Asociación Nacional de Industrias del Plástico, A.C.

Asociación Nacional de Industrias del Plástico, A.C.

Bolsas Plásticas Inteligentes Aditivos Aldimir Torres

Agenda 1. Antecedentes 2. Incidencia económica 3. Aditivos Cargas Estabilizadores UV Antioxidantes Lubricantes

Bolsa Latín bursa Cavidad Bolsas Plásticas Inteligentes Saco o cavidad de papel, plástico, tela u otro material flexible, que se utiliza para guardar, contener o trasladar cosas Plástico Material que se puede modelar fácilmente (Arte) Que es vivo y tiene gran fuerza expresiva. Inteligencia Capacidad de elegir, entre varias posibilidades, la opción más acertada para la resolución de un problema

Factores que afectan a las bolsas plásticas 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

Importancia de los aditivos en las Bolsas? Todas las Bolsas Plásticas Necesitan Aditivos para Optimizar su Desempeño Relación Factor/efecto

Alternativas para modificar las Bolsas Plásticas Químicamente Al producir las resinas base. Reactor de polimerización (Intervienen catalizadores y tecnologías de producción) Físicamente Mezclas y aleaciones Proceso Modificando las condiciones de máquina (reología) Modificando espesor, bio orientación y número de capas Aditivos Incorporación física en el mezclado Optimización de propiedades mediante aditivos especializados

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

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

Presentación de los aditivos Concentrados (Masterbatch) Líquidos Polvos Pastas Gases

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

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

Incidencia Económica

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

Estabilizadores UV

Estabilizadores a la luz La degradación por radiación solar depende de: Partículas suspendidas Capa de ozono Zona climática Temperatura Relación Factor/efecto Humedad El espectro de 300 a 400 nm de longitud de onda degrada a los plásticos

Estabilizadores a la luz Absorbedores FUNCION Retardar la degradación por efecto de luz UV NIVEL EN FORMULACION 0.2-0.5 pcr Alernativas Benzofenona Benzotriazol Hals (Tetrametil Piperidina) Cianoacrilato Fenil Sanicilato Absorbancia Benzofenona Benzotriazol Cianoacrilato Fenill Sanicilato Longitud de Onda nm

Estabilizadores a la luz Desactivadores C 8 H 17 C 8 H 17 S O O Ni. NH 2 C 4 H 9 Relación Factor/efecto Sales orgánicas de níquel que absorben y desactivan la energía de los cromóforos activos presentes en los plásticos Quencher + Cromóforo inestable Quencher inestable Quencher inestable Calor o Fluoresencia

Estabilizadores a la luz Filtros Negro de humo Absorción Relación Factor/efecto Dióxido de Titanio Reflexión Carbonato de Calcio Disipación

Índice de Amarillamiento Estabilizadores a la luz Películas de bolsa calibre 200 expuestas a lamparas UV s/ciclos humedad Amarillamiento LDPE Sin Estabilizador Relación Factor/efecto 0.25% Estabilizador 0.50% Estabilizador Tiempo de exposición a la intemperie (h)

Resistencia al la elongación (KJ/m 2 ) Estabilizadores a la luz Resistencia Mecánica LDPE Películas de bolsa calibre 300 expuestas al arco de Xenón 0.25% Estabilizador Sin Estabilizador Tiempo de exposición a la intemperie (h)

Estabilizadores a la luz Exposición de probetas a la intemperie natural Drásticas condiciones atmosféricas en climas Desértico Sub-Tropical Mediterráneo Relación Factor/efecto Europa Central Concentrador Q

Antioxidantes

Oxidación Degradación de los plásticos al contacto con el oxígeno atmosférico TODOS los compuestos orgánicos se oxidan Los plásticos se oxidan al contacto con el aire TODOS los plásticos requieren antioxidante para retardar su degradación Efectos de la oxidación Pérdida de propiedades Resistencia Dureza Flexibilidad Color Brillo

Oxidación Los radicales libres que dan inicio a la oxidación se forman por: Calor Luz Esfuerzos mecánicos Monómero residual Residuos de iniciadores o catalizadores (Hidroperóxidos) Reacciones con radicales de fuentes externas Factores influyentes en el proceso de oxidación Naturaleza del Plástico Proceso de polimerización Tipo de catalizador empleado Residuos de catalizador Morfología Cristalino Amorfo Biorientado

Antioxidantes Retardan el mecanismo de oxidación de los plásticos, prolongando su vida útil Primarios Descomposición de hidróxidos insaturados Secundarios Inhibición de la degradación oxidativa por radicales libres

Antioxidantes Primarios COMPUESTOS FENÓLICOS Buena Estabilidad Térmica Variedad de grados para diferentes temperaturas de proceso No manchan ni causan decoloración Aprobación FDA AMINAS AROMÁTICAS Alta estabilidad Térmica Manchas y Decoloración Limitado a productos color obscuro Limitado a aprobación FDA Secundarios TIOÉTERES Buena Estabilidad Térmica No existe Decoloración Desarrollan Color Aprobación FDA Interferencia con Absorbedores UV de amina FOSFITOS Buena estabilidad Térmica Permite contacto directo con alimentos Problemas de Hidrólisis

