Aditivos Lubricantes
Aditivos Lubricantes
Aditivos Lubricantes
Los termoplsticos fundidos generalmente tienen viscosidades muy altas y para procesarlos es necesario aadirle lubricantes con varios propsitos.
Lograr altas velocidades de produccin con el menor desgaste posible en las
Adems de estas funciones, algunos lubricantes tambin actan como desmoldantes o como agentes de antibloqueo
a) LUBRICANTES INTERNOS: Reducen la friccin entre las molculas de los polmeros y para realizar esta funcin, deben ser muy compatibles con el polmero. b) LUBRICANTES EXTERNOS:
Reducen la friccin entre los grnulos (pelets) tambin entre ellos y las partes del equipo. Adems, reducen la friccin entre el material fundido y las partes de las mquinas.
APLICACIONES
El PVC es uno de los polmeros ms utilizados en el mundo y un gran porcentaje del consumo de lubricantes se emplea en esta resina, la cual no puede procesarse sin lubricantes,
Los estabilizadores de estao tienden a pegarse a las superficies metlicas en los equipos de procesamiento, por tanto esta formulacin requiere de lubricantes externos junto con lubricantes internos.
TABLA 5.1.1
APLICACIONES EN PVC (phr)
Perfil de ventanas Estearato de Ca. Cera montnica Cera de PE oxidado Cera de poliolefina Parafina Esteres/ ac. grasos
Ca/ Zn
Pb 0.4
Sn 1.0 0.3
0.3
0.3 0.1
0.1
0.6 0.6
0.2
0.5
TABLA 5.1.2.
APLICACIONES Y EFECTOS DE LUBRICANTES.
POLIMERO MEJORA DE PROCESO Cera montnica Cera de PE oxidado Esteres de ceras Cera de poliol DESMOLDANTE
Estirenicos
PP
Cera montnica Ceras tipo amida Jabones metlicos . Cera montnica Cera de PE Esteres de Ceras
PET/ PBT
POM
Cera montnica Cera tipo amida Esteres de Ceras Esteres de poliol Cera montnica Esteres de Ceras
Cera montnica Cera tipo amida Cera de PE oxidado Esteres de poliol Cera montnica Cera de PE Cera de PE oxidado Cera montnica Cera de copolimero Jabones metlicos Esteres de Ceras Esteres de poliol
PC
PA
Cera montnica Cera tipo amida Esteres de Ceras Esteres de poliol Cera de copolimero
5.2.3.- Clases qumicas La primera ayuda de proceso introducida en el mercado desde hace 40 aos fu el copolmero de acrilato y metilmetacrilato, hoy este producto sigue en el lugar de privilegio, aunque se emplean otros tipos de ayudas de proceso que van desde copolmeros acrlicos de bajo y mediano peso molecular hasta los de metilmetacrilato-estireno polialquilcarbonatos y polineopentiltereftalato.
Los copolimeros acrilicos de bajo peso molecular contienen estireno que provocan una menor solubilidad en PVC. Por tanto, ellos tienen una tendencia a migrar a la superficie y crear una microcapa entre el metal y el polimero. Estos productos actuan como LUBRICANTES EXTERNOS. Los beneficios son: Propiedades antiadherentes Reduccin de impurezas por degradacin Propiedades desmoldantes
Agentes desmoldantes
En general se obtiene un efecto desmoldante, asi como disminuye la adherencia en dados y rodillos, sin la desventajas de deposito de aditivos en partes metalicas, lo cual es comn en lubricantes externos. El Plastistrength 700 tiene un peso molecular mas alto que 710 : por tanto el material fundido tiene mas resistencia y elasticidad. Sin embargo el grado 710 tiene mejor eficiencia antiadherente. El Plastistrength L1000 es un lubricante acrilico y tiene una buena compatibilidad con el PVC y muy buen efecto desmoldante a altas temperaturas. Tambin se utiliza en moldeo por soplado y calandrado de PVC.
