Asociación Nacional de Industrias del Plástico, A.C.
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del Plástico, A.C.
Bolsas Plásticas Inteligentes
Aditivos
Aldimir Torres
Agenda
1. Antecedentes
2. Incidencia económica
3. Aditivos
Cargas
Estabilizadores UV
Antioxidantes
Lubricantes
Bolsas Plásticas Inteligentes
Bolsa Latín bursa… Cavidad
Saco o cavidad de papel, plástico, tela u otro material flexible, que se utiliza para guardar, contener o trasladar cosas
Plástico Material que se puede modelar fácilmente
(Arte) Que es vivo y tiene gran fuerza expresiva.
Inteligencia Capacidad de elegir, entre varias
posibilidades, la opción más acertada para la resolución de un problema
Factores que afectan a las bolsas plásticas
Degradación Térmica
Oxidación
Fotodegradación
Biodegradación
Fragilidad
Envejecimiento
Flamabilidad
Cargas Estáticas
Desgaste
Calor
Oxígeno
Radiación UV
Micro Organismos
Esfuerzo
Tiempo
Fuego
Electricidad
Uso
Relación
Factor/efecto
¿Importancia de los aditivos en las Bolsas?
Relación
Factor/efecto
• Todas las Bolsas Plásticas
Necesitan Aditivos para
Optimizar su Desempeño
Alternativas para modificar
las Bolsas PlásticasQuímicamente
Al producir las resinas base. Reactor de polimerización (Intervienen catalizadores y tecnologías de producción)
FísicamenteMezclas y aleaciones
ProcesoModificando las condiciones de máquina (reología)
Modificando espesor, bio orientación y número de capas
AditivosIncorporación física en el mezclado
Optimización de propiedades mediante aditivos especializados
Aditivos…
Relación
Factor/efecto
¿Sirven…?
“Un aditivo es una maravilla tecnológica que nos permite ampliar el horizonte de las
aplicaciones de los plásticos”
¿Qué son?“Substancias que se incorporan a los plásticos para
modificar alguna de sus propiedades originales”
¿Qué ventajas ofrecen?“Generar productos
diferenciados”
Aditivos
Relación
Factor/efecto
• Estabilizadores térmicos
• Agentes lubricantes
• Deslizantes
• Modificadores de impacto
• Ayudas de proceso
• Plastificantes
• Retardantes a la flama
• Supresores de humo
• Absorbedores UV
• Antiestáticos
• Antibloqueantes
• Espumantes
• Cargas
• Pigmentos y Colorantes
• Bioestabilizadores
• Nucleantes y Clarificantes
Presentación de los aditivos
Concentrados
(Masterbatch)
Líquidos
Polvos
Pastas
Gases
Requerimientos de los aditivos
Relación
Factor/efecto
• No desarrollar efectos secundarios
• Mejorar propiedades del producto
• Fácil de dispersar en el plástico
• Facilitar el procesamiento
• Atóxicos
Claves para el uso de los aditivos
Relación
Factor/efecto
¿Qué?
¿Cuánto?
¿Cómo?
