Resinas: Innovación para la industria

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El mercado de los plásticos muestra su vitalidad, a través de los continuos refinamientos observados en las nuevas resinas y la innovación constante en el diseño y fabricación de nuevos productos. Los procesadores están acostumbrados a que pueden esperar respuestas que se acercan más a sus propias necesidades y los proveedores responden enfocando sus recursos para solucionar aquellos requerimientos.

En razón del alto nivel de competencia, los procesadores se ven obligados a crear nichos de mercado para sobrevivir so pena de seguir operando en sectores de materiales de alto consumo pero de márgenes exiguos. Para resolver esta situación, el convertidor depende de su propia inventiva para proveer nuevos diseños y estructuras de materiales, procesados con resinas novedosas y en equipos estándar adaptados o usados en condiciones no presupuestadas con anterioridad para estas nuevas condiciones de trabajo. Por ejemplo, existe una tendencia marcada hacia el desarrollo de habilidades para procesar las resinas no tradicionales en equipos ya existentes de soplado de películas, sin recurrir a nuevas inversiones. En estas condiciones ha sido posible hacer entregas rápidas de nuevos desarrollos de productos, cumpliendo altos requerimientos de desempeño y calidad.

En el presente artículo resaltamos los avances observados en materia de resinas termoplásticas de alto consumo, como son los polietilenos, polipropilenos, poliestirenos y PET. Al comienzo del nuevo milenio se han evidenciado ofertas de nuevos polietilenos de mediana densidad y de alto peso molecular, HMW-MDPE, y de alta densidad con alto peso molecular, HMW-HDPE, para la fabricación de películas de alto desempeño. También son de destacar las nuevas resinas de polietileno de muy baja densidad, VLDPE, para moldeados con propiedades mecánicas superiores. Las nuevas resinas de polietilenos lineales de baja densidad con base en hexeno, LLDPE, proporcionan la posibilidad de hacer películas con mayor rigidez y balance de propiedades de resistencia; y las nuevas resinas de baja densidad, LDPE, permiten realizar laminaciones por extrusión a mayores velocidades de operación. En cuanto a los nuevos polipropilenos, se deben mencionar los grados diseñados para hacer termoformaciones de paredes más delgadas, otros especiales para la fabricación de películas sopladas y una familia totalmente novedosa de copolímeros de polipropileno aptos para actuar como modificadores y compatibilizantes. También, aparecen una nueva serie de grados de HIPS con combinaciones nunca antes vistas de alta resistencia al impacto, acompañados de una mayor transparencia y rigidez. Y no es de extrañar que ya hayan aparecido en el mercado referencias de PET con coloración ámbar para la fabricación de botellas de cerveza.

Los polietilenos para películas
Equistar Chemicals LP, de Houston, ha tomado el liderazgo en la oferta de resinas novedosas para la fabricación de películas con propiedades mecánicas superiores. La referencia Alathon XL 3805 es el inicio de una nueva serie de polietilenos de mediana densidad (0,93 g/cc) y alto peso molecular (que se manifiesta con un índice de fluidez de 0,05), fabricada con una distribución bimodal de pesos moleculares en multireactores de tecnología con catalizadores en suspensión. Este nuevo material hace películas más transparentes que la versión de alta densidad, con un tacto más suave y una mayor resistencia al rasgado. Cuando se incrementa el espesor de la película, las resistencias al rasgado y al impacto con dardo aumentan dramáticamente sobre el valor obtenido con el HMW-HDPE de 0,950 g/cc. Una película de 0,5 milésimas de pulgada da un valor de resistencia al dardo de 2,3 pies-libra y una resistencia Elmendorf al rasgado de 20/40 g. Cuando el espesor aumenta a 4 milésimas de pulgada, la resistencia al dardo llega a 4,4 pies-libra y la de rasgado llega a 420/750 g.