Ayudas de proceso
b).- Ayudas de proceso de alto peso molecular Son generados solamente en procesos de polimerizacin por emulsin con un peso molecular promedio (Mw) entre 1.3 x 106 y 2.5 x 106 gr/mol e imparte excelentes propiedades como: - Buena accin de fusin - Mejoran la resistencia del polmero fundido - Mejoran las propiedades superficiales
Otras aplicaciones El uso de las ayudas de proceso es particularmente recomendada para PVC de pesos moleculares grandes y medios. La incorporacin de estos aditivos se realiza al hacer las mezclas secas. Las concentraciones empleadas son usualmente limitadas por el costo, pero varan normalmente de 0.5 a 3% dependiendo del tipo de proceso de fabricacin.
La funcin ms importante de las ayudas de proceso en el PVC es mejorar las propiedades reolgicas tales como homogenizacin, elasticidad y fuerza del PVC fundido, despus del proceso de fusin y durante el procesado.
Agentes nucleantes
El control de la cristalizacin de los polmeros en los procesos de transformacin es importante para obtener productos con las propiedades deseadas.
1.- En la produccin de productos transparentes, lo que conviene es reducir el grado de cristalinidad y el tamao de los cristales. Esto se consigue usando agentes de nucleacin y enfriando rpidamente el polmero. 2.- En el moldeo por inyeccin, conviene que la cristalizacin sea uniforme y a eso contribuye los agentes de nucleacin. Las piezas van a tener mejores propiedades mecnicas.
Cristalizacin de Polmeros
Los polmeros cristalizan bajo las siguientes condiciones:
La estructura molecular del polmero deber permitir ordenamiento cristalino Un ncleo deber estar presente para iniciar la cristalizacin
el
Polmero Polietileno de alta densidad Poliamida 66 Poliamida 6 Polipropileno isotctico Polietilen tereftalato Poliestireno isotctico Policarbonato
4.2x10-3
-4
a).- Producidos espontneamente (Nucleacin homognea) b).- Impurezas slidas presentes en la resina.
Los polietilenos lineales son los de cristalizacin ms rpida. Las poliamidas, los polisteres y el polipropileno son de velocidad media y por eso responden muy bien a los agentes de nucleacin.
9.2.- Condiciones de cristalizacin Si se tiene al polmero fundido, el enfriamiento lento justo abajo de la temperatura de fusin Tf, promueve el crecimiento rpido de cristales grandes y bien formados, porque las molculas polimricas en esas condiciones tienen la movilidad que se requiere para acomodarse en los cristales.
Si la temperatura del fundido se reduce sbitamente para aproximarse a la de transicin vtrea, se formar rpidamente un gran nmero de ncleos de cristalizacin y como consecuencia, muchos cristales pequeos. Si el tamao de esos cristales es menor que la longitud de onda de la luz visible, el material va a ser transparente, a pesar de que en l hay cristales.
Formacin de ms ncleos, Esferulitas ms pequeas, Reduccin en el tiempo de ciclo, reduciendo costos, Estructuras de granos ms finos, lo cual impacta en las propiedades mecnicas tales como: estabilidad dimensional, resistencia a la flexin, transparencia, etc.
Estos agentes de nucleacin frecuentemente son polvos inorgnicos cristalinos de granulometra muy fina: talco caoln slice. Tambin pueden ser compuestos orgnicos, entre ellos varias sales de cidos mono o policarboxlicos y algunos pigmentos
EFECTO DE CRISTALINIDAD SOBRE LAS PROPIEDADES DE LAS PIEZAS La densidad aumenta con la cristalinidad: Cristalinidad Polipropileno 70% 95%
La resistencia tensil en el punto de cedencia (RTPC) es la fuerza que se requiere para hacer que el polmero comience a fluir.