Incidencia Económica
Marcado mundial de los aditivos
Relación
Factor/efecto53%
21%
6%
3%
3%3%
3% 2%
1%
1%4%
cargas
plastificantes
pig y color
lubricantes
espumantes
ret flama
estab térm
modif imp
antiox
uv's
otros
Estabilizadores UV
Estabilizadores a la luz
Relación
Factor/efecto
La degradación por radiación solar
depende de:Partículas suspendidas
Capa de ozono
Zona climática
Temperatura
Humedad
El espectro de
300 a 400 nm de
longitud de onda
degrada a los
plásticos
Estabilizadores a la luz… Absorbedores• FUNCION
– Retardar la degradación por efecto de luz UV
• NIVEL EN FORMULACION– 0.2 - 0.5 pcr
• Alernativas– Benzofenona– Benzotriazol– Hals (Tetrametil Piperidina)– Cianoacrilato– Fenil Sanicilato
Absorbancia
Longitud de
Onda nm
BenzofenonaBenzotriazol
Cianoacrilato
Fenill Sanicilato
Estabilizadores a la luz… Desactivadores
Relación
Factor/efecto
C8H17
S
C8H17
O
O
Ni . NH2C4H9
Sales orgánicas de níquel
que absorben y
desactivan la energía de
los cromóforos activos
presentes en los plásticos
Quencher + Cromóforo inestable Quencher inestable
Calor o FluoresenciaQuencher inestable
Estabilizadores a la luz… Filtros
Relación
Factor/efecto
Negro de humo “Absorción”
Carbonato de Calcio
“Disipación”
Dióxido de Titanio “Reflexión”
Estabilizadores a la luz
Relación
Factor/efecto
Tiempo de exposición a la intemperie (h)
Índ
ice
de
Am
ari
lla
mie
nto
Sin
Estabilizador
0.50%
Estabilizador
Amarillamiento LDPE
0.25%
Estabilizador
Películas de bolsa
calibre 200 expuestas a
lamparas UV s/ciclos
humedad
Estabilizadores a la luz
Tiempo de exposición a la intemperie (h)
Re
sis
ten
cia
al la
elo
ng
ac
ión
(K
J/m
2 )
Sin Estabilizador
0.25% Estabilizador
Películas de bolsa
calibre 300 expuestas al
arco de Xenón
Resistencia Mecánica LDPE
Estabilizadores a la luz
Relación
Factor/efecto
Exposición de probetas a la intemperie natural
Drásticas condiciones atmosféricas en climas
Desértico
Sub-Tropical
Mediterráneo
Europa Central
Concentrador Q
Antioxidantes
Oxidación
Degradación de los plásticos al contacto
con el oxígeno atmosférico
TODOS los compuestos orgánicos se
oxidan
Los plásticos se oxidan al contacto con
el aire
TODOS los plásticos requieren
antioxidante para retardar su
degradación
Pérdida de propiedades
Resistencia
Dureza
Flexibilidad
Color
Brillo
Efectos de
la oxidación
Oxidación
Factores influyentes en el
proceso de oxidación
Naturaleza del Plástico
Proceso de polimerización
• Tipo de catalizador empleado
• Residuos de catalizador
Morfología
• Cristalino
• Amorfo
• Biorientado
Los radicales libres que dan inicio
a la oxidación se forman por:
– Calor
– Luz
– Esfuerzos mecánicos
– Monómero residual
– Residuos de iniciadores o
catalizadores (Hidroperóxidos)
– Reacciones con radicales de
fuentes externas
Antioxidantes
Primarios
Descomposición de hidróxidos
insaturadosSecundarios
Inhibición de la degradación
oxidativa por radicales libres
Retardan el mecanismo de
oxidación de los plásticos,
prolongando su vida útil
Antioxidantes
COMPUESTOS
FENÓLICOS
Buena Estabilidad Térmica
Variedad de grados para diferentes
temperaturas de proceso
No manchan ni causan decoloración
Aprobación FDA
AMINAS
AROMÁTICAS
Alta estabilidad Térmica
Manchas y Decoloración
Limitado a productos color obscuro
Limitado a aprobación FDA
FOSFITOS
Buena estabilidad Térmica
Permite contacto directo con
alimentos
Problemas de Hidrólisis
TIOÉTERES
Buena Estabilidad Térmica
No existe Decoloración
Desarrollan Color
Aprobación FDA
Interferencia con Absorbedores UV
de amina
Primarios
Secundarios
Antioxidantes
Aplicaciones
