El negocio de Ingeniería de Polímeros ha cosechado recientemente algunos éxitos con sus nuevas e innovadoras tecnologías

Materiales de alto rendimiento, una plataforma hacia el éxito

Redacción QU01/08/2004
Materiales de alto rendimiento, una de las cinco plataformas organizativas de DuPont, registró en 2003 un crecimiento del 9 por ciento sobre el año anterior. Polímeros de Ingeniería (EP) es el mayor de varios negocios que conforman la plataforma de materiales de alto rendimiento de la compañía, en donde la I+D está siempre presente. A continuación, presentamos algunos de sus últimos desarrollos tecnológicos.
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Los objetivos tecnológicos de DuPont son conseguir el 3 por ciento de su crecimiento máximo en este área, año tras año. En la actualidad, los productos introducidos en los últimos cinco años por la compañía generan un 29 por ciento de las ventas, estando previsto llegar al 33 por ciento en 2005.

DuPont ha desarrollado un severo sistema para guiar su esfuerzo innovador. De forma sistemática realiza una segmentación basada en las necesidades del cliente para identificar objetivos comerciales relevantes. Estos objetivos se someten a una revisión y se establecen las prioridades, utilizando criterios diferenciados consistentes con las misiones comerciales individuales. A continuación se prosigue con cada proyecto principal empleando rigurosas prácticas de gestión de proyectos.

DuPont denomina a sus proyectos tecnológicos de máxima prioridad el Top 75. Para analizar estos Top 75 de forma cuantitativa se ha desarrollado el índice de tracción. Éste mide las oportunidades más altas de beneficio identificadas por sus empresas frente a lo que cree su organización en I+D que puede conseguirse de cada prioridad. El índice considera la relevancia en el mercado de cada proyecto, su singularidad técnica y su plan de comercialización. Cada uno de estos componentes se analiza en cinco factores cruciales. A estos factores se les atribuyen valores; la puntuación de confianza en cada componente que va de cero a 100 se establece haciendo una media de estos cinco factores cruciales. El índice de tracción es, por lo tanto, el producto de las medias de los tres componentes expresado en porcentajes. Este sistema permite a DuPont prever de forma más precisa cómo reparte el valor de su I+D. El negocio de Ingeniería de Polímeros ha cosechado recientemente algunos éxitos en sus actividades de innovación.

Estética funcional

DuPont está construyendo una competencia de tecnología completa alrededor de la ingeniería de polímeros decorativos. Comenzaron con el poliacetal Delrin, que es la resina más difícil de decorar, ya que es una superficie lubricada y brillante por naturaleza. La compañía ha desarrollado tecnología de acetal para pintura, granulados en cromo, y dispone de una amplia gama de tecnologías que incluyen la formulación y ataque de resinas, cubiertas por cinco aplicaciones de patentes. Para aplicaciones en pintura, una parte fundamental de la ecuación es el empleo de pinturas seleccionadas de estucado de alto rendimiento de DuPont. Actualmente, se están desarrollando aplicaciones en cosmética, objetos deportivos, dispositivos médicos y anillos como accesorios. En cada caso, lo que los clientes valoran es una combinación de estética y funcionalidad.

En desarrollo, otro material, Shine-E Rynite, amplía las fronteras de la sustitución del metal por plásticos. Combina un brillo superficial muy alto con las posibilidades de alta temperatura y las propiedades estructurales del poliéster termoplástico reforzado con PET.

Aquellos paneles de automóviles pintados con esta nueva resina pesarán menos que la pieza equivalente en metal. La superficie similar a un espejo de las piezas sin pintar abre otras prometedoras aplicaciones: piezas de electrodomésticos que están expuestas al calor como manillas de puertas de hornos, tostadores, carcasas y carcasas de motores. En la actualidad, DuPont está desarrollando versiones conductivas eléctricamente que apuntan a mayores aplicaciones que requieran disipación electrostática.

Asimismo, están extendiendo esta competencia de decoración a otras resinas de su cartera de Ingeniería de Polímeros, como por ejemplo, la poliamida reforzada con mineral Minlon y la poliamida de alto rendimiento Zytel HTN. Por ejemplo, el nuevo grado de chapa en Zytel HTN es una sustitución robusta y efectiva en costes del metal enchapado para muchas aplicaciones que requieren altas temperaturas y estabilidad dimensional. Su potencial está en dispositivos eléctricos, industria automovilística y otras industrias: piezas como botones y pasamanos en dispositivos que se calientan como hornos y cocinas; en el campo automovilístico piezas bajo el capó o cubiertas de ruedas que soportan el calor de los frenos.

Para probar estas tecnologías y apoyar los desarrollos con sus clientes, la compañía dispone de un laboratorio de decoración muy moderno en el Centro Técnico Europeo, con sede en Ginebra. Edificio que será muy similar a los que se están construyendo en EEUU y Japón.

Mientras tanto, otras extensiones de la cartera de estética funcional de DuPont en la línea de investigación incluyen poliamidas transparentes y decoración mediante sublimación en 3D.

