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Las ventajas de espumar materiales plásticos
¿Qué son los agentes espumantes químicos? ¿Cuáles son las ventajas de utilizar CFA’s?
Tema: Burbujas químicas: Expandiendo los límites en la industria plástica
03-Jun-2017
QuimiNet
Plásticos
Muchas veces, los fabricantes de productos plásticos se encuentran con problemas durante el procesamiento de las resinas. En algunas ocasiones, esto se debe a un problema en la resina, en otras ocasiones es la máquina la que causa el desperfecto en la pieza, y otras veces es un ajuste en el proceso el que puede resolver la falla. Sin embargo, hay ocasiones en las que el aditivo adecuado puede corregir el error, o bien puede mejorar un proceso que “estaba perfecto”.
En el presente texto, conoceremos un poco acerca de unos aditivos que si bien muchas personas han escuchado acerca de ellos, no todas conocen todos los beneficios que puede tener.
¿Qué son los agentes espumantes químicos?
Los agentes espumantes químicos, o CFA’s por sus siglas en inglés, son productos químicos que reaccionan y liberan gases por un aumento en la temperatura, alcanzada mientras se procesan termoplásticos. Estos gases inertes desplazan al polímero.
Los CFA se pueden dividir en dos grandes grupos, endotérmicos y exotérmicos. Asimismo, se pueden elaborar mezclas de ambos, estos tienen las siguientes características:
Endotérmicos
- La mayoría son FDA, debido a que liberan CO2 al descomponerse, este gas es compatible con Olefinas, TPO’s, TPE’s y estirénicos; ayudándolos a plastificarse.
- Enfrían el sistema debido a que absorben calor durante su descomposición.
- Normalmente forman la mejor estructura (celdas más pequeñas).
Exotérmicos
- Liberan N2 al descomponerse, y en ocasiones NH3, este gas es tóxico. Sin embargo el N2 es compatible con compuestos de PVC y ABS.
- Generan calor al descomponerse, pero generan mayor cantidad de gas.
- Normalmente forman celdas más grandes.
Endo-exo
- Son mezclas color amarillo pastel, estas liberan CO2 y N2.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar CFA’s?
Se dividen en 4 grandes ventajas:
- Reducción de peso: La ventaja más conocida, y por la cual muchos transformadores de plásticos solicitan espumantes. Al crearse burbujas de gas, se logra llenar la cavidad del molde con menos material polimérico.
- Aceleración del proceso: Esta ventaja es más visible en el proceso de extrusión; ya que, al plastificar más el material, este puede ser procesado a una mayor velocidad.
- Reducción de ciclos: Este efecto aplica únicamente para los espumantes endotérmicos; y es que, como absorben calor al reaccionar, logran enfriar la masa fundida, y así lograr que el ciclo sea más corto.
- Eliminación de defectos: Se logran eliminar los rechupes y alabeos, gracias a que los espacios son llenados con burbujas microscópicas que evitan que el polímero se deforme.
Actualmente Clariant cuenta con nuevas tecnologías de CFA’s los cuales producen celdas con estructuras por debajo de las 100 micras, estas ayudan a espumar las piezas sin provocar un pérdida significativa de propiedades.
¿Qué se necesita para espumar exitosamente?
Para un espumado exitoso, es importante crear un ambiente propicio para que se pueda aprovechar la mayor cantidad de gas. Algunos de los puntos a considerar para obtener los mayores beneficios del espumante son:
- Polímeros de alto peso molecular (baja fluidez), polímeros ramificados; -ej. PP copolímero, TPE, HDPE
- Perfil de temperatura “tipo campana”; refiriéndose a una temperatura baja en la alimentación, subir a la máxima temperatura en el segundo tercio, y finalmente enfriar en la boquilla y manifolds (en caso de haber). Es preciso mantener el manifold lo suficientemente caliente para no tapar el tip.
- Cañones largos, husillos con mezcla en la parte media (Mantener el volumen del disparo a ≤40% del volumen del cañón).
- Sistema de boquilla cerrada (Inyección), colada caliente valvulada, venteos cerrados (Extrusión) o cualquier condición que pueda mantener la presión en el sistema.
- Presurización de la cavidad del molde al iniciar el disparo. Esto se puede lograr si se inyecta rápidamente.
- Caída súbita de la presión al terminar el disparo; lograda a partir de lo siguiente: 1) reducir el empaque a <1 segundo, 2) Programar la fuerza de cierre a reducirse hasta cerca de la presión atmosférica aproximadamente 1 segundo después de terminar la inyección 3) Molde tipo Core-Back, que provoca una caída súbita de la presión una vez terminada la inyección.
- Algunas cargas (ej. CaCO3) reducen la capacidad calorífica del polímero y actúan como nucleantes. Esto puede ser una ventaja, siempre y cuando la carga sea < 20%, ya que la masa se enfriará y endurecerá más rápido, y así se pueden reducir los rechupes y alabeos. Sin embargo, los agentes nucleantes llegan a reducir el espumado.
- Cuando la carga es > 20%, el espumado se reduce, ya que sólo se espuma el polímero y no las cargas.
- Se recomienda que el flujo de la masa fundida vaya de una sección delgada a una sección gruesa, para así aprovechar la expansión del espumante lo mejor posible
- Las guías, postes o costillas profundas, deben tener venteos para permitir el llenado y evitar un efecto diésel.
- El flujo en las costillas y las guías no debe tener un giro mayor a 90 grados, ya que la turbulencia de ángulos mayores a 90 grados puede causar pérdida de gas y líneas de flujo.
- Las superficies texturizadas esconden la micro porosidad y las ráfagas que se llegan a formar. Por tal motivo, las superficies texturizadas son más recomendadas para el uso de espumantes.
Concluyendo, podemos decir que los espumantes son aditivos multifuncionales que pueden dar diferentes soluciones. La magia de este producto radica en su correcto procesamiento y del conocimiento de pleno de las necesidades del cliente. La intención de este artículo es conocer la punta del iceberg de este extenso mundo.
Proveedores de Espumantes Químicos
A continuación le presentamos a PromaPlast, proveedores de Espumantes Químicos:
PromaPlast es una empresa líder en la distribución de químicos y plásticos para las industrias del calzado, fibra, empaque y plásticos de ingeniería. Cuenta con oficinas y bodegas a lo largo y ancho de la República Mexicana.
Entre otros, PromaPlast es distribuidor autorizado de Dow Chemical, Clariant, Eastman, Ascend, Teknor Apex A.Schulman, Lonza Group, Membrana, Covestro, Ineos Styrolution, Americas Styrenics, Archroma, Huntsman, Asahi Kasei, Trinseo, Dow Corning, MDI, Ingeo
Dentro de su amplia gama de productos se encuentran los copoliésteres de Eastman Chemical Company.
O bien, haga contacto directo con PromaPlast para solicitar mayor información sobre sus Espumantes Químicos.
Los CFA’s se descomponen en burbujas que quedan atrapadas dentro de la estructura plástica
Los espumantes endotérmicos tienen una apariencia blanca, mientras que los exotérmicos son de color amarillo
La nueva tecnología de Clariant produce celdas con tamaños menores a 100 micrómetros
Distribuidor autorizado de espumantes de Clariant
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