PP fenoles y polifenoles alquilados con ésteres del ácido tio-
dipropiónico y fosfitos
PEBD di-terbutil-p-cresol combinado con fosfito o un tioéster
PEAD polifenoles o fosfitos fenólicos dilauril y diestearil tiodipropionato
ABS fosfitos y biosfenoles
PS fenoles
PVC fosfitos y fenoles
Lubricantes
Lubricantes
Procesamiento de los
Plásticos
Requerimientos óptimos de los aditivos
Relación
Factor/efecto
PLÁSTICO FUNDIDOPLÁSTICO + LUBRICANTE
Lubricante
Función de la lubricación
Flujo
heterogéneo
Flujo
homogéneo
“Buen balance de lubricación
interna y externa”
Función de la lubricación
Requisitos de un lubricante
No presentar:
Volatilización durante la transformación
Exudación
Problemas de “plate out”
Decoloración en el producto
Alteración en propiedades mecánicas
Alteración en estabilidad a la intemperie
Equipos para pruebas de control
• Molino de rodillos
• Reómetro
• Extrusómetro
• Plastógrafo
TORQUE
RPM
PRESION
RPM
Falta lubricación
Normal
Exceso lubricación
Falta lubricación
Normal
Exceso lubricación
Función de la lubricación
Lubricación Inter-Macromolecular
Solubles en el plástico
(Compatibilidad con el Polímero)
Reducción de viscosidad
Incremento de fluidez
Baja concentración
• 0.1 - 3%
Sustancias
• Ácidos grasos
• Esteres grasos
• Ceras BPM
Lubricantes internos
PlastificaciónReducción de Viscosidad
Reducción de Calor Reducción de Fricción
Función de la lubricación
No solubles en el plástico
Reducción de adhesión
plástico-metal
Incremento de fluidez
Prevención de fracturas en el
sistema
Baja concentración
• 0.1 - 3%
Sustancias
• Amidas
• Silicones
• Ceras APM
Lubricantes externos
Sin lubricante Con lubricante
Capa lubricante
Flujo de material
Deslizante durante
Procesamiento
Deslizante en
Productos Terminados
Sin lubricante Con lubricante
Capa lubricante
Flujo de material
Requerimientos óptimos de los aditivos
Lubricante externo
Deslizante Antibloqueante
Desmoldante
C f
Tiempo
1
Antiestáticos
Cargas
CARGAS
DefiniciónMateriales orgánicos e inorgánicos que
se incorporan a la formulación de un
polímero para modificar propiedades
reológicas, fisicoquímicas y mecánicas.
Además, derivado de su bajo precio de
venta, contribuyen a reducircostos en la fórmula del producto.
CLASIFICACIÓN
DE CARGAS
Borra de Algodón
Orgánicas Inorgánicas
FibrosasNo
FibrosasFibrosas No Fibrosas
Fibra de Maíz
Fibra de Agave
Madera
Negro de Humo
Carbonato de Calcio
Caolín
Talco
Fibra de Vidrio
Sílica
CARGASIncidencia en densidad de materiales
0 1 2 3 4 5
Barita
Mica
Talco
Carbonato de Calcio
Silica
Caolín
Esferas de Vidrio
Alúmina Trihidratada
Carbón
Cáscara de Nuez
Fibra de Madera
Fibra de Agave
Densidad (g/cm3)
0.55
0.6
1.3
1.47
2.4
2.48
2.58
2.65
2.71
2.8
2.82
4.4
Fibra de Agave
Fibra de Madera
Cáscara de Nuez
Carbón
Alúmina Trihidratada
Esferas de Vidrio
Caolín
Sílica
Carbonato de Calcio
Talco
Mica
Barita
El CaCO3 es un compuesto inorgánico
disponible en la naturaleza.
Presente en:
Minerales
Calcita
Aragonito
Rocas
Caliza (travertino, creta, carniola)
Marmol (Caliza metamórfica)
Presente en Organismos Vivos
Talo de algunas algas (Padina pavonica)
Esponjas del tipo Calcarea
Conchas de moluscos
Esqueletos de corales
Cáscaras de huevo de reptiles y aves
La carga más utilizada… CaCO3
Compuesto polar
ternario (oxosal)
CaCO3… ¿Sustentabilidad?
Acumulación anual
en subsuelos y
oceanos de más de
250 MM TMCada año
alrededor de 75
MM TM son
extraídas en el
mundoBalance…
Positivo
Características fisicoquímicas
Su forma romboédrica permite aumentar la rigidez, con poca incidencia en el impacto, afectando siempre la transparencia del producto final.