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Polimerización continua para la poliamida HTN de alto rendimiento

Al producir poliamidas Zytel HTN de alto rendimiento, se han desarrollado tecnologías de proceso nuevas y únicas. Mientras que otras empresas en campos afines están trabajando con procesos de dos fases, DuPont dispone de un proceso de polimerización continuo. Esto les otorga ventajas significativas en lo relativo a la pureza, rendimiento y eficiencia. Asimismo, la compañía planea iniciar la construcción de una planta de proceso de polimerización continua el próximo año.

Unión estructural de plásticos disimilares

En el pasado era difícil conseguir una buena unión entre plásticos que no eran similares químicamente. Por ejemplo, al moldear excesivamente o al soldar polímeros diferentes, la elección de los dos materiales es limitada y la fuerza de la fijación es a menudo bastante pobre. Un ejemplo de este problema lo encontramos cuando un diseñador desea añadir una superficie suave al tacto realizada en un polímero duro y rígido, mediante el moldeo excesivo de la pieza dura con un elastómero suave. La elección del elastómero para esta operación se limita a uno o dos niveles de dureza, y una fuerza de fijación pobre puede llevar a una burbuja entre los dos componentes.

Por ello, DuPont ha desarrollado la unión estructural, una nueva tecnología que permite una unión firme de casi cualquier plástico disimilar utilizando cualquier proceso que una las dos superficies en estado fundido. Ejemplos de tales procesos son el moldeado de doble componente, el sobremoldeado o cualquier tipo de soldadura. La tecnología de unión estructural consiste en una capa tirante microporosa especialmente desarrollada que tiene como consecuencia una fuerte unión física entre los dos materiales. DuPont dispone de dos aplicaciones de patentes que cubren este descubrimiento.

Los desarrollos tempranos de la aplicación incluyen componentes suaves al tacto realizado mediante sobremoldeado o moldeado de doble componente y la soldadura de componentes de poliacetal a la superficie de los tanques de combustible en polietileno.

Membrana activa

La compañía ha desarrollado también una tecnología patentada para producir un tipo de membrana con un conjunto de propiedades único. Denominada como membrana activa, es una barrera completa al agua o a otros líquidos, pero que “respira”: permite el paso del vapor de agua. En otras membranas microporosas e hidrofóbicas, el vapor de agua se transfiere a través de una red de poros abiertos. Éstas se pueden atascar, y la tensión de la superficie del fluido que está en contacto afecta al rendimiento de dichas membranas.

La membrana activa tiene muchas aplicaciones posibles; ya se comercializa como revestimiento de techos, los cuales se colocan bajo las tejas para evitar que la lluvia y la nieve penetren mientras que dejan que traspase el vapor de agua. Su excelente rendimiento permite que se utilicen estos revestimientos en techos con una oscilación de 5°, mientras que el límite práctico de modelos anteriores era de 10°.

Las aplicaciones de la membrana activa en vestimentas médicas todavía están en proceso de desarrollo. Las vestimentas médicas proporcionan una protección impermeable contra los fluidos corporales, bacterias y virus, aunque permiten que la transpiración se evapore. La membrana es impermeable a partículas extremadamente pequeñas, incluso al virus más pequeño conocido, el Phi-X174, que sólo tiene 0,027 µm de diámetro.

El reciclado es una de las alternativas tecnológicas sostenibles de DuPont

TiO2

La industria de polímeros y otras emplean dióxido de titanio o TiO2, como pigmento blanco. DuPont ha desarrollado una nueva tecnología de acabado que se aplicaría a hasta 3 recubrimientos orgánicos o inorgánicos de cristales de TiO2. Esto hace del TiO2 más que un simple pigmento blanco; asimismo se puede convertir en una ayuda de procesado, o un aditivo que ejerza su influencia sobre una amplia variedad de productos finales, como por ejemplo efectos antimicrobiales y de autolimpieza.

Este tipo de composición reduce costes y mejora la calidad, ya que los aditivos seleccionados se añaden de forma precisa al TiO2 de encargo que se está componiendo. El centro de su mercado inicial ha sido la industria de polímeros, aunque se están evaluando otros segmentos del mercado como la industria de recubrimientos y la industria papelera. DuPont ha abierto recientemente una planta para la producción personalizada de TiO2 u otros productos incoloros o blancos con una medida de submicras en Antwerp, Bélgica.

Polímeros conductivos

Las piezas de ciertos sistemas de combustión del automóvil están fabricadas de material de dispersión estática que evitan el riesgo de explosiones provocadas por chispas en los humos del combustible. La compañía ha desarrollado un Zytel CDV conductivo y una variedad de acetales conductivos Delrin para tales aplicaciones: tapones del depósito, piezas de la boca de llenado, conectores de la tubería de combustible y distribuidores de combustible. Emplean fibras de carbono conductivas y grafito muy fino en sus compuestos, lo que no constituye ninguna tecnología novedosa. No obstante, conseguir las mejores propiedades conductivas sin degradar el rendimiento físico requiere una dispersión óptima de dichos aditivos, y se han realizado mejoras en ambas formulaciones y procesos de producción para conseguirlo.

