Nuevos aditivos: siguiendo la pista de la productividad

Los aditivos siempre han sido y seguirán siendo útiles en la industria plástica, ya sea para mejorar cualidades de las materias primas o para mitigar algunas de las desventajas encontradas durante su procesamiento o utilización.

Al hacer un recuento del desarrollo de este mercado, se observa que los aditivos son cada vez más eficientes y le aportan un mayor valor agregado al producto. Este constante desarrollo ofrece al transformador la oportunidad de establecer una diferencia en sus productos plásticos frente a competidores en el mercado. Lo último se puede lograr ya sea a través del mejoramiento de la calidad o mediante el incremento del rendimiento en el proceso productivo.

Normalmente se denomina "aditivos" a los compuestos que se le añaden al plástico para modificar sus propiedades. Algunos de ellos cumplen varias funciones al mismo tiempo, como los pigmentos que además de dar color, proporcionan protección UV; o los plastificantes que sirven también como lubricantes y agentes antiestáticos. La lista de aditivos que encontramos hoy en día en el mercado es muy amplia y no para de crecer. A continuación se presenta un recuento de los lanzamientos más representativos.

Agentes nucleantes y clarificantes
En este campo se observan cada vez más alternativas al tradicional y económico benzoato de sodio. El objetivo siempre ha sido acelerar la formación de las esferulitas en la resina base, ejerciendo control sobre su crecimiento y tamaño final. De esta manera se puede lograr que la luz visible pase sin distorsionarse a través del producto, al mismo tiempo que se mejoran algunas propiedades mecánicas y se acortan los ciclos de producción.

Milliken Chemical, líder mundial en este tipo de aditivos, lanzó en años recientes la referencia HPN-68, la cual mostró rendimientos muy superiores a algunos predecesores en aplicaciones de polipropileno. De acuerdo con Milliken esta referencia puede bajar los ciclos de inyección hasta en un 30%, y podría generar una reducción de costos de producción hasta del 10%, o de 120 dólares por cada tonelada de piezas producida. Recientemente, la Autoridad Europea de Seguridad en Alimentos (EFSA) aprobó el uso de este producto en aplicaciones que tienen contacto con alimentos.

La tecnología de HPN-68 podía obtenerse hasta el momento sólo a través del proveedor del polipropileno. Por esta razón, Milliken lanzó recientemente la referencia HI5-5, en la que el agente nucleante se suministra en forma de compuesto, haciendo que cualquier transformador pueda incorporarlo a sus productos en las máquinas de inyección o extrusión. Esto último implica una mayor flexibilidad y facilidad de realizar pruebas para puesta a punto en planta.

Great Lakes, por su parte, incursionó con su nueva línea Clearlite. Clearlite NU 004 es un producto basado en benzoato de sodio micronizado, que incrementa la velocidad de cristalización de polímeros semi-cristalinos como el polipropileno, las poliamidas y el poliéster. La empresa ofrece también Clearlite NU 005, un producto basado en sorbitol que además de su función nucleante, actúa como un agente clarificante. Previamente, Great Lakes adicionaba agentes nucleantes en otras de sus líneas; por eso no era de extrañar que los estableciera como una nueva gama de productos.

Bergen International ha introducido los agentes de espumado químico Foamazol. Los agentes son CFAs que reaccionan durante el calentamiento del proceso, generando gases que se dispersan a través de la mezcla polimérica. Según afirma la empresa, con este tipo de espumantes se logra reducir el peso de la aplicación moldeada, se obtienen células más finas y con mejores propiedades físicas, se incrementa la productividad y se logran mejores acabados superficiales. Bergen ofrece grados con aprobación FDA para contacto con alimentos.

Retardantes de llama
Los últimos aditivos retardantes de llama incorporados al mercado, se enfocan principalmente a aplicaciones eléctricas donde el trihidrato de aluminio no logra satisfacer los requerimientos técnicos, debido a los altos porcentajes de adición requeridos para cumplir su finalidad. Great Lakes, uno de los líderes en este sector, lanzó el producto Firemaster BP411, que corresponde a un poliestireno bromado cuya característica polimérica reduce la tendencia migratoria y permite su mezcla en estado fundido. El producto es una opción favorable para poliamida 6, poliamida 6,6 y PBT, sin refuerzo o reforzadas con fibra de vidrio.

Por otra parte, Clariant sigue ampliando su gama de retardantes no halogenados en base a polifosfato de amonio, Exolite AP, y en base a fósforo rojo, Exolite RP. La serie Exolite AP ha tenido éxito por su transparencia y amplio rango de aplicaciones, que incluyen sistemas microencapsulados, sinérgicos e intumescentes. La serie Exolite RP ha sido eficiente en aplicaciones como la poliamida con fibra de vidrio, ya que su adición de hasta 5% en algunos casos, se traduce en poca variación de las propiedades mecánicas. La nueva serie se conoce como Exolite OP, y muestra como ventajas una alta transparencia, la resistencia térmica necesaria en nuevos sistemas de soldadura libres de plomo, y buena compatibilidad con nuevas resinas epóxicas también usadas en sistemas eléctricos.

