastics ofrece el compuesto LubricompK para fabricar estos aplicadores.

Este producto está fabricado con un acetal lubricado internamente con PTFE. Entre las aplicaciones está el lápiz Accu-Chek Softclix de Roche, que se compone de dos barriles deslizantes con un mecanismo interno de corte para ser usado por diabéticos. La resina ofrece resistencia, un bajo coeficiente de fricción, estabilidad dimensional y buenas propiedades mecánicas. Por otro lado, de acuerdo con su fabricante, el material ofrece una absorción mínima de humedad, lo cual asegura su estabilidad dimensional. Las propiedades de resistencia al desgaste se mejoran con la adición de un lubricante propietario, afirma Bret Mullens, director de productos para la salud de LNP. "Este producto exhibe un coeficiente de fricción bajo y baja tendencia a adherirse entre sí cuando sus partes rozan. Tales propiedades aseguran un desempeño sin inconvenientes desde que se usa la primera vez hasta que se completa su ciclo de vida". Los compuestos Lubricomp pueden ser lubricados internamente con la adición de PTFE, silicona, fibras de aramida y otros materiales de amplio uso en los termoplásticos de ingeniería. Estos productos pueden ser aplicados además en la industria automotriz, industria en general y equipos de oficina. 

LNP completó el desarrollo de una línea de resinas para ser usada en "cuartos blancos", las cuales se caracterizan por tener un desempeño alto en aplicaciones donde el color y la limpieza son críticos. Uno de los principales campos de aplicación de estas resinas son los productos médicos. Entre las resinas destinadas a este mercado son compuestos fabricados con base en Radel, PEEK, ABS, PC/ABS, PC y muchas otras bases poliméricas. La planta de producción de estos compuestos es autónoma, cuenta con un sistema de presión positiva que evita la presencia de contaminantes en el aire. Todos los componentes de la planta son nuevos y ha sido diseñada para mantener la limpieza dentro del marco de las denominadas buenas prácticas de manufactura. 

LNP provee un compuesto fabricado con base en nylon bajo la marca Konduit, que contiene un relleno conductor de calor que ha encontrado un uso especial en la industria médica. Un aparato para facilitar la respiración que fue diseñado por la empresa ResMed, de Australia, el cual actúa como un generador de flujo de aire a baja presión para ayudar a pacientes con deficiencias respiratorias. El calor originado en el motor del generador creó problemas de diseño que fueron resueltos empleando el material conductor Konduit.

Fraser Borden, director de cuenta de LNP y GE Plastics en Australia recuerda que ResMed quería diseñar un equipo de bajo peso, tamaño reducido y con la capacidad de disipar el calor. Estas características parecían contradecirse entre sí pues se requería más espacio para retirar el calor del motor. En la medida que se reducía el tamaño del generador más difícil resultaba enfriarlo. El compuesto Konduit fue una solución ideal pues el calor es removido desde el motor a través de los tornillos de soporte hacia una placa fabricada con este compuesto, y desde allí al aire circundante. Antes de esta solución, el calor se acumulaba en el recipiente del motor, causando finalmente daños a la carcasa y al motor mismo. Después de hallada esta solución fue posible continuar con el proceso de lanzamiento del producto en forma acelerada, ganando así una ventaja competitiva importante en el mercado. Los compuestos Konduit ofrecen una buena transmisión de calor y a la vez son aislantes eléctricos y están disponibles en una serie de resinas base, como el nylon, polipropileno, PPS, poliuretano y otras más. Ofrecen una conductividad térmica que es de 10 a 50 veces superior a la de los termoplásticos convencionales. Los valores CLTE de los compuestos Konduit son similares a los de muchos metales y pueden ser aplicados en implementos enrollados en forma de serpentines y en sensores. 

Otros productos ofrecidos por LNP son: Thermocomp, un compuesto de fibra de carbono; Stat-Kon, un material para solucionar problemas que resultan de la interferencia electromagnética y electricidad estática; Colorcomp, compuestos que ajustan el colorido original de los materiales; Starflam, compuestos de poliamida 6/6 y PP, y Mastermix, concentrados de aditivos auxiliares para procesamiento de Microflux, retardante de llama deslizantes, antiestáticos, anti UV, antibloqueo, etc.