Asimismo, se ha visto el potencial de sus resinas conductivas en muchas otras aplicaciones, donde había que disipar las cargas estáticas: maquinaria comercial, periféricos de ordenadores, muchos dispositivos electrónicos, equipos médicos y otros. Además, se están utilizando tecnologías relacionadas con resinas conductivas en aplicaciones de dispositivos EMI.

ETPV

DuPont ha desarrollado una nueva clase de vulcanizados termoplásticos por ingeniería, o ETPV, que presenta un interés muy particular para la industria automovilística, ya que es resistente al aceite y al calor. Consiste en un elastómero entrecruzado de alto rendimiento dispersado en una matriz de polímero termoplástico de alto rendimiento.

CRT y ELV

Un papel fundamental de la tecnología consiste en el desarrollo sostenible. Sostenibilidad no es simplemente una palabra de uso interno que la compañía haya añadido a su conveniencia: se trata de una parte importante e integral de la construcción de un valor comercial duradero. El reciclado es una de las alternativas sostenibles de DuPont.

Más que una simple tecnología consistente en emplear material ya utilizado y convertirlo en material nuevo. Asegurarnos que lo que hacemos hoy será sostenible mañana, en términos de beneficios a la economía y a la sociedad en general.

El reciclado de plásticos, principalmente de embalajes, es un negocio en curso en muchas partes del planeta. Pero no ha habido muchas iniciativas en este campo en el sector del automóvil. La normativa que lo regule pronto va a modificar este panorama.

Cada año, cerca de 12 millones de vehículos en la Unión Europea se convierten en vehículos dados de baja o ELVs. Dichos vehículos generan más de ocho millones de toneladas de residuos. La Comisión Europea ha promulgado una Directiva que exige, entre otras cosas, que todos los vehículos que se vendan en la UE a partir del 1 de Enero de 2006 deben ser reciclables en un 85 por ciento, y en 2015 en un 95 por ciento. Las cifras alcanzan ahora un 75 por ciento.

DuPont ha desarrollado una tecnología compuesta de reciclado para nylon para ayudar a la industria automovilística a alcanzar estos objetivos. Se trata de un proceso de bucle cerrado que se inicia con piezas de vehículo utilizadas de nylon reforzado con cristal o con mineral y que se torna en el equivalente de material virgen.

Conjuntamente con su socio japonés, Denso Corporation, DuPont ha investigado la posibilidad de un bucle cerrado potencial a gran escala, reciclando pieza por pieza. Se recogieron 500 tanques frontales de radiadores fabricados en nylon de 66 de coches estropeados de Japón. El material estaba degradado por los años en contacto con el refrigerante del motor. Se redujeron los tanques e introdujeron las partículas en el reactor prototipo. Al disolver el polímero, filtrando las fibras de vidrio y los contaminantes, y precipitando, secando y reconstruyendo el polímero, se produjo un nuevo nylon parecido al 66. Se mezcló con fibra de vidrio y moldearon nuevos tanques frontales.

Los materiales mezclados se sometieron a una serie de pruebas: fuerza, rigidez y fuerza de impacto del reciclado mezclado, las cuales consiguieron resultados similares a las del nylon virgen. Se sometió a los tanques frontales de radiadores moldeados con el material reprocesado a pruebas adicionales, incluyendo deslizamiento en altas temperaturas, ciclos de alta temperatura, e impacto de vibración y de baja temperatura. Los resultados obtenidos fueron similares a aquellos en tanques fabricados en materiales vírgenes. En ambos casos, superaban las exigencias de los clientes de la empresa automovilística de Denso.

Nueva clase de vulcanizados termoplásticos técnicos

DuPont ofrece una nueva clase de vulcanizados termoplásticos técnicos (ETPV) para aplicaciones industriales y de automoción exigentes. Conocido como ETPV de DuPont, este nuevo material combina muchas características deseables de los cauchos reticulados con las de los elastómeros termoplásticos, que permiten tanto a procesadores como a usuarios finales obtener grandes ahorros.

El ETPV de DuPont amplía la variedad de aplicaciones de los elastómeros termoplásticos, especialmente cuando se necesita una mayor resistencia al calor y a los líquidos. Las piezas fabricadas en este nuevo material resisten el aceite, la grasa y los productos químicos con un rango de temperatura de entre -40 °C y 160 °C. Actualmente, se están realizando más pruebas con una temperatura de hasta 170 °C. Su combinación de propiedades lo convierte en un producto adecuado para aplicaciones de automoción colocadas bajo la carrocería, como conductos o tubos, juntas de ignición, juntas de dos componentes y tapones, mangueras hidráulicas y compartimentos con junta homocinética (CVJ) a bordo.

Suministrado en formato granulado, el ETPV de DuPont es adecuado para el moldeado por inyección, el moldeado por presión de líquido, el moldeado por extrusión o el moldeado de dos componentes en equipo de procesado termoplástico estándar. En un principio, se ofrecerán dos calidades, 90 Shore A, con niveles máximos dentro del rango de dureza y 60 Shore A, con niveles mínimos dentro de ese rango. Ambas calidades están disponibles en versiones estándar (1000 horas a 150 °C) y estables térmicamente (3000 horas a 150 °C). Actualmente, se están elaborando otras calidades.

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