La nueva resina puede mezclarse con una nueva referencia, también de Equistar, Petrothene Select, un LLDPE hexeno fabricado con la tecnología Unipol y de alto desempeño en películas sopladas. Esta última referencia ofrece más facilidad de procesamiento y una mayor resistencia al rasgado que los mLLDPE. Las mezclas se pueden preparar con un índice de fluidez entre 0,05 y 0,924 para generar películas con módulos de flexión entre 100.000 y 47.000 psi, respectivamente. Estas películas combinan la facilidad de sellado del LLDPE con la rigidez del MDPE. Las mezclas de 70% de Petrothene Select y Alathon XL 3805, pueden ser procesadas en extrusores sin barril acanalado. En equipos diseñados para HDPE, estas mezclas se pueden llevar a un espesor mínimo del orden de una milésima de pulgada para lograr un excelente balance de propiedades, de acuerdo con reportes del proveedor de las resinas. Entre sus aplicaciones más importantes esta la de las bolsas de empaque de servicio pesado, las cuales pueden fabricarse con una disminución de espesor de 30 a 35% con respecto a las versiones estándar.

Otra referencia nueva de LLDPE de Equistar es la Petrothene GA 605 (0,930 g/cc e índice de fluidez de 0,6), que ofrece propiedades ópticas excelentes en coextrusiones con LLDPE estándar y HMW-HDPE. Además, ofrece una combinación excelente de propiedades mecánicas por lo que puede sustituir resinas hexeno de alto índice de fluidez y de menor densidad (con una rigidez también menor).

Continuando con el tema de los polietilenos para la fabricación de películas, se debe hacer mención de las nuevas resinas de muy baja densidad, VLDPE, de Nova Chemicals, que tienen el nombre comercial Sclair (densidades entre 0,906 y 0,908 g/cc). Estas resinas cumplen los requisitos del FDA para contacto con alimentos y ofrecen propiedades excepcionales de temperatura de iniciación de sellado. Una versión de 0,912 g/cc puede ser usada para cocinar el alimento en el empaque, de acuerdo con los estudios de extracción hechos por el FDA.

Un polietileno de baja densidad, especial para laminación de empaques flexibles fue anunciado por Equistar Chemicals bajo la referencia Petrothene NA214-000 (0,918 g/cc, índice de fluidez 10), con el cual se puede lograr recubrimientos con pesos aplicados inferiores a 7 libras por resma, a velocidades que exceden los 1.500 pies por minuto; sin presentarse problemas de rasgado en las orillas, que se observan con otros LDPE. Este material ha sido recomendado por su proveedor para líneas equipadas con dados que reducen el espesor en las orillas, ofreciendo al mismo tiempo una contracción mínima del ancho extruido a la salida del dado y alta estabilidad de las orillas. Las propiedades de sellado permiten la laminación de papel a foil de aluminio o a otras películas tratadas químicamente o con recubrimientos.

Los mLLDPE siguen ocupando la tecnología de punta
ExxonMobil Chemical presentó dos nuevas referencias de mLLDPE que son extensiones de su serie de copolímeros Exceed. Estas referencias están orientadas a facilitar la fabricación de películas con mejores propiedades ópticas y un menor contenido de geles. Las densidades varían entre 0,917 y 0,922 con índices de fluidez de 0,7 a 1,5. Se tendrán versiones con aditivos antideslizantes y de antibloqueo, para ser usados primariamente en empaques para alimentos y de productos de aseo personal, gracias a sus mejores propiedades de sellado, mayor transparencia y tenacidad (de 25 a 50% por encima de otras referencias Exceed).

Nuevas versiones de polipropileno para la fabricación de películas
El polipropileno trae al sector de las películas propiedades que lo distinguen en otros sectores de la industria de los empaques; entre ellas, la resistencia a la temperatura. Dow Plastics está introduciendo en el comercio su nueva referencia Inspire 112 para fabricar películas con excelente estabilidad en la burbuja durante el procesamiento. En los productos terminados sus aplicaciones cubren las bolsas de llenado en caliente, películas industriales para envolver y otras de menor espesor para varios usos. Los mercados que puede atender es el alimento de mascotas, empacado de carnes, bolsas autoparables y envolturas para pastelería. Entre sus propiedades destacables está su resistencia a la temperatura (se funde a 160 °C), al impacto con dardo (150 g), alto módulo secante de tensión (2%, 125.000 psi), alta transparencia de contacto y buena resistencia a la punción. De acuerdo con Dow, la nueva referencia puede ser procesada en líneas de polietileno haciendo modificaciones menores. La resina puede mezclarse con LLDPE octano Dowlex o con mLLDPE Elite.