Estabilizadores UV
Dentro de las referencias recientes en el mercado, se encuentra Lowilite 36 de Great Lakes. Este producto corresponde a la familia de los benzotriazoles, los cuales han sido usados con mayor frecuencia en poliestireno. El Lowilite 36 está enfocado a productos que requieran poca volatilidad y alto porcentaje de carga. El alto peso molecular con que está conformado le ayuda a prevenir la migración en el molde y en los labios de extrusión. Por las excelentes propiedades térmicas que aduce, se recomienda para polímeros que requieren altas temperaturas de procesamiento, como el policarbonato.

Ciba Specialty Chemicals puso en el mercado un aditivo UV enfocado al creciente mundo de los empaques flexibles para alimentos. Según afirma la empresa, Ciba Shelfplus UV 4100 permite satisfacer el requerimiento de transparencia que los consumidores le exigen al empaque cuando compran un alimento.

El aditivo puede ser adicionado en una o varias de las capas de poliolefinas de la estructura, y de esta manera los productos o elementos empacados que sean sensibles a la luz ultravioleta, como las grasas, pueden mejorar su vida en estantería. Como ejemplo, Ciba muestra que un empaque con adición de Shelfplus UV 4100 puede aumentar la vida en estantería de un aceite de girasol hasta en un 95%.

Ciba Shelfplus UV 4100 complementa al previo Shelfplus UV 1100, enfocado a aplicaciones en envases rígidos. La retención de hasta un 90% de luz UV a 390 nm, ha mostrado un buen desempeño no sólo en alimentos, sino también en productos de aseo y cuidado personal.

Pigmentos
A finales del 2003, Teknor Apex anunció el reemplazo de 31 de sus formulaciones por sólo 16, que cubren el mismo rango de color y tendrían mayor eficiencia en costo. Anunció además que 12 de estas formulaciones son libres de metales pesados y se incorporan más fácilmente, debido a la utilización de nuevos pigmentos y a las ayudas de dispersión con que ahora cuentan.

Ciba a su vez presentó la serie Micranyl NQ-F, libre de ftalatos y enfocada al mercado del PVC. La empresa resalta como ventajas una óptima dispersión, una correlación del 95% de las formulaciones de laboratorio en la producción, 10% mayor productividad y menor pérdida de pigmento en el manejo.

Clariant, por su parte, introdujo una serie de pigmentos rojos para fibras de polipropileno coloreadas en masa y para películas plásticas de poliolefinas. Esta serie, llamada Graphtol, comprende cinco pigmentos de una capacidad de dispersión mejorada y de mayor intensidad de color.

El Graphtol Red P2B (rojo de sombra azul) y Graphtol Red WTP (rojo de sombra amarilla), tienen una alta relación costo/beneficio para moldeo por inyección, extrusión, soplado de película y fibras de polipropileno, de acuerdo con la compañía. El Graphtol Rubine 6BP (rojo de sombra azul) y el Graphtol Rubine GDP (rojo de sombra amarilla) presentan buena capacidad de dispersión y excelentes propiedades dieléctricas. Son recomendados para cables, películas y fibras de polipropileno. El Graphtol Fire Red 3RLP, es un pigmento rojo azulado, económico con gran capacidad de dispersión, muy apropiado para coloración en masa de película y fibras de polipropileno.

BASF Química también ha presentado innovaciones en el mercado de los pigmentos, añadiendo a su línea de colorantes orgánicos amarillos Paliotol, un amarillo brillante denominado Paliotol Yellow K 0955. BASF anuncia que este pigmento, hecho a base de quinoftalona, está enfocado a la coloración en masa de fibras de polipropileno. Como características sobresalientes, BASF anuncia su transparencia, sombra verde, alta intensidad de color, fácil dispersión y reducción de la presión en el filtro durante el procesamiento.

Modificadores de impacto
Atofina cuenta con una línea de modificadores de impacto denominados Finaclear, los cuales consisten en copolímeros de bloque estireno-butadieno-estireno (SBS) con un contenido de estireno que supera el 70%. Su estructura molecular lineal les permite tener un muy buen balance entre transparencia, brillo y resistencia al impacto. Una de las tres nuevas referencias que se introdujeron en el segundo semestre del 2003, es la Finaclear 540, que se caracteriza por sus sobresalientes propiedades de impacto y requiere un bajo porcentaje de adición; es apropiada para aplicaciones de extrusión y termoformado. El grado Finaclear 550 está diseñado para aplicaciones de extrusión-termoformado y película, sobresaliendo por su alta transparencia, buena resistencia al impacto y excelente procesamiento. La referencia Finaclear 609 está enfocado a la inyección y se caracteriza por su gran fluidez, alta transparencia y excelentes propiedades de impacto.