Poliamidas para altas exigencias
A comienzos de este año Honeywell anunció la firma de un acuerdo definitivo con BASF para realizar dos transacciones que formarán parte de una reestructuración planeada para la unidad de materiales especiales de Honeywell. Bajo los términos del acuerdo, Honeywell vende su negocio de plásticos de ingeniería a BASF y, a su vez, adquiere el negocio de fibras de nylon de BASF. Con la integración de esta unidad, Honeywell espera aprovechar su capacidad para fabricar caprolactama, la cual será dedicada también a la fabricación de fibras y otros plásticos especiales. La compañía retiene sus negocios de películas y todas sus demás operaciones de químicos especiales. Una de las ventajas a lograr es la economía de escala, el mejoramiento de la sinergia, fortalecimiento del negocio de nylons, con una mayor flexibilidad de producción. Entre los productos beneficiados están las fibras para alfombras Anso, una marca que incluye plantas de polimerización, laboratorios de investigación y desarrollo así como oficinas de ventas. También incluye un negocio de fabricación de alfombras comerciales, de la industria automotor, residenciales; otros productos textiles para tejidos y lanas, y los productos de nylon teñidos Zeftron 200. 

Fuentes de DSM Engineering Plastics, la empresa productora de la resina con base en poliamidas Stanyl afirman haber capturado cerca de dos tercios del mercado de los conectores tipo DDR para memorias de computadores. La razón para este logro está en las propiedades de flujo y de resistencia mecánica que proporciona en conjunto con la reducción de costos que genera. Las propiedades de flujo de la referencia Stanyl 46HF5040 rivalizan aquellas de los polímeros de cristal líquido, LCP, de flujo mejorado, al tiempo que proporcionan las características mecánicas y térmicas, así como las de inflamabilidad, esperada en un conector de memoria para computadores. El conector DDR 184 cuenta con 184 pines especiados 1,27 mm, se usan en las memorias con capacidades entre 16 MB 256 MB por fila de DDR DRAM. Este tipo de conector tiene broches de eyección dobles para ser removidos con facilidad y un módulo prealineamiento que impide que la colocación de la memoria se distorcione. El conector debe poseer propiedades de rigidez y tenacidad para que el módulo pueda ser insertado y removido al menos 30 veces. La resina puede llenar un molde de ocho cavidades, mantener firmemente los pines, soportar temperaturas pico de servicio de 230°C para superar la operación de soldadura. Las resinas Stanyl PA46 son más económicas por tener una velocidad alta de cristalización y fluir con mayor facilidad. La empresa DSM afirma poder ofrecer servicios de apoyo en el diseño y escogencia de materiales, soportado adicionalmente con un programa de simulación CAE; todo esto para ayudar a los usuarios a lograr soluciones efectivas dentro de tiempos competitivos. 

Grivory G 21 es una poliamida amorfa que satisface las demandas que exige la aplicación de barreras al sabor y al gas; es de alta transparencia y excelente brillo. Grivory es producido por la compañía suiza EMS-Grivory que también ofrece al mercado los productos Grilon y Grilamid. Sus propiedades de barrera UV y una variedad de posibilidades de procesamiento garantizan mayor durabilidad, mejor transparencia y menos peso. Los materiales de barrera hechos de plásticos son muy importantes en la industria del empaque y envase de alimentos y bebidas, así como en los sectores productores de pasta dental y salsas de tomate, porque prolongan la vida del producto, minimizan el peso del empaque, reducen los costos de fabricación y facilitan distintos diseños para el mercadeo de dichos productos. Son barreras que protegen el producto contenido contra el oxígeno, el nitrógeno y el vapor de agua, así como de los sabores, esencias e ingredientes activos. Como alternativa a las barreras tradicionales hechas de PVC, PVDC, PET y EVOH, las de poliamidas amorfas, como la Givory G 21, son más eficaces, gracias a que permite una temperatura de transición de 125ºC, alta transparencia, excelentes propiedades de barrera contra el oxígeno y la humedad, baja absorción de esencias y sabores, y se ajustan a cualquier proceso de empaque. Grivory G 21 es ideal para aplicaciones en tubos y bolsas en los que se empacan pasta dental, salsa de tomate, mayonesa, salsas para ensaladas y artículos cosméticos, así como para una gran variedad de empaques flexibles y transparentes. 

Rhodia Engineering Plastics presenta G1 y G2, dos líneas de poliamidas destinadas a las fabricación de autopartes para los sistemas de refrigeración de los automóviles. Gracias a las características de estas poliamidas, las piezas producidas son más finas, más livianas y más resistentes, lo que contribuye a la reducción del peso del motor. Además de las poliamidas, Rhodia presentó la línea de productos PA/ABS, ideales para la producción de paneles de automóviles y otras partes para el interior de los vehículos que exigen materiales de muy alta resistencia al impacto. Esta línea de productos PA/ABS también se utiliza en la producción de piezas para la industria electrodoméstica de alta resistencia a temperaturas. La línea CIG Consumer Industrial Goods- está conformada por productos para aplicaciones en la fabricación de laterales de motocicletas y en la fabricación de cascos.

