Aditivos para plásticos a medida
El principio sigue vigente
Y precisamente aquí se abren nuevas posibilidades para un amplio abanico de aditivos, que complementan a su vez las funciones para las que tradicionalmente habían estado destinados.
Pero a los aditivos les corresponden otros cometidos dentro de las recetas para plásticos; por otro lado, un ámbito marcado por la complejidad debido a la infinidad de fórmulas existentes. Hoy día se intentan conseguir productos más manejables, más ecológicos, lo más polivalentes posible y, además, no demasiado caros. La misión de los aditivos es mejorar la relación coste-beneficio de los plásticos y aumentar con ello su creación de valor. Sustituirán a los productos que se ofrecen actualmente cuando éstos ya no puedan cumplir los requisitos de transformación o las necesidades surgidas de un cambio en los planteamientos ecológicos. Por ejemplo: los pigmentos que contienen metales pesados (en especial los que contienen cadmio) son considerados tóxicos y perjudican al medio ambiente, por lo que deben ser reemplazados por nuevas recetas menos perjudiciales.
Esto afecta precisamente a los estabilizantes, un grupo de aditivos utilizados principalmente en la transformación de PVC. En todo el mundo se consumen unas 900.000 toneladas de estabilizantes al año. Aproximadamente el 70 por ciento se emplea para PVC. Puesto que las leyes restringen cada vez más o incluso prohíben el uso de materiales que contienen metales pesados también en ese ámbito, los nuevos desarrollos apuntan cada vez más a los compuestos orgánicos.
Según Walter Hohenberger, propietario de una consultoría especializada en aditivos y partículas de carga, dichos compuestos orgánicos se ofrecerán en combinación con coestabilizantes y/o sinergistas en calidad de aditivos polivalentes.
Estructuras complejas
Según la literatura especializada, dichos aditivos, incluso en cantidades muy pequeñas, son capaces de influir notablemente en las propiedades de los plásticos y de hacer que sean comercializables.
En términos generales se suele distinguir entre aditivos de proceso y aditivos de aplicación. La primera categoría engloba a los estabilizantes mencionados y a los agentes lubricantes y desmoldeantes, a los aceleradores, iniciadores y agentes nucleantes. Se trata de aditivos para termoplásticos cristalizables especialmente para poliolefinas como el polietileno (PE) o el polipropileno (PP). En la cristalización aceleran la nucleación, facilitando de ese modo la transformación de los materiales en cuestión, pero también pueden cambiar su espectro de propiedades. Los lubricantes rebajan la viscosidad de la masa fundida y optimizan su comportamiento en las máquinas transformadoras.
Por su parte, los aditivos de aplicación, como su nombre indica, son sustancias que ejercen una influencia positiva en la aplicación del plástico en cuestión. En este grupo se clasifican los antioxidantes: aditivos que evitan la descomposición del plástico e impiden durante un tiempo determinado las alteraciones estructurales del plástico utilizado como producto final por la acción del sol, del aire, del agua, de los productos químicos o por esfuerzos físicos. Dentro de este grupo se cuentan también las partículas de carga y los colorantes, los pigmentos, los agentes ignífugos y los antiestáticos. Estos últimos evitan que la pieza de plástico se cargue con electricidad estática. Por su acción, la resistencia eléctrica o la resistencia superficial del plástico se reduce para que la superficie derive con rapidez corrientes eléctricas. Es muy recomendable incorporar al material agentes antiestáticos, que actúan durante un tiempo prácticamente ilimitado.
La incorporación de aditivos se conoce con la expresión “preparación de compuestos” (compounding) en el sector de los plásticos y, en la industria de las pinturas, se denomina “formulación”. No se consideran aditivos otros polímeros que se mezclan en elevadas proporciones con el material de base. Estos materiales añadidos en el proceso de “compounding” tienen la finalidad de dotar al plástico de las condiciones necesarias para la transformación y la aplicación. Sin embargo, en tales casos se habla de mezclas de polímeros o de “aleaciones” de polímeros, como se dice en la industria metalúrgica.
Cada semana, un nuevo límite
El problema es que hasta hace poco no se disponía de estudios que aportaran datos para determinar si los componentes de los envases y de los artículos de consumo perjudican la salud en combinación con alimentos envasados o preparados. La consecuencia de dicha falta de datos es que se extrema la prudencia en la protección al consumidor, llegando a exagerar en muchos casos. En el ámbito europeo se están realizando una gran cantidad de investigaciones científicas desde hace algunos años para ofrecer a las autoridades y a la industria datos y hechos que permitan realizar una valoración realista de los riesgos y elaborar una normativa legal en consecuencia.
Franz, que ha sido galardonado con el premio de la fundación “Dr. Michael Rosenthal-Stiftung”, ha desarrollado un modelo con el que se puede realizar por primera vez un cálculo informático de las concentraciones de sustancias químicas, como son los aditivos de los plásticos en los envases de los alimentos y los productos de consumo del sector alimentario. En el acto de entrega del premio, que tuvo lugar a principios del presente año en la empresa Baerlocher GmbH, uno de los fabricantes líderes de aditivos para PVC, se puso de manifiesto que este modelo constituye una novedad mundial.
Una nueva clase de aditivos
Con la introducción de la nanotecnología se perfila una clase de partículas de carga totalmente nueva e interesante para el futuro. Con el enlace de nanopartículas funcionalizadas pueden combinarse propiedades típicas de la cerámica y propiedades típicas de los materiales polímeros.
Tal y como apuntó Rolf Mülhaupt, catedrático de la Universidad de Freiburg en un seminario de la VDI celebrado a principios de febrero en Baden-Baden, con una pequeña proporción de nanopartículas de carga ya se pueden variar las propiedades de los plásticos. Con estas nanocargas el mercado dispone de una nueva clase de aditivos que reúne todas las condiciones para movilizar las reservas potenciales de los plásticos sin necesidad de cambiar sustancialmente el proceso de fabricación.
Por otro lado, las nanopartículas de carga son notablemente más caras que los productos convencionales, lo que no deja de ser un problema. Aunque basta con un pequeño porcentaje en masa de esta nueva clase de partículas de carga para conseguir mejoras ostensibles, el coste final del material sigue siendo muy elevado. Este hecho se pone de manifiesto especialmente cuando la matriz la componen plásticos relativamente económicos.