Polipropileno Cristalinidad 70% 95
Polipropileno Cristalinidad % 70 95
Polmero Fundido
No hay Cristalizacin
Parcialmente Cristalizado
Completamente Cristalizado
Sin Nucleante
Con Nucleante
Agente de Nucleacin
Inicio de la Cristalizacin
Parcialmente Cristalizado
Completamente Cristalizado
Enfriamiento
Deformacin de las piezas Las piezas se tuercen mas a mayor cristalinidad. La temperatura del plstico no es uniforme en el molde y por eso, la cristalizacin tampoco. Se crean tensiones internas y al enfriarse la contraccin no es uniforme y la pieza se tuerce. Adems, como las regiones cristalinas tienen mayor densidad que las amorfas, la contraccin no es desigual y las piezas se deforman. Otro factor que contribuye a la distorsin de las piezas es la orientacin que se induce en las molculas durante el procesado, porque al cristalizar, los cristales van a quedar orientados y entonces la contraccin va ser anisotrpica y la pieza se va a deformar.
Clasificacin de los A. N.
Los A.N. pueden ser clasificados como sigue: Aditivos Inorgnicos
Compuestos Orgnicos
Polmeros
En la prctica son usadas concentraciones por abajo del 0.5%. Concentraciones mayores a estas no producirn mejoras en el efecto de nucleacin. Los agentes nucleantes son incorporados como polvo o mezclas de polvos, como suspensiones o soluciones, o en forma de masterbatch.
Modulo de flexin
Resistencia al Impacto
El incremento en la dureza debido a la adicin de agentes nucleantes es acompaado por un ligero descenso en la resistencia al impacto. Los datos de Impacto Gardner en un copolmeros de medio impacto se muestra a 23C y -30C en la figura.
Retardantes de Flama
Retardantes de flama
Clasificacin
3 categoras:
Los que se queman y son consumidos por el fuego. Los autoextinguibles Los incombustibles.
Prueba en laboratorio
CLASE UL 94
V- 0 v -1 v-2
Prueba de flamabilidad
Retardantes de Flama
Los principales retardantes de flama son: Compuestos bromados Fosfatos Hidrxidos Borato de Zinc y de Bario
Indice de oxgeno
Polmero Polioximetileno Polipropileno Polietileno ABS Poliestireno Policarbonato PVC rgido Teflon ndice de oxgeno 15 17.4 17.4 17.75 18 22-24 40 95
Resina ABS
% 18-22 18-22
Nylon
Dechlorane plus
18
PP
Tetrabromobisphenol A
6-15
PE
Decabromodiphenyloxide
21
Nivel de aditivos
Rellenos y reforzantes
Carbonato de Calcio
Esferas de Vidrio
2.- Incremento en la estabilidad dimensional y reduccin de fluencia La presencia de la fase mineral rigida dispersa en la fase polimerica actua como una microestructura y reduce el encogimiento y la fluencia.
3.- Incremento en el punto de deflexin por calor. La presencia de un material rigido en la resina origina una mayor temperatura de deflexin.
6.2.- Reforzantes
Se denomina reforzamiento al incremento en el mdulo y la resistencia que se obtiene cuando una segunda fase, de mayor rigidez que el polmero base, se dispersa en la matriz del polmero. Se combinan sistemas diferentes para obtener propiedades promedio entre las dos fases.
AGENTES DE ACOPLAMIENTO
Al aadir rellenos o fibras reforzantes a los polmeros, se presentan problemas de incompatibilidad. Los polmeros son materiales orgnicos y muchos rellenos son inorgnicos:
7.2- Descripcin
Los agentes de acoplamiento son sustancias que sirven como un puente molecular entre una carga (relleno o refuerzo) y un material polimrico; dicho puente mejora la adhesin a travs de la interfase del sistema polmero-carga y en consecuencia se obtiene, por lo general, un mejoramiento en la resistencia mecnica, as como en la resistencia qumica del material compuesto.
