Pigmentos y aditivos en automóviles

Desde que Henry Ford introdujo en el mercado su "modelo T", también conocido popularmente bajo el nombre de "Tin Lizzy", la técnica de fabricar automóviles y vehículos de transporte en general ha dado un enorme salto cualitativo. De especial significación para tales avances es el desarrollo de los plásticos, los cuales brindan ventajas determinantes, especialmente frente a los metales, ya que son livianos, variados y no se corroen fácilmente. Por ello, no es de extrañar que hoy en día en cada automóvil sean utilizados, en promedio, 170 kilogramos de diferentes plásticos. De estos, aproximadamente la mitad se encuentra en la parte interior y además, representan la segunda mayor proporción del exterior del vehículo.

También en el compartimiento del motor, en el sistema de combustible y en los equipos electrónicos y de luz, los materiales poliméricos encuentran innumerables aplicaciones  (figura 1). Los nuevos desarrollos en la industria automotriz tienen como meta fabricación de carrocerías completas de plástico. Campos de aplicación tan exigentes, demandan, por supuesto, propiedades muy específicas de estos materiales.

Variables con aditivos
Obtener características especiales de los plásticos resulta posible mediante la aplicación de aditivos.

Entre los aditivos más importantes se encuentran los estabilizadores de proceso, los ignífugos, antioxidantes, protectores contra la luz, antiestáticos, desactivadores metálicos, agentes deslizantes, dispersantes y aglomerantes. Ya que, sobre todo, para el interior de los automóviles existen reglas muy estrictas en cuanto a olores molestos, acumulación de residuos y empañamiento, estos materiales están sujetos a exigencias altas.  (Figura 2 ). Además, las partes de plástico para el ramo automotriz están sometidas a estrictos y detallados estándares de seguridad.

Minimización del riesgo de incendio
Actualmente, el riesgo de incendio de las piezas de plástico como focos de ignición es potencialmente alto. Los equipos eléctricos o partes electrónicas, en las cuales, en pequeñas superficies se generan corrientes de alta densidad, están predestinados a generar incendios debidos a cortos circuitos o recalentamiento. Todo esto afecta a los autos en especial medida, por lo que las normativas oficiales e industriales imponen para ello las más altas medidas de seguridad. Tales medidas sólo pueden ser satisfechas mediante la incorporación de ignífugos idóneos. Los no halogenados a base de fósforo, por ejemplo, garantizan alta efectividad, tomando además en consideración los factores ecológicos y toxicológicos. Mediante modificaciones, mezclas sinérgicas y formulaciones especiales, se cubre una gran variedad de aplicaciones.

La gama más nueva de Clariant, Exolit OP, con base al recientemente desarrollado fosfinato, está cubre las necesidades en este campo de las industrias eléctrica y electrónica. Junto a sus principales campos de aplicación (poliéster y poliamida reforzada con fibra de vidrio), esta nueva generación de ignífugos ha demostrado su efectividad en las aplicaciones con altos perfiles de exigencias en placas de circuitos impresos (p.ej. FR-4), sistemas de adhesivos, impermeabilizantes, así como laminados epóxicos. Los grados Exolit OP 560 y Exolit OP 1312 fueron desarrollados especialmente para su aplicación en el campo automotriz. OP 560 es un ignífugo reactivo particularmente pobre en emisiones, especialmente adecuado para espumas suaves de poliuretano (PUR), como las usadas para el tapizado de asientos. Por su parte, OP 1312 se usa para las piezas de poliamidas coloreadas no halogenadas, en el campo de la electrónica.

Ceras, la ayuda indispensable
Las ceras así mismo son un elemento indispensable en la elaboración de los plásticos. Además de la aglomeración y fluidez, las ceras mejoran notablemente propiedades tales como: desmolde, brillo, expulsión o dispersión de los pigmentos, aditivos o materiales de relleno. La polaridad de la cera es decisiva para su forma de actuar. Por consiguiente, para cada tipo de plástico se aplica una cera diferente  (Fig. 3) .

Las ceras que son parcialmente incompatibles con la matriz polimérica actúan, en su mayoría, como una película lubricante entre el material fundido y la superficie metálica de la máquina elaboradora, impidiendo así la adherencia del material y reduciendo la fuerza requerida para el desmolde en el moldeo por inyección. Licolub WE 4, una cera de Clariant, funciona como ayuda en el desmolde de los compuestos PC/ABS empleados en los tableros de los automóviles. Esta cera se destaca, en primer lugar, por su baja migración y poca tendencia al empañamiento. Otro grado, Licomont ET 141, es utilizado en la industria automotriz en la elaboración de copolímeros de poliolefina para la producción, por ejemplo, de los parachoques. Esta cera facilita el desmolde y apenas afecta el pintado de la pieza terminada. También en el compartimiento del motor encuentran aplicación las poliamidas, un polímero al que el fabricante agrega Licomont CaV 102 y Licowax E. Ambas ceras reducen la fuerza necesaria para el desmolde, sirven como nucleante y presentan una baja volatilidad.

Las ceras que son lubricantes internos compatibles con la matriz polimérica y provocan un mejoramiento de la fluidez del material fundido mediante la disminución del frote interno. Éstas pueden ser aplicadas en la incorporación del material de relleno o de los pigmentos. Su aplicación provoca, a menudo, mejores propiedades ópticas y mecánicas.

