Facilitan la transformación de los plásticos o bien modifican su cuadro de propiedades

Aditivos y masterbatches: tipos, funciones y aplicaciones

Almudena Imbernón Mora. Departamento de Tecnologías del Envase de Ainia

09/07/2013

En el proceso de fabricación, los plásticos contienen cantidades pequeñas de otros materiales ajenos, como son emulsionantes y catalizadores. Con el objetivo de convertirlos en granulados y masas de moldeo, y durante el proceso de confeccionado y formulación, los plásticos suelen recibir pequeñas cantidades de aditivos, los cuales facilitan su transformación o bien modifican su cuadro de propiedades.

Características principales

1. Aditivos conductores

Para hacer conductiva la superficie y para apantallamiento se puede metalizar la superficie mediante: vaporización en vacío, proyección de metales de punto de fusión bajo o por recubrimiento galvánico (cromado).

  • Tipos: negros de humo especiales, fibras de carbono, fibras o virutas metálicas.
  • Funciones: reducción de la resistencia específica del plástico en función de su naturaleza y porcentaje. Los negros de humo conductores reducen la resistencia transversal hasta dejarla entre 102 y 5 •cm. Con aditivos metálicos se puede rebajar la resistencia hasta < 1 •cm
  • Aplicaciones: en componentes electrotécnicos.
Tipos Funciones
Lubricantes Auxiliares de transformación
Estabilizantes Durante la transformación actúan contra la degradación térmica
Durante el uso para protección contra el envejecimiento y la radiación UV
Productos antiestáticos Evitar la carga electrostática
Aditivos conductores Reducir los valores de resistencia eléctrica (por ejemplo, negro de humo)
Ignifugantes Reducir combustibilidad
Colorantes y pigmentos Teñir
Plastificantes y flexibilizante Mejorar resistencia al impacto
Cargas minerales y fibras de refuerzo Modificar propiedades concretas
Hinchantes Espumar
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2. Ignifugantes

Para poder estimar el riesgo de incendio, es importante conocer el comportamiento de los plásticos desde la fase previa hasta la aparición de la llama (inflamabilidad, combustibilidad comportamiento a la llama). Con la adición de ignifugantes puede enfocarse en mayor o menor medida este comportamiento natural de los plásticos.

  • Tipos: hidróxido de aluminio, productos bromados, clorados y fosforados.
  • Funciones: reducción de la combustibilidad de los plásticos. Intervienen en el proceso de combustión durante las fases de calentamiento, descomposición, inflamación y propagación por llama de los plásticos.
  • Aplicaciones: para termoplásticos, generalmente se mezclan con ellos.
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3. Colorantes y pigmentos

Tanto los pigmentos como los colorantes intervienen en un porcentaje entre el 0,5 y el 2%. Las propiedades de los plásticos pueden verse alteradas por la adición de aditivos de color, por ejemplo la resistencia mecánica, sobre todo si los pigmentos no están repartidos de forma uniforme. Estas uniformidades pueden observarse en el microscopio óptico. Pero, si los colorantes o pigmentos se añaden en porcentajes bajos, normalmente, no se altera el cuadro general de propiedades.

Los pigmentos, que pueden ser orgánicos o inorgánicos, son insolubles en el plástico y le confieren color y opacidad. Los colorantes son solubles en el plástico y son importantes en la tinción de piezas o semifabricados de plásticos transparentes (PMMA, PS, PC).

Sistemas de adición de los productos de color:

  • En general, los productos de color vienen ya incorporados al granulado listo para procesar.
  • Se pueden mezclar en forma pulverulenta con el granulado natural del plástico (sin teñir) y homogeneizar la mezcla pasándolos por la extrusora.
  • Se puede adicionar un masterbatch (concentrado de color en forma de granulado) al granulado del material plástico natural (sin teñir) y homogeneizarlos procesándolos en extrusora (formación de polvo escasa).

4. Plastificantes y flexibilizantes

Los plastificantes son, normalmente, productos de bajo peso molecular, consistencia visco-pastosa, que se introducen dentro de las moléculas del material polimérico (p.ej: para fabricar PVC-P, plastificado, se emplea entre un 20% y un 50% de plastificante) en el momento de “gelificar”, produciendo un aumento de la flexibilidad y una mejora de la resistencia al impacto.