Antioxidantes PP PEBD PEAD ABS PS PVC Aplicaciones fenoles y polifenoles alquilados con ésteres del ácido tiodipropiónico y fosfitos di-terbutil-p-cresol combinado con fosfito o un tioéster polifenoles o fosfitos fenólicos dilauril y diestearil tiodipropionato fosfitos y biosfenoles fenoles fosfitos y fenoles

Lubricantes

Procesamiento de los Plásticos Lubricantes

Requerimientos óptimos de los aditivos Lubricante Relación Factor/efecto PLÁSTICO + LUBRICANTE PLÁSTICO FUNDIDO

Función de la lubricación Buen balance de lubricación interna y externa Flujo heterogéneo Flujo homogéneo

Función de la lubricación Requisitos de un lubricante No presentar: Volatilización durante la transformación Exudación Problemas de plate out Equipos para pruebas de control Molino de rodillos Reómetro Extrusómetro Plastógrafo Decoloración en el producto TORQUE Falta lubricación PRESION Falta lubricación Alteración en propiedades mecánicas Alteración en estabilidad a la intemperie Normal Normal Exceso lubricación Exceso lubricación RPM RPM

Función de la lubricación Lubricación Inter-Macromolecular Solubles en el plástico (Compatibilidad con el Polímero) Reducción de viscosidad Incremento de fluidez Baja concentración 0.1-3% Sustancias Ácidos grasos Esteres grasos Ceras BPM Lubricantes internos Reducción de Viscosidad Plastificación Reducción de Calor Reducción de Fricción

Función de la lubricación No solubles en el plástico Reducción de adhesión plástico-metal Incremento de fluidez Prevención de fracturas en el sistema Baja concentración 0.1-3% Sustancias Amidas Silicones Ceras APM Sin lubricante Sin lubricante Flujo de material Flujo de material Con lubricante Con lubricante Capa lubricante Capa lubricante Lubricantes externos Deslizante durante Procesamiento Deslizante en Productos Terminados

Requerimientos óptimos de los aditivos C f 1 Antiestáticos Deslizante Lubricante externo Desmoldante Antibloqueante Tiempo

Cargas

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.

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

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 0.55 0.6 1.3 1.47 2.4 2.48 2.58 2.65 Carbonato de Calcio Talco Mica 2.71 2.8 2.82 Barita 4.4 0 1 2 3 4 5

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

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

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

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

CARBONATO DE CALCIO Micronizado (Natural) Precipitado (Sintético) Tratado (Recubierto con lubricante) Funcional Refuerzos Estructurado Acoplado

Agentes de Acoplamiento

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

Agentes de Acoplamiento Clasificación Zirconatos Titanatos Silanos Olefinas terminales en AM

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

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

Agentes de Acoplamiento Funcionalidad

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

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

Agentes de Acoplamiento Variaciones de productividad Polímero Proceso Producto Aditivo Temperatura % De Reducción Tiempo de ciclo HDPE Soplado Automotriz Zirconato 8.6 32.4 HDPE Regranulado Soplado Tambor Zirconato 9.2 18.9 HDPE Inyección Caja lechera Zirconato 10.2 8.2 HDPE Inyección Pieza 15 kg Titanato 6.6 15.8 PP Inyección Caja Titanato 8.3 8.7 HI-PS Inyección Aspiradora Titanato 9.8 16.7 ABS Inyección Computadora Titanato 11.9 22.1 ABS Regranulado Extrusión Marcos Titanato 5.0 13.7 PBT Inyección Conexión eléctrica Titanato 1.1 30.45

Cargas Funcionales

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

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

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.

REOLOGÍA Compuesto de PVC rígido Componente pcr % Resina PVC (HS K-66) 100.0 89.69 Estabilizador( Sn C 4 ) 1.0 0.90 Lubricantes (Int-Ext) 2.5 2.24 Ay Proceso (M-APM) 2.0 1.79 M Impacto (MMA) 6.0 5.38 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) 0 25.4 0 18 16.5 18 55 18 23 450 CaCO 3 recubierto CH3(CH2)16COOH CaCO 3 Acoplado (1M) CaCO 3 Acoplado (1M) CaCO 3 Acoplado (1M) 8.23 25.2 00 17 16.5 18 05 8.23 24.8 00 15 16.2 18 35 15.21 25.1 00 17 16.3 18 25 21.20 25.3 00 17 16.6 17 58 17 19 433 20 24 454 19 21 447 17 18 431

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

Cargas

Gracias Aldimir Torres atorres@resymat.com atorres@plasticadditives.com.mx (55) 5507 5120 (55) 3755 0280

TÍTULO DE DIAPOSITIVA 1. Viñetas para utilizar en presentación 2. Viñetas para utilizar en presentación 3. Viñetas para utilizar en presentación 4. Viñetas para utilizar en presentación

General Mariano Escobedo 388-601, Col. Anzures. Del. Miguel Hidalgo, Ciudad de México. CP.11590 T.+52(55) 5576.5547 48 contacto@anipac.com www.anipac.org.mx Anipac AC @ANIPAC_AC