Los COC, una novedad para las películas del futuro
Los COC, copolímeros de etileno y norborneno, de Ticona, son ciclo olefinas que llevan la marca Topas, y que se distinguen por ser completamente amorfas, incoloras, de alta transparencia, rigidez y resistencia. Muchas de las propiedades deseables en una película. Aunque la capacidad mundial de producción de esta resina no es suficientemente alta para soportar niveles de aplicaciones típicos de los polietilenos, se prevé para esta resina un futuro promisorio por cuanto ya cuenta con la aprobación FDA para contacto con alimentos y porque podrá ser usada exitosamente en empaques para vegetales frescos, bolsas autoparables, y películas delgadas de consumo masivo. En un ejemplo de aplicación, Macro Engineering & Technology, de Mississauga, Ontario, fabrica películas sopladas con mezclas de LLDPE y COC Topas, en una línea estándar. La película tiene un espesor de 2 milésimas de pulgada y ofrece una rigidez mucho mayor que el LLDPE solo. Si se adiciona 15% de COC al LLDPE, la rigidez aumenta de 25.000 psi a 70.000 psi. Los niveles de adición se pueden mantener entre 10 y 25%. Otras propiedades que se mejoran en la mezcla son la transparencia y las propiedades de fricción, así como el sellado y la barrera a la humedad. Otras aplicaciones de esta resina involucran los empaques rígidos tipo blister y usos médicos, de laboratorio, de óptica de alta precisión, y partes de equipos electrónicos.

Nuevos termoplásticos de alto volumen para cuerpos rígidos y extrusiones
Para el comienzo del nuevo milenio se ofrecen varios polietilenos de alta densidad con propiedades especiales para termoformación y moldeo por soplado. De Equistar viene la referencia Petrothene LP5100, un HMW-HDPE de 0,950 g/cc, que combina un ESCR excelente, con alta rigidez y resistencia en fundido. A la vez, las láminas anchas del material pueden calentarse en los hornos de las máquinas termoformadoras debido a su baja tendencia a deformarse por efectos de su propio peso; tampoco genera arrugas de termoformación y en cambio permite lograr perfiles uniformes de espesores en los artículos formados.

Por otro lado, Nova Chemicals, tiene una nuevo HDPE para moldeo por soplado de artefactos pequeños. Novapol HB-L354-A es una mejora de la referencia HB-L455-A. Tiene una densidad de 0,955 g/cc y un índice de fluidez de 0,30. ofrece un ESCR superior para botellas HIC, mayor resistencia en fundido y excelente facilidad de procesamiento a alta velocidad, en máquinas de cabezas múltiples.

Nova también está ofreciendo el grado MDPE hexeno para rotomoldeo. Novapol TR-0735-U (0,935 g/cc, índice de fluidez 6,8) permite hacer cuerpos de pared delgada a alta velocidad con un balance óptimo de propiedades físicas. Además, está estabilizado para la acción de la luz ultravioleta y tiene buena resistencia al ESCR.

Volviendo al polipropileno, en el caso de la formación de cuerpos rígidos, se ofrecen constantemente nuevas versiones de homopolímeros y copolímeros especialmente para desarrollar una mayor rigidez y resistencia al impacto. Para la termoformación de partes de pared delgada, Dow Plastics ha lanzado una nueva adición a su portafolio de polipropilenos producidos con el proceso Spheripol de Montell. La resina H110-02N ofrece una mayor posibilidad para termoformaciones de dimensiones profundas, al tiempo que tiene rigidez y transparencia altas. El material puede ser usado para hacer vasos desechables, contenedores para lácteos y productos de cafetería. Los artículos termoformados pueden ser calentados en hornos microondas con alimentos frescos o congelados. Dow planea lanzar al mercado varios tipos de polipropilenos aptos para termoformación.

En materia de copolímeros de polipropileno, las innovaciones recientes están dirigidas a aportar propiedades especiales en mezclas. Montell Polyolefins introdujo en el mercado el primero de sus polímeros Interloy, designado como un material de construcción en bloques para ayudar a los fabricantes de compuestos a crear nuevas mezclas de resinas. Los copolímeros Interloy de PP/PS y PP/PMMA están construidos con base en la misma tecnología Hivalloy de Montell, pero están dirigidos para ser usados como modificadores de otros polímeros. En una adición de 10% o menos, Interloy puede compatibilizar mezclas de poliolefinas y de resinas de ingeniería. A mayores niveles de adición (15 a 50 %), puede ser empleado para mejorar las propiedades de otras poliolefinas y de las resinas de ingeniería.

