Aditivos a medida para el material de alta tecnología WPC

Detalles pequeños, pero con gran efecto

Beate Treffler, Clariant Produkte GmbH, Alemania09/01/2008
Los compuestos de madera y plástico (WPC) contienen sólo entre un dos y un cuatro por ciento de aditivos. Una pequeña, aunque indispensable cantidad, que garantiza las propiedades deseadas en el material, una óptima procesabilidad y una calidad superficial atractiva tanto a la vista como al tacto, así como se asegura una combinación estable y duradera de las fibras de madera y la matriz termoplástica.
En la combinación correcta, este material compuesto se destaca sobre las materias que lo componen en aspectos decisivos:

• Libertad de moldeado, gran resistencia a la humedad y tacto similar a un plástico (superficie lisa, sin astillas), a diferencia de las maderas usuales

• Apariencia de madera y propiedades técnicas mejoradas (mayor rigidez, menor coeficiente de dilatación térmica) en comparación con los plásticos puros

• Conservación de recursos no renovables, debido a la alta proporción de madera

• Debido a su alto contenido de madera, su precio depende menos del precio del petróleo

La combinación de un material fibroso, con tendencia a astillarse y que absorbe la humedad como es la madera, con una matriz sintética plantea un gran reto. Qué aditivos son necesarios y el efecto que cada uno produce es el objeto del siguiente artículo.

Los agentes compatibilizadores (aglutinantes) aumentan la resistencia de la combinación madera/poliolefina y mejoran notablemente todas las propiedades mecánicas referentes a la resistencia a la tracción y a la flexión. Las “ceras de diseño” de la serie Licocene de Clariant, producidas mediante catálisis de metaloceno, presentan una óptima efectividad. El Licocene PP MA 6452 TP es un nuevo producto en la gama de Clariant, desarrollado específicamente para la combinación de madera y Polipropileno. Para los compuestos con Polietileno destaca, por su especial eficacia, el Licocene PE MA 4352 TP, una cera polietilénica modificada con anhídrido maleico y de alta polaridad. La alta efectividad de estos tipos de cera se fundamenta en su baja viscosidad en estado fundido, lo cual hace que las fibras naturales sean humectadas de manera óptima por el aglutinante. Aparte de la notable mejora de las propiedades mecánicas, se logra reducir significativamente la indeseable absorción de agua. Esto permite garantizar una estabilidad dimensional óptima para las piezas fabricadas a partir de compuestos con fibras naturales.

Por otro lado, la adición de agentes lubricantes adecuados influye positivamente sobre la calidad superficial de las piezas hechas a partir de WPC. Los lubricantes son generalmente productos del tipo ceras, principalmente compuestos de ácidos grasos, de ésteres de cera montana, de ceras poliolefínicas polares y apolares o de ceras amidas. Aplicando un lubricante apropiado como, por ejemplo, el Licomont ET 141 o el Licolub H12, a los compuestos reforzados con fibras naturales, se logra una superficie lisa, disminuye la presión en el interior del molde y es posible aumentar la capacidad de producción. Además, el material así modificado absorbe muy poca agua.

Los estabilizantes a la luz tienen la tarea de impedir o, por lo menos, retardar los indeseables efectos causados por la luz, como son la decoloración de la madera o el deterioro o la reticulación de la matriz polimérica. En el caso de piezas de WPCs de PP, la aplicación posterior de una capa de pintura que contenga estabilizantes a la luz es una protección muy eficaz. Las piezas moldeadas con PE reforzado con madera se pueden proteger del envejecimiento, mediante una combinación de diferentes HALS (Hindered Amine Light Stabilizer), la cual es incorporada directamente en el compuesto. Con la ayuda de protectores contra la luz como, por ejemplo, el Hostavin N 321 se retarda significativamente la alteración de determinadas propiedades mecánicas.

Para muchas aplicaciones de WPC, los agentes ignífugos son indispensables.Las planchas de WPC con un contenido de madera de hasta un 70 por ciento alcanzan la clasificación B2 (según DIN 4102) en su mayoría sin la adición de ningún ignífugo, ya que la propagación de las llamas es relativamente lenta. Sin embargo, una vez iniciado el fuego, el material arde extraordinariamente bien. Por tanto, para obtener la clasificación V-0, según UL 94, el WPC requiere la adición de un ignífugo eficaz con efecto auto extinguible. Esto se logra con la incorporación de un ignífugo inorgánico como el Exolit AP 442 (± 10 por ciento). Con esto, se aumenta además significativamente el LOI (limited oxygen index).

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WPC - El innovador material compuesto de madera y plástico es agradable al tacto como el material natural; sin embargo, no se astilla y es antideslizante. Dotado de los aditivos adecuados es muy duradero y resiste las condiciones más adversas. (Foto: Copyright KOSCHE)
Para recubrir el color marrón natural del WPC se requiere la utilización de pigmentos. Con la ayuda de pigmentos orgánicos de alta solidez, como, por ejemplo, los PV Fast por ciento, de Clariant, se puede modificar fácilmente la tonalidad del color, siendo posible abarcar una amplia gama de tonos desde medio hasta alto nivel de oscuridad. Con bajas dosificaciones (0,5 a 1 por ciento pigmento), la estructura de la fibra sobresale dando a la pieza una agradable estructura superficial similar a la de la madera. Con altas dosificaciones, de hasta un 2,5 por ciento de pigmento, se puede modificar el color cubriendo las fibras. Además de la coloración, los pigmentos de alta solidez mejoran la estabilidad frente a la luz de los compuestos, por lo cual, el color se mantiene estable durante un largo período de tiempo.

Al mezclar los aditivos adecuados, de forma correcta, estos “pequeños detalles” se convierten en un gran paso hacia la perfección. La extensa gama de productos de Clariant, en combinación con el conocimiento y experiencia de los expertos y el no menos importante servicio global de la empresa, brindan una excelente base para establecer el WPC como material innovador, inclusive para las aplicaciones más exigentes.

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Dotado de los aditivos correctos, el WPC es adecuado para las aplicaciones más exigentes, como en la industria de automoción. (Fotos: Copyright WERZALIT)

¿Qué debemos saber sobre el WPC?

Los compuestos de madera y plástico (WPC) cuentan entre los más recientes desarrollos de la industria de los materiales. La combinación de madera u otras fibras naturales con polímeros sintéticos pertenece al grupo de los plásticos reforzados. La madera, como material de refuerzo, puede representar hasta el 90 por ciento del WPC, para lo cual se emplea la fibra natural en forma de virutas o harina. Ya que la madera sólo acepta una carga térmica limitada, para la fabricación de WPC son especialmente adecuados los polímeros con una temperatura de fusión o de procesado por debajo de 200 ºC, entre los que se encuentran el polietileno (PE), polipropileno (PP) y el cloruro de polivinilo (PVC).

Aparte de las propiedades del producto, uno de los argumentos más importantes para este nuevo tipo de material es su facilidad de moldeado. Para el procesado de WPC se pueden utilizar los procesos estándar para los plásticos, lo cual hace posible fabricar una gran variedad de formas con unos costes de producción justificables. El espectro de aplicaciones comprende en la actualidad, desde suelos de terrazas y estructuras de escaleras exteriores, pasando por estanterías, sofás y sillas, hasta productos de alto valor añadido como son rejillas de ventilación o carcasas de asientos y recubrimientos bajo capó en la industria de la automoción.

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