Múltiples opciones, múltiples mercados
Por su parte, Dow Engineering Plastics es uno de los proveedores más grandes de resinas de ingeniería. Dow produce resinas para aplicación en equipos de tecnología, productos electrónicos de consumo, electrodomésticos, sector automotor, productos eléctricos y de iluminación, productos ópticos y calzado, entro otros. El uso de tarjetas inteligentes crece cada año en la medida que su popularidad también aumenta. No solamente estas tarjetas deben cumplir con los estándares de la industria y de las telecomunicaciones, sino que también deben ser fabricadas a costos que las hagan viables en esta arena tan competida. Dow Plastics desarrolló una nueva resina, denominada EMERGE ABS 5100, que puede ayudar a los productores a cumplir estas exigencias. Esta es una familia de resinas creada específicamente para los equipos que manejan la tecnología de la información, ITE (del inglés information technology equipment), con base en un ABS que ofrece unas propiedades de procesabilidad superiores en la fabricación de partes de pared delgada, con un mínimo de desgaste del molde. La resina EMERGE ABS 5100 también proporciona una excelente durabilidad y tenacidad, suficiente para cumplir las normas de la Deutsche Telekom. Karen Shepard-Jackson, representante de ventas y mercadeo de Dow Plastics explica que los fabricantes de tarjetas tienen como reto sostenerse en un campo de altas exigencias, produciendo tarjetas de desempeño confiable y, aun así, siendo capaces de reducir sus costos de producción. Los clientes que usan EMERGE ABS 5100 han experimentado un aumento en la productividad de un uno o dos por ciento, lo que les ha permitido reducir sus costos totales y brindar productos a sus mercados de una manera más rápida. Adicionalmente, las propiedades mecánicas de la resina permiten desarrollar acabados más estéticos, con un color natural que reduce las impurezas que normalmente se forman a altas temperaturas de inyección. Por otro lado, su opacidad alta mejora la calidad del marcado con rayos láser, la impresión y los códigos de seguridad especiales para las tarjetas de acceso y para usuarios de computadores e Internet. 

Otras referencias de plásticos de ingeniería de Dow incluyen las resinas de policarbonato Calibre, la tecnología de compuestos termoplásticos Fulcrum, las resinas de poliuretano termoplástico Isoplast, las resinas de ABS Magnum; los elastómeros de poliuretanos temoplásticos Pellethane, las resinas termoplásticas de ingeniería Prevail; las resinas de ingeniería Pulse, los polímeros cristalinos Questra y las resinas SAN, con la referencia Tyril.

Especialidades para la industria automotriz
Varios tipos de nylon están ocupando un lugar en los nuevos vehículos, tanto en Europa como en Estados Unidos, reemplazando piezas de metal y en algunos casos, resinas termofijas. Esta tendencia se explica por las ventajas que brinda el menor peso de esta resina, su bajo costo de procesamiento en comparación con los materiales que está sustituyendo y la posibilidad que brinda de consolidar partes. El nylon ofrece otras ventajas: resiste el calor, es tenaz, tiene resistencia a los químicos, no se deforma con facilidad y ofrece buenos acabados estéticos. Esta resina generalmente se refuerza con fibra de vidrio o rellenos minerales en las aplicaciones automotrices. Entre las aplicaciones principales se tienen los paneles planos del área del motor (estas son partes grandes de 24 x 10 pulgadas, deben resistir altas temperaturas para mantener la estabilidad dimensional y prevenir fugas), cubiertas de motores, carcasas y ensambles multifuncionales para manejar fluidos. Entre los nylon más usados en estas aplicaciones se encuentran las resinas 6 y 66 modificadas para resistir altas temperaturas y ofrecer una tenacidad elevada y alta resistencia química. Los paneles planos aún se fabrican en aluminio, el cual abarca dos tercios del mercado y el resto está cubierto por las resinas termofijas de vinil éster y poliéster. La experiencia comercial con el empleo de los termofijos ha tenido un desempeño exitoso, sin fallas, afirman representantes de empresas como BMC Inc., y Dana Corporation, que han venido suministrando este tipo de productos. Su resistencia y durabilidad en el tiempo han sido un factor importante para mantenerse en el mercado. Sin embargo, las propiedades ya anotadas de los nylon los hacen atractivos para ser empleados en futuros diseños.

El nylon 6 se modifica con refuerzos de fibra de vidrio en porcentajes que varían entre el 30% y el 50%. La apariencia es mejorada con pigmentaciones de color negro, los cuales pueden esconder algunos defectos superficiales de moldeo. Proveedores de este tipo de resinas son DSM, Rhodia, DuPont, Bayer y BASF. 