Por ejemplo, Interloy puede aumentar la rigidez, la resistencia a la tensión y la resistencia en fundido del polipropileno homopolímero y sus copolímeros. Interloy también puede mejorar las propiedades de barrera, de exposición en exteriores, impresión y de desempeño en laminación de películas y mentalización. También es útil porque actúa como agente de acople con rellenos minerales y fibra de vidrio en poliolefinas.

Montell ha desarrollado por otra parte, resinas de polipropileno de las referencias Adflex y Adstif, hechas con el proceso Catalloy, para ser usadas como agentes de mezclado. Montell ofrece estas resinas para la modificación del impacto como si fueran equivalentes a los plastómeros en desempeño y costo (de US$0,70 a US$1,05 por libra). Un nuevo Adstif de mayor rigidez ha aparecido en el mercado para aplicaciones en la industria automotriz; de 300.000 a 350.000 psi de módulo de flexión, comparado con 250.000 de los grados corrientes. Otro nuevo modificador de Montell es la familia Pro-fax Ultra de resinas, que tiene índices de fluidez entre 50 y 100 a la salida del reactor (sin necesidad de recibir tratamientos con peróxidos). También se está evaluando una versión con índice de fluidez 1.700, propio para procesadores de compuestos, porque ayuda a mejorar las características de flujo remplazando los peróxidos que causan olores indeseables y decoloración.

Debut de los nuevos poliestirenos
Dow Plastics está lanzando en el ámbito latinoamericano y mundial sus nuevas resinas de la serie Styron A-Tech, un HIPS avanzado con tipos de referencias apropiados para la fabricación de empaques por extrusión termoformación. Uno de ellos será de mayor rigidez y tenacidad, con índice de fluidez de 3,3 y temperatura Vicat de 105 C, orientado hacia el mercado de desechables o descartables (como se les conoce en otros países de América Latina) en servicios de comidas y empaques. Esta referencia ofrecerá un valor de resistencia al impacto Izod, con muesca, de 2,1 pies-libra/pulgada y una resistencia de cedencia a la tensión de 3.600 psi; comparado con 1,8 pies-libra/pulgada y 3.200 psi, correspondiente a los mejores grados de HIPS tradicionales de Dow. Una segunda referencia que aparecerá en el mercado estará dirigida al mercado de empaques que se desempeñan a baja temperatura y que se pueden exponer a alimentos de alto contenido de grasas y acidez. Tendrá una resistencia al impacto Izod, con muesca, de 2,7 pies-libra/pulgada; que es mayor al valor de 2,0 pies-libra/pulgada de la referencia actual de Dow para este propósito. Otra resina, aún en experimentación, está designada para la fabricación de los interiores de refrigeradores. Se afirma que ella combinará la resistencia química a los alimentos y a los agentes de soplado de los PUR, con una buena facilidad de termoformación.

Las últimas adiciones ya aparecidas en el mercado del HIPS Styron A-Tech son las referencias resistentes a la acción de las llamas. Styron A-Tech 2220 ofrece una combinación única de alta fluidez, 16, y alta resistencia al impacto, no observada antes en un HIPS. Ofrece facilidad de formación de carcasas de gran tamaño, brillo uniforme y buena profundidad del color. Esta resina cumple los requerimientos UL 94V-0 y tiene una resistencia al impacto Izod, con muesca, de 2,0 pies-libra/pulgada. La resistencia de cedencia a la tensión es de 3.000 psi y la temperatura Vicat es de 94 C.

PET ámbar para cervezas
Eastman Chemical Co.,., ha presentado en el mercado un desarrollo interesante para la industria de la cerveza. Se trata de una referencia de PET precoloreada, AmbertGard PET, en el cual el color ha sido incorporado en la molécula misma de la resina, asegurando de esta manera su estabilidad, consistencia de color y muy importante, la imposibilidad de migrar hacia la cerveza. Esta última propiedad es muy difícil de garantizar con los colorantes libres diluidos en la resina. Por lo tanto, la nueva resina puede ser usada en el interior o exterior de la botella, junto con la nueva resina de barrera Imperm, un nylon que contiene un nanocompuesto como agente de barrera. AmberGard puede ser empleado como monocapa y un recubrimiento de barrera.

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