Cargas Funcionales Cargas Acopladas. Aldimir Torres

Transcripción

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2 Cargas Funcionales Cargas Acopladas Aldimir Torres

3 Agenda 1. Aditivos 2. Marco económico 3. Agentes de Acoplamiento 4. Cargas 5. Cargas Acopladas

4 Aditivos para Plásticos

5 Sirven? Aditivos Un aditivo es una maravilla tecnológica que nos permite ampliar el horizonte de las aplicaciones de los plásticos Qué ventajas ofrecen? Relación Factor/efecto Generar productos diferenciados Qué son? Substancias que se incorporan a los plásticos para modificar alguna de sus propiedades originales

6 Requerimientos de los aditivos No desarrollar efectos secundarios Mejorar propiedades del producto Fácil de dispersar en el plástico Relación Factor/efecto Facilitar el procesamiento Atóxicos

7 Factores que afectan a los plásticos Calor Oxígeno Radiación UV Micro Organismos Esfuerzo Tiempo Fuego Electricidad Uso Relación Factor/Efecto Degradación Térmica Oxidación Fotodegradación Biodegradación Fragilidad Envejecimiento Flamabilidad Cargas Estáticas Desgaste

8 Aditivos Estabilizadores térmicos Absorbedores UV Agentes lubricantes Antiestáticos Agentes de Acoplamiento Antibloqueantes Modificadores de impacto Espumantes Ayudas de proceso Nucleantes y Clarificantes Relación Plastificantes Factor/efecto Pigmentos y Colorantes Retardantes a la flama Bioestabilizadores Supresores de humo Cargas

9 Marco Económico

10 Marcado mundial de los aditivos 1% cargas 3% 3% 3% 2% 1% 4% plastificantes pig y color 3% lubricantes 6% 21% Relación Factor/efecto 53% espumantes ret flama estab térm modif imp antiox uv's otros

11 Claves para el uso de los aditivos Qué? Relación Factor/efecto Cuánto? Cómo?

12 Cargas

13 CARGAS Definición Materiales orgánicos e inorgánicos que se incorporan a la formulación de un polímero para modificar propiedades reológicas, fisicoquímicas y mecánicas. Además, derivado de su bajo precio de venta, contribuyen a reducir costos en la fórmula del producto.

14 Orgánicas Inorgánicas Fibrosas No Fibrosas Fibrosas No Fibrosas Borra de Algodón Carbonato de Calcio CLASIFICACIÓN Fibra de Maíz Caolín DE CARGAS Fibra de Agave Talco Madera Fibra de Vidrio Negro de Humo Sílica

15 CARGAS Incidencia en densidad de materiales Densidad (g/cm3) Fibra de Agave Fibra de Madera Cáscara de de Nuez Carbón Alúmina Trihidratada Esferas de Vidrio Caolín Sílica Silica Carbonato de Calcio Talco Mica Barita

16 La carga más utilizada CaCO 3 El CaCO 3 es un compuesto inorgánico disponible en la naturaleza. Presente en: Compuesto polar ternario (oxosal) Minerales Calcita Aragonito Rocas Caliza (travertino, creta, carniola) Marmol (Caliza metamórfica) Presente en Organismos Vivos Talo de algunas algas (Padina pavonica) Esponjas del tipo Calcarea Conchas de moluscos Esqueletos de corales Cáscaras de huevo de reptiles y aves

17 CaCO 3 Sustentabilidad? Balance Positivo Acumulación anual en subsuelos y oceanos de más de 250 MM TM Cada año alrededor de 75 MM TM son extraídas en el mundo

18 Características fisicoquímicas CaCO3 Su forma romboédrica permite aumentar la rigidez, con poca incidencia en el impacto, afectando siempre la transparencia del producto final. Alta conductividad térmica: 2.7 K.m/W (Vs. 0.5 del PPH y 0.4 del HDPE) Alta estabilidad durante el procesamiento de plásticos: Temperatura de descomposición >800 C. Seguro: la mayoría de los grados que se venden en las aplicaciones de los plásticos, satisfacen los requisitos FDA para contacto con alimentos. Densidad: 2.7 g.cm 3

19 APLICACIONES DEL CaCO 3 EN PLÁSTICOS Beneficios en proceso: Ayuda a acelerar los tiempos de enfriamiento y calentamiento Incrementa la eficiencia de línea Mejora homogenidad. Incrementa la velociodad del proceso Beneficios para productos terminados: Reduce encogimiento Incrementa la rigidez Mejora en el impacto Mejora las propiedades de barrera Mejora la capacidad de impresión Reduce la cantidad de pigmentos Reduce costos

20 CARBONATO DE CALCIO NATURAL (MICRONIZADO) Mejora Rigidez Módulo de elasticidad Acabado Superficial Peso y Volumen del Producto Aceptable dispersabilidad Inodoro y Atóxico Resistencia al calor Bajo Costo

