Aiju trabaja en un proyecto que estudia las propiedades de los materiales biodegradables

¿Nuevos materiales en el sector juguetero?

Ana Ibáñez, Asunción Martínez y Ana Sánchez (Aiju)30/10/2009

30 de octubre de 2009

La industria del plástico es una de las que más ha evolucionado durante el siglo XX, especialmente en la década de los cincuenta. Desde su inicio, el plástico se ha empleado en la fabricación de juguetes por diversos factores (coste aceptable, fácil moldeabilidad, posibilidad de obtención de formas complejas, entre otras razones). Este artículo repasa la historia del plástico en el sector juguetero hasta su último gran reto: los bioplásticos.

A finales del siglo XX, el precio del petróleo disminuyó, y de la misma manera decayó el interés por los plásticos biodegradables. En los últimos años esta tendencia se ha invertido. Existe una combinación de factores que está impulsando el crecimiento y aceptación de las resinas biodegradables, además de producirse un aumento en el precio del petróleo, se ha tomado mayor conciencia de que las reservas petrolíferas se están agotando de manera alarmante. A menudo estas inquietudes van acompañadas de medidas legales y políticas medioambientales, por ello va en aumento el esfuerzo colectivo para conseguir un balance razonable entre desarrollo y ecología.

Las investigaciones en materiales biodegradables están permitiendo el desarrollo de nuevas aplicaciones y el número de empresas que comienzan a utilizar este tipo de materiales va en aumento. Se observa un marcado incremento en el interés científico e industrial en la investigación para la producción de plásticos biodegradables o EDPs (environmentally degradable polymers and plastics).

Actualmente, los plásticos más consumidos en el sector del juguete son las poliolefinas, los polímeros derivados de estireno, el PVC plastificado y algunos plásticos técnicos

Materiales plásticos con características biodegradables

Dentro de este contexto, desde el Instituto Tecnológico del Juguete (Aiju), se está llevando a cabo un proyecto cuyo objetivo es ofrecer al sector un rango de materiales plásticos con características biodegradables, tanto comerciales como no comerciales. Se persigue de esta forma, ofrecer al sector un rango de materiales adecuado del que puedan disponer para el diseño y fabricación de productos innovadores y diferenciados, con unas propiedades biodegradables, no presentes en el mercado.

Actualmente, los plásticos más consumidos en el sector del juguete son las poliolefinas (polietileno, polipropileno, EVA...), los polímeros derivados de estireno (PS, ABS, SB...) y el PVC plastificado. También algunos plásticos técnicos (como poliamida, policarbonato o polimetacrilato de metilo) se usan en ciertos componentes o piezas de juguete.

Tabla 1. Técnicas de procesado en la industria del juguete.

De las técnicas de procesado más comunes en la industria del juguete (Tabla 1), uno de los procesos más empleados es el proceso de inyección. Por esta razón, los materiales comerciales seleccionados en el presente proyecto han sido materiales con una elevada fluidez, aptos para el proceso de inyección.

Los materiales comerciales seleccionados han sido:

Polímeros basados en almidón natural: MaterBi YI01U.
Poliéster biodegradable: PHB P 226 (polihidroxibutirato PHB)
Alcohol polivinílico

Figura 1. Simulación del proceso de llenado del PHB P226.

Antes de realizar las primeras pruebas de inyección, se simularon las fases de llenado, compactación y enfriamiento del proceso de inyección de los distintos materiales biodegradables utilizados (Figura 1). El análisis demostró que los materiales seleccionados no presentaban problemas en el procesado. En la Figura 2, se muestran algunas de las piezas inyectadas.

Figura 2. Piezas inyectadas.

La elaboración de probetas normalizadas para los ensayos de tracción, flexión e impacto y las piezas obtenidas a partir del molde prototipo se ha realizado una máquina de inyección Demag Ergotech 110-430h/310V. Se ha prestado especial interés en los parámetros de inyección de tiempo y temperatura de procesado dado que estos materiales pueden verse afectados por estos factores. La temperatura del proceso de inyección ha sido de entre 140-190 °C.

A continuación, se muestran las propiedades físicas y mecánicas de los materiales biodegradables seleccionados frente a las del HDPE (RIGIDEX HD 5218) y PP (ISPLEN PB180):

Tabla 2. Propiedades físicas.

Figura 2. Propiedades de tracción.

Figura 3. Propiedades de flexión.

Figura 4. Propiedades de impacto Charpy sin entalla.

A la vista de los resultados mostrados, estos materiales se pueden inyectar sin problemas. Los materiales biodegradables presentan propiedades físicas y mecánicas distintas a los plásticos convencionales.

Los materiales biodegradables son materiales más rígidos y frágiles que el HDPE y PP. Es cierto que, si se comparan las propiedades mecánicas de los materiales biodegradables con la de los termoplásticos comerciales, es posible que existan algunas limitaciones para algunas aplicaciones en concreto. Sin embargo, cada vez más, las compañías productoras de estos materiales están desarrollando plásticos más resistentes con menores costes.

Poco a poco, los bioplásticos encontrarán su lugar en el mundo de la industria del juguete y desde Aiju se apoya y fomenta el uso de estos materiales

El sector juguetero, compuesto en un 97% por pymes, es consciente de la necesidad de innovación y mejora de sus productos y procesos. Precisamente, debido a la necesidad de obtener artículos novedosos se debe apostar por el empleo de este tipo de materiales que ofrecen mayores características de biodegradabilidad. Poco a poco, los bioplásticos encontrarán su lugar en el mundo de la industria del juguete y desde Aiju se apoya y fomenta el uso de estos materiales.

Agradecimientos

Las actividades desarrolladas en el presente trabajo han sido financiadas por el Instituto de la Mediana y Pequeña Industria Valenciana (Impiva).