Para materiales compuestos innovadores
Las ceras Licocene de poliolefina de Clariant, producidas mediante un nuevo proceso con ayuda de catalizadores de metaloceno permiten obtener propiedades tan importantes como dureza, comportamiento de fusión y viscosidad. Se pueden ajustar a discreción, combinándolas de forma muy variable. De ello resultan innumerables posibilidades para adecuar las propiedades de elaboración y aplicación a las necesidades correspondientes. Estos productos se ajustan conforme con las regulaciones de las industrias plástica y automotriz. A los más nuevos desarrollos de esta serie pertenecen tipos adecuados para un material también de reciente desarrollo, el compuesto de madera y plástico WPC (de sus siglas en inglés Wood Plastic Composites); un material que próximamente será utilizado en el armazón moldeado por inyección de los asientos de la serie S de Mercedes Benz.

Para lograr una mezcla homogénea y estable de dos materiales base tan diferentes como lo son la madera y el plástico, resulta indispensable la aplicación de un agente de adherencia y compatibilidad apropiado. Especialmente adaptados a este propósito son: Licocene PP MA 6452 TP, un agente de adherencia modificado con anhídrido maleico sobre una base de polipropileno y, Licocene PE MA 4351 TP, un agente de adherencia, también modificado con anhídrido maleico, pero sobre una base de polietileno. Ambos productos conducen, entre otras, a un mejoramiento de las propiedades mecánicas de los compuestos.

Además, la gama de "ceras de diseño", producidas mediante catálisis de metaloceno, comprenden, entre otros, dispersantes para la fabricación de masterbatches, productos para pegamentos termofundibles e impermeabilizantes, así como aditivos, que optimizan las propiedades de la matriz polimérica en los masterbatches.

Multifuncional, con óptimo efecto protector
Para proteger las piezas poliméricas durante la larga vida del automóvil son necesarios numerosos aditivos. Puesto que el material está sometido a su propio proceso de envejecimiento, el cual se inicia durante la producción misma, debido a las condiciones extremas de procesamiento, es necesario agregar a los plásticos los llamados estabilizadores de proceso y de larga duración, a fin de retardar, hasta donde sea posible, la degradación del material.

Una verdadera especialidad para las poliamidas la constituye Nylostab S-EED de Clariant; un estabilizador multifuncional basado en una amina estéricamente impedida (HALS) que gracias a su estructura química única, concentra en una sola molécula diferentes ventajas. Este aditivo mejora notablemente el proceso de elaboración de poliamida. Además, los productos dotados de este aditivo impresionan por su significativamente mejorada calidad de superficie, así como una larga estabilidad frente a la luz, el calor y la degradación oxidativa. Sobre todo pedales y agarraderas de puertas, que están sometidos a altas exigencias mecánicas, son estabilizados con este producto.

Hostavin B-CAP de Clariant es también un novedoso protector contra la luz para plásticos técnicos. Este absorbedor UV incoloro protege por vía física, en especial de la franja de alta energía de la luz solar. En comparación con los productos convencionales utilizados, con Hostavin B-CAP, por ejemplo, se puede evitar el amarillamiento o, por lo menos retardarlo en extremo, inclusive bajo condiciones climáticas extremas. Además, el producto es insensible a los iones metálicos provenientes de los catalizadores de polimerización o de los residuos del proceso. Hostavin B-CAP no afecta ni el color ni la transparencia del plástico. Su sobresaliente perfil de propiedades lo predestina para aplicaciones extraordinariamente exigentes, tales como los difusores y las cubiertas de los faros delanteros de los automóviles.

El color en los plásticos
Entre las más recientes incorporaciones de colorantes y pigmentos para plásticos de Clariant se encuentran los pigmentos rojos basados en la química dicetopirrolopirrol (DPP), cuyos dos primeros tipos para la pigmentación de plásticos se encuentran disponibles bajo las denominaciones comerciales PV Rojo Solido D3G y Hostaperm Rojo D2G 70.

Los DrizPearls son un concepto de pigmento totalmente nuevo. Estos pigmentos granulados, libres de polvo y prehumectados se destacan por su fuerte afinidad con los polímeros a ser pigmentados. Debido a una especial modificación, lograda durante el proceso de síntesis, estos pigmentos no pertenecen a las preparaciones de pigmento "clásicas", sin embargo cuentan mucho entre los pigmentos. Entre sus ventajas más importantes se destacan: óptima dispersión y humectación del pigmento, manejo seguro, dosificación exacta, optimización del rendimiento y reducción de los lapsos de limpieza. Sobre todo para el fabricante de masterbatch, las ventajas son numerosas. Concebidos para la óptima coloración de plásticos, los DrizPearls llevan a una considerable reducción de costos en la elaboración.

Por su parte, los colorantes solubles en polímero Polysynthren resultan óptimos para aplicaciones exigentes y resisten las más duras condiciones de aprobación específicas de fabricantes de automóviles tan significativos como VW, Daimler-Chrysler, Ford o General Motors.

Nuestros modernos automóviles resultarían impensables hoy en día sin la presencia de pigmentos y aditivos, como lo demuestran, de manera evidente, los ejemplos arriba mencionados. Aunque en la mayoría de los casos, no son visibles a simple vista, no es posible renunciar a su efectiva ayuda oculta. Sólo así es posible la fabricación de plásticos a la medida y de larga vida.