Mecanismos de accin
El propsito de los promotores de adhesin es actuar en el interface para aumentar la adherencia entre dos substratos a travs de la reduccin de la tensin de interfase. Los agentes mas utilizados son:
SILANOS
TITANATOS
Agentes de acoplamiento
Agentes compatibilizantes
Agentes compatibilizantes
Agentes compatibilizantes
Agentes espumantes
El principal criterio en la seleccin de un agente espumante para un material plstico en particular es la temperatura de descomposicin del agente, otros criterios que se deben tener en cuenta son: - El gas espumante debe liberarse dentro de un rango de temperatura especfico no muy grande, relacionado con la temperatura de procesamiento del plstico. - La velocidad de liberacin de los gases debe ser controlable pero rpida.
8.2.- Clases qumicas Los agentes espumantes se pueden clasificar en: - Agentes espumantes fsicos - Agentes espumantes qumicos
1.- Azo compuestos Azodicarbonamida - Azodicarbonamida modificada 2.- Derivados de Hidrazina - 4,4 oxibis(benzenosulfohidrazina) - Difenilsulfon-3, 3-disulfohidrazina - Difenilene oxide-4,4-disulfohidrazina - Trihidrazinotriazina
8.4.- Concentraciones utilizadas 0.1 % 0.2 - 0.8 % 0.3 % 5 - 15 % 1 - 15 % Elimina huecos en moldeado por inyeccin. Para producir estructuras espumadas moldeadas por inyeccin. Perfiles extrudos. Productos espumados moldeados por compresin. Plastisoles de vinil espumado.
Descripcin qumica
Azodicarbonamida Azodicarbonamida modificada 4, 4Oxybis(benzeno-sulfohidrazina Difenilsulfon-3-3disulfohidrazina Difenylene oxide4,4disulfohidrazina Trihidrazinotriazina Toluensulfonil semicarbazida 5- Feniltetrazo Anhdrido Isatico
Rango de descomposicin en aire (C) 205 - 215 155 a 220 150 a 160 155 175 a 180
Usos principales
PVC, PE, PP,PS, ABS, PA PVC, PE, PP, EVA, PS, ABS PE, PVC, EVA PVC, PE, EVA PE, PVC, EVA
ABS, PE, PP, PA ABS, PE, PP, PA, PS ABS, PPO, PC PA, PBTP PS, ABS, PA PPO,PBTP, PC
AGENTES ANTIMICROBIANOS
TIPOS DE MICROORGANISMOS
Complejos
Daos duraderos Factores que contribuyen al crecimiento de moho
TRICLOSAN
PLATA
ANTIMICROBIANOS
Desired Property Transparencia y brillantez Costo/Unidad Volumen Capacidad llenado en caliente Barrera Humedad/Vapor Densidad Menor Propiedades de Transferencia Olor/Tacto Resistencia al Impacto Flexibilidad Rigidez Resistencia Qumica
PET O ++ ++ + ++ + + O +
PS o + ++ ++ + o ++ ++ +
PVC o + ++ + ++ + o ++
HDP E ++ o ++ o o + o + o
PC o ++ o ++ ++ o o o
Glass o + o ++ ++ ++ o
1ra Generacin 1,2,3,4 - dibencilideno sorbitol Tm = 230C PP Aleatorio 2da Generacin MDBS 1,2,3,4 - di-para-metilbencilideno sorbitol 3ra Generacin DMDBS
MONOCLINICO
HEXAGONAL
TRICLINICO
- Crea una retcula de nucleacin uniforme - El tamao de las esferulitas se reduce - Esferulitas de tamao menor a la longitud de onda de la luz, no la refractan.
Polmero Fundido
PP NORMAL
Inicio de la Cristalizacin
Cristalizacin Completa
PP NUCLEADO
PP
CLARIFICADO
Temperatura de cristalizacin
Nebulosidad