Es importante conocer que durante el uso, los plastificantes pueden vaporizarse o migrar, reduciendo de forma irreversible la flexibilidad que proporcionan.

En poliamidas: la absorción de moléculas de agua producen un efecto similar al de la plastificación, es decir, las propiedades de la poliamida dependen de su contenido en agua.

5. Cargas minerales y fibras de refuerzo

Las cargas son partículas de pequeño tamaño, fibras cortas o esferas diminutas de materiales orgánicos (celulosa, serrín) o inorgánicos (piedra molida, creta, talco, esferillas de vidrio).

Polímeros Utilización
Termoestables Ahorro de resina (motivo económico)
Mejora de la calidad superficial
Reducción de la fragilidad
Termoplásticos Mejora de costes
Mejora de la fluidez
Modificación de las propiedades mecánicas
Disminución de la contracción

Tipos

• Grafito, MoS2 o el PTFE: para mejorar el deslizamiento de los termoplásticos.

Las fibras de refuerzo, son fibras largas o fibras tejidas, cortadas en forma de alfombra, vellón (no tejido) o rovings (fibra continua).

A la hora de seleccionar una fibra de refuerzo, hay que tener en cuenta:

  • Densidad (g/cm2)
  • Resistencia a la tracción (MPa)
  • Módulo E (módulo de elasticidad, GPa)
  • Alargamiento a la rotura (%).

Utilización

Polímeros Utilización

Masas termoendurecibles prensables

(fibras de vidrio, fibras textiles o recortes de tejido)

Aumentar la resistencia mecánica
Aumentar la rigidez
Aumentar la resistencia a la deformación

Termoplásticos

(incorporación al grandulado de fibras de hasta 1 mm de longitud, las masas de moldeo contienen hasta un 40% en peso de fibra de vidrio)
(fibra de vidrio, de carbono o aramida)

Incremento considerable de la rigidez (módulo E)
Reducción de la contracción
Reducción de la resistencia al impacto

Por ejemplo, el PP reforzado con mats de fibra de vidrio GMT se transforman en semifabricados planos por prensado.

Nota

Según el porcentaje de cargas y el sistema de transformación puede ocurrir que el reparto de estos materiales en las piezas no sea homogéneo (anisotropía).

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6. Hinchantes

Con el objetivo de espumar un plástico (termoplástico, termoestable o elastómero), se añaden hinchantes sólidos, vaporizándose éstos por acción del calor aportado. En teoría, cualquier plástico podría espumarse, pero son pocos, en la práctica, los que se utilizan en forma espumada (con estructura celular).

Las espumas son aquellos materiales que tienen celdillas (abiertas, cerradas o ambas) repartidas en toda su masa y que presentan una densidad inferior a la de la sustancia que actúa como estructura (DIN 7726).

Procedimientos de espumación (ejemplos):

  • Procedimiento Styropor: fabricación del poliestireno expandido (EPS)
  • Inyección del termoplásticos espumados TSG (Inyección-espumación de termoplásticos)
  • Inyección-espumación por reaccción RSG.
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Aplicaciones

  • Espumas rígidas homogéneas, a base de EPS, PF, UF y PUR: para aislamiento térmico, para dar rigidez a estructuras huecas (PUR).
  • Espumas rígidas integrales (reacción RSG) (densidades 0,5-1,1 g/cm3): para fines constructivos (muebles, aparatos de radio, televisión, etc.)
  • Espumas blandas de PVC (densidades 70-100 kg/m3): para rellenar, para acolchados, aislamientos de tuberías, boyas, chalecos salvavidas, trajes de protección al frío.
  • Espumas blandas de PE (densidades 30-100 kg/m3): como embalaje acolchado de objetos frágiles.
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Comentarios al artículo/noticia

#1 - Carlos Wrusch
12/07/2013 19:40:25
Hola Almudena, me ha gustado mucho la forma pedagógica de tu articulo o comunicación. Me gustaría me enviaras las referencias de la Bibliografía consultada para la redacción del mismo. Gracias por adelantado. Carlos Wrusch Director de A-5 ACINCO carlos.wrusch@acinco.com

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