Compuestos de relleno
En los compuestos o cargas de relleno también aparecen nuevas alternativas que exponen ventajas en su rendimiento. Heritage Plastics como especialista en el sector de concentrados minerales, ha lanzado una línea de productos basados en su tecnología Minapol, la cual le permite fabricar compuestos de carbonato de calcio (CaCO3) de excelente desempeño, al contener un porcentaje de carga de 80% comparado con el 60 ó 70% considerado normalmente como máximo. Las partículas que componen dichos compuestos están tratadas superficialmente para proveer el mejor desempeño y vienen dispersas en resinas apropiadas para cada tipo de aplicación. Así, se ofrece la serie HM10 para extrusión de película, la serie PolyMax para extrusión soplado, y la serie HiCal para moldeo por inyección. El tamaño de partícula tiene un promedio de 1 µm, y alcanza un valor máximo de 8 µm. Heritage muestra que usando uno de sus concentrados de 80% de carbonato HiCal, se pueden tener ahorros hasta de 7 centavos de dólar por libra producida cuando se fabrican productos con 10% de relleno, y hasta de 4 centavos de dólar por libra producida cuando se fabrican productos con 40% de relleno.

Nanocompuestos
PolyOne introdujo recientemente compuestos para aplicaciones ligeras, rígidas y fuertes, bajo el nombre de Maxxam LST. Estos compuestos basados en tecnología de nanocompuestos, según declaran voceros de la compañía, son fáciles de usar y están diseñados para alcanzar o superar las propiedades de varios termoplásticos de ingeniería, mientras que ofrecen las ventajas de procesamiento inherentes a las poliolefinas. La serie Maxxam corresponde a una extensión de la familia de concentrados Nanoblend de PolyOne. La empresa afirma que en comparación con algunos termoplásticos de ingeniería, los compuestos de Maxxam necesitan menores temperaturas de procesamiento, fluyen más fácilmente y se enfrían más rápido. Hasta el momento, el uso de las nanoarcillas se ha retrazado debido a la exfoliación incompleta y falta de dispersión. Sin embargo la unión de PolyOne con Nanocor (el líder mundial el fabricación de nanoarcillas) le ha permitido, a través de procesos que han sido patentados, obtener excelentes resultados con dichos materiales.

Ayudas de proceso 
El campo de los fluoropolímeros como ayudas de proceso sigue ampliándose. Desde comienzos de la década de los 90, Dupont-Dow introdujo la serie Viton Freeflow como una aplicación del Viton en ayudas de proceso. La importancia de estos aditivos se refleja en su permanencia, y en la inclusión de nuevas referencias con mejores propiedades. Este es el caso de Viton FreeFlow Z-100 y Viton FreeFlow Z-200, los cuales fueron productos patentados, aduciendo que los compuestos extruídos con partículas de fluoropolímeros predominantemente grandes mejoran la procesabilidad, tienen menos defectos y se estabilizan más rápido. En ese sentido, se define una partícula grande como una partícula de más de 2 µm y de menos de 10 µm. Anteriormente la recomendación era tener partículas muy pequeñas y muy dispersas en el polímero para ganar procesabilidad. Al cambiar el concepto básico, también se han cambiado los parámetros del proceso, reduciendo costos y minimizando el desperdicio, ya que los períodos de estabilización se han hecho más cortos.

Atofina compite en el mismo mercado de los fluoropolimeros como ayuda de proceso con la serie de productos Kynar. Recientemente lanzó al mercado Kynar Flex 5300, enfocado al mejoramiento de polietilenos lineales de baja densidad, polietilenos de alta densidad y polietilenos metalocenos. Éstos logran reducir los defectos superficiales como la piel de naranja, y mejoran así la transparencia y las propiedades mecánicas. Anteriores versiones han mostrado que mediante la adición de 200 a 800 ppm se obtienen ventanas de operación más amplias y se aumenta la producción. Un estimativo del costo muestra que la aditivación de 400 ppm de Kynar Flex puede valer cerca de un centavo de dólar.

Agentes desmoldantes
En este campo de aditivos, Axel USA ha lanzado recientemente varios productos al mercado. Uno de éstos es el MoldWiz INT-33PA, del cual afirma que además de sus ventajas primordiales de reducir la viscosidad y sustituir agentes delmoldantes externos, puede reducir el coeficiente de fricción de la pieza, lo cual se traduce en facilidad de ensamble, mejor apariencia y mejores propiedades mecánicas. Mediante la adición de 0.25 a 0.3% en peso de este agente a la resina, se logra una interfase lubricada, sin dejar residuos o presentar exudación.

Axel Plastics adicionalmente desarrolló un agente desmoldante interno, en forma de polvo, el cual pretende reemplazar el estearato de zinc en productos moldeados en poliéster. El producto denominado MoldWiz INT-4082, tendría la ventaja de no dejar residuos en la superficie, como suele suceder con el estearato de Zinc. Esta referencia se ha enfocado a aplicaciones donde se requiere que el agente desmoldeante no interfiera en procesos secundarios como impresiones, pintura, adhesiones o electroplateado.

Estabilizadores térmicos
Crompton Corporation anunció una nueva línea de estabilizadores líquidos de mezcla de metales , que disminuyen el contenido de fenol de los productos vinílicos hasta en un 75%. Bajo el nombre de Mark 9300, la nueva serie de estabilizadores permite a los fabricantes mejorar la calidad de aire al interior de las plantas sin sacrificar el desempeño. Los nuevos estabilizadores están basados en tecnología de mezcla de metales, ya sea Ba/Zn o Ca/Zn.