21 CARBONATO DE CALCIO PRECIPITADO (SINTÉTICO) Mantiene Resistencia al Impacto Acabado superficial brillante Control del Módulo de Elasticidad Resistencia al Desgarre y Tensión Reducido Plate Out Buena estabilidad a intemperie Mayor precio que micronizados Altos niveles de absorción de plastificantes, estabilizadores y lubricantes

22 CARBONATO DE CALCIO TRATADO CON ÁCIDO ESTEÁRICO Mejora en propiedades mecánicas en el producto Buena resistencia a la intemperie Mejora en la dispersión de la carga en el compuesto Mejora el flujo en el proceso

23 Agentes de Acoplamiento

24 Agentes de Acoplamiento (Agentes Copulantes) FUNCION: Modificar la interfase entre cargas, fibras, y polímeros, generando interacciones más fuertes y sólidas entre componentes Compatibilizar polímeros distintos Compatibilizar cargas con polímeros Controlar y mejorar la reología de compuestos cargados y sin cargar

25 Agentes de Acoplamiento Clasificación Zirconatos Titanatos Silanos Olefinas terminales en AM

26 Agentes de Acoplamiento Es un puente molecular entre dos o mas sustratos distintos Agente de Acoplamiento Matriz Polimérica Carga Refuerzo

27 Agentes de Acoplamiento Estructura Química Ti Ti Ti Ti Ti Inorgánico + RO Ti Ti Compuesto Orgánico Inorgánico Ti Titanio orgánico Ti Ti Ti Ti Ti

28 Agentes de Acoplamiento Funcionalidad

29 Agentes de Acoplamiento Beneficios Funcionalizar cargas Mayores niveles de carga posible Creación de matriz polimérica continua y homogénea Muestra Control Muestra con Titanato

30 Agentes de Acoplamiento Una carga funcionalizada con Agente de Acoplamiento permite Mayor Contenido de Cargas y Refuerzos

31 Agentes de Acoplamiento Variaciones de productividad Polímero Proceso Producto Aditivo Temperatura % De Reducción Tiempo de ciclo HDPE Soplado Automotriz Zirconato HDPE Regranulado Soplado Tambor Zirconato HDPE Inyección Caja lechera Zirconato HDPE Inyección Pieza 15 kg Titanato PP Inyección Caja Titanato HI-PS Inyección Aspiradora Titanato ABS Inyección Computadora Titanato ABS Regranulado Extrusión Marcos Titanato PBT Inyección Conexión eléctrica Titanato

32 Cargas Funcionales

33 CARGAS FUNCIONALES Se define como cargas funcionales a aquellas substancias orgánicas o inorgánicas que a diferencia de las cargas tradicionales, presentan un mejor desempeño en las propiedades físicas o químicas del producto final. De entre las cargas funcionales más representativas y eficientes, encontramos principalmente dos tipos: Cargas Acopladas Cargas Estructuradas

34 CARBONATO DE CALCIO ACOPLADO El CaCO 3 modificado químicamente con agentes de acoplamiento favorece la interacción entre el plástico y la carga inorgánica. La carga acoplada presenta un mejor desempeño mecánico con características fisicoquímicas más homogéneas en los productos plásticos terminados. Matriz Polimérica Agente de acoplamiento Carga Puente orgánico

35 CARBONATO DE CALCIO ACOPLADO El Aditivo Modificador de Superficie que se incorpora, acopla químicamente al carbonato con el polímero, con lo que se mejoran las propiedades reológicas y mecánicas de los plásticos. Son tan versátiles que permiten cadenas macro moleculares más grandes, mediante su acoplamiento a los polímeros y a otros aditivos de la fórmula. Se presenta una mejor interacción de los componentes orgánicos con los inorgánicos de la formulación, brindando las mejoras mencionadas.

36 REOLOGÍA Compuesto de PVC rígido Componente pcr % Resina PVC (HS K-66) Estabilizador( Sn C 4 ) Lubricantes (Int-Ext) Ay Proceso (M-APM) M Impacto (MMA) CaCO 3 (1.5 µ) 0 0 CaCO 3 % Tq Fusión (N.m) T Fusión ( m s) Tq Equilibrio (N.m) T Descomposición ( m s) R Impacto KJ/m 2 Al Ruptura % R Flexión Kg/cm 2 CaCO 3 (Testigo) CaCO 3 recubierto CH3(CH2)16COOH CaCO 3 Acoplado (1M) CaCO 3 Acoplado (1M) CaCO 3 Acoplado (1M)

37 AGLOMERACIÓN Y DISPERSIÓN CaCO 3 sin tratamiento con Agente de Acoplamiento CaCO 3 con tratamiento con Agente de Acoplamiento

38 Claves para el éxito de los aditivos Qué? Relación Factor/efecto Cuánto? Cómo?

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40 Gracias Aldimir Torres (55) (55)