La referencia Akulon Ultraflow de DSM, es un nylon 6 de flujo alto aún cuando tiene una carga del 30% de fibra de vidrio. Esto puede representar una disminución del tiempo del ciclo de un 25%, empleando una temperatura más baja y empleando prensas de inyección de menor tonelaje de fuerza. Otra consecuencia del flujo mejorado de esta resina son los mejores acabados superficiales, ya que se pueden eliminar las líneas de unión y de flujo, así como obtener una textura superior en la superficie de los productos moldeados. Uno de los principales usos de la resina son las cubiertas de motores, parrillas para carrocerías de automotores, partes de equipos motorizados para cortar prados, herramientas y muebles. DSM ha pensado promocionar su resina Stanyl nylon 46, mencionada arriba, en el mercado de los paneles de protección en el área del motor. 

Rhodia ofrece la referencia Technyl Star, un nylon 6 que, según su proveedor, tiene una estructura molecular única que resulta en propiedades de flujo mejoradas, superiores a las de la resina original por lo que la presión requerida en inyección es un 30% menor, los tiempos de los ciclos son un 10% más cortos y la temperatura de procesamiento 70°F más baja. La resina tiene una resistencia mecánica igual a la ofrecida por el nylon 66. Con esta resina se pueden fabricar cubiertas para motores, placas de protección, manijas de puertas y módulos de la parte frontal de los automotores. Debido a la facilidad de procesamiento de esta resina, es posible pensar en realizar diseños más complejos, como aspas de ventiladores y sopladores. En Alemania, algunos fabricantes de automotores ya están utilizando paneles fabricados con nylon 66 de Rhodia, relleno con 25% de fibra de vidrio y 15% de talco. Estos paneles pueden ser soldados por ultrasonido a los separadores de aceite. Rhodia considera que se debe ser cauteloso al emplear las resinas de nylon para la fabricación de las placas de protección alrededor del motor por cuanto en Estados Unidos los compartimentos de motores son más grandes que en Europa y las aplicaciones no se pueden extrapolar tan directamente de una situación a la otra. Por lo pronto, es posible que los termofijos todavía resulten ser una solución que es efectiva desde el punto de vista económico para esta aplicación. 

Bayer Corporation también ofrece una serie de referencias de nylon de alto flujo bajo la marca EasyFlow. Estos son compuestos de nylon 6 reforzados con fibra de vidrio. Como en los casos anteriores, el material se puede aplicar en la fabricación de cubiertas de motores y paneles de protección. Otra referencia de nylon 6 de Bayer tiene una resistencia en fundido alta y permite fabricar láminas reforzadas con fibra de vidrio hasta de 6 mm de espesor, las cuales son apropiadas para producciones de bajo volumen por el método de termoformación. Las resinas de nylon 66 de Bayer, reforzadas con 35% de fibra de vidrio están siendo usadas para producir las bandejas de aceite que van debajo del motor y de la caja de transmisión. Tales partes deben cumplir con requisitos exigentes, pues, por un lado, se trata de piezas que pueden ser de gran tamaño del orden de 30 x 50 pulgadas y, por otro, deben resistir impactos en frío o golpes que tiendan a deformarlas, temperaturas pico altas (del orden de 150°C), y exposición al aceite y la sal. Sus contrapartes de metal son de trabajo pesado y baratas, por lo que es necesario pensar en la consolidación de piezas si se quiere insistir en el uso del nylon como material de fabricación económico.

BASF suministra nylon 6 reforzado con 35% de fibra de vidrio para la fabricación de cubiertas de motores y ahora está lanzando al mercado otra referencia de menor densidad, que contiene de 10% de fibra de vidrio o 20% de refuerzos minerales y que se venden a un menor costo.

Albis Plastics desarrolló una tecnología para hacer compuestos coloreados que pueden competir con los acabados metálicos en aplicaciones alrededor del motor y los paneles de seguridad de automotores. También pueden ser empleados en la fabricación de otras partes para el interior y exterior de la carrocería de los automotores. Esta aplicación se presenta como una alternativa a las operaciones de acabado con pintura de color negro de las mismas partes fabricadas en otros materiales. Otra ventaja es la posibilidad de grabar letras y logos embozados sobre las piezas. Con esta tecnología se cubren también las líneas de flujo y de cerrado de los moldes. Pero el color negro no es la única opción. También la compañía ofrece colores metálicos y con acabados rojizos. 

Representantes de DuPont también consideran que el nylon 66 es una resina con un gran potencial para la fabricación de placas de protención y cubiertas para motores. Otros productos citados por estas fuentes son los separadores de aceite, purificadores de aire, conectores, etc. Ya existen aplicaciones en las cuales las placas de protección se han integrado a los separadores de aceite empleando nylon 66 de DuPont. A estas placas se podrían integrar también los purificadores de aire, como lo propone DuPont.

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