Alta conductividad térmica: 2.7 K.m/W (Vs. 0.5 del PPH y 0.4 del HDPE)
Alta estabilidad durante el procesamiento de plásticos: Temperatura de descomposición >800°C.
Seguro: la mayoría de los grados que se venden en las aplicaciones de los plásticos, satisfacen los requisitos FDA para contacto con alimentos.
Densidad: 2.7 g.cm3
CaCO3
APLICACIONES DEL CaCO3 EN
PLÁSTICOS
Beneficios en proceso:
• Ayuda a acelerar los
tiempos de enfriamiento y
calentamiento
• Incrementa la eficiencia
de línea
• Mejora homogenidad.
• Incrementa la velociodad
del proceso
Beneficios para productos terminados:
• Reduce encogimiento
• Incrementa la rigidez
• Mejora en el impacto
• Mejora las propiedades de barrera
• Mejora la capacidad de impresión
• Reduce la cantidad de pigmentos
• Reduce costos
CARBONATO DE CALCIO
Micronizado (Natural)
Precipitado (Sintético)
Tratado (Recubierto con lubricante)
Funcional
Refuerzos
Estructurado
Acoplado
Agentes de Acoplamiento
Agentes de Acoplamiento
(Agentes Copulantes)
FUNCION: Modificar la interfase entre cargas, fibras, y
polímeros, generando interacciones más fuertes y sólidas
entre componentes
Compatibilizar polímeros
distintos
Compatibilizar cargas con
polímeros
Controlar y mejorar la reología de compuestos
cargados y sin cargar
Agentes de Acoplamiento
Clasificación
Zirconatos
Titanatos
Silanos
Olefinas terminales en AM
Agentes de Acoplamiento
Es un puente molecular
entre dos o mas sustratos distintos
Agente de Acoplamiento
Carga
Refuerzo
Matriz Polimérica
Agentes de Acoplamiento
Estructura Química
Inorgánico
Titanio
orgánico
TiRO
TiTi Ti
Ti Ti
Ti
Ti
TiTi
Ti
Ti
Ti
Compuesto
Orgánico
Inorgánico+
Agentes de Acoplamiento
Funcionalidad
Agentes de Acoplamiento
Beneficios
Funcionalizar cargas
Mayores niveles de carga
posible
Creación de matriz
polimérica continua y
homogéneaMuestra
Control Muestra con
Titanato
Agentes de Acoplamiento
Una carga funcionalizada con Agente
de Acoplamiento permite Mayor
Contenido de Cargas y Refuerzos
Agentes de Acoplamiento
Variaciones de productividad
Polímero Proceso Producto Aditivo TemperaturaTiempo de
ciclo
HDPE Soplado Automotriz Zirconato 8.6 32.4
HDPE Regranulado Soplado Tambor Zirconato 9.2 18.9
HDPE Inyección Caja lechera Zirconato 10.2 8.2
HDPE Inyección Pieza 15 kg Titanato 6.6 15.8
PP Inyección Caja Titanato 8.3 8.7
HI-PS Inyección Aspiradora Titanato 9.8 16.7
ABS Inyección Computadora Titanato 11.9 22.1
ABS Regranulado Extrusión Marcos Titanato 5.0 13.7
PBT InyecciónConexión
eléctricaTitanato 1.1 30.45
% De Reducción
Cargas Funcionales
CARGAS FUNCIONALES
Se define como cargas funcionales a aquellas
substancias orgánicas o inorgánicas que a diferencia de
las cargas tradicionales, presentan un mejor
desempeño en las propiedades físicas o químicas del
producto final.
• Cargas Acopladas
• Cargas Estructuradas
De entre las cargas funcionales más
representativas y eficientes,
encontramos principalmente dos
tipos:
CARBONATO DE CALCIO ACOPLADO
El CaCO3 modificado químicamente con agentes de acoplamiento
favorece la interacción entre el plástico y la carga inorgánica.
La carga acoplada presenta un mejor desempeño mecánico con
características fisicoquímicas más homogéneas en los productos
plásticos terminados.
Matriz Polimérica Agente de
acoplamientoCarga
Puente orgánico
CARBONATO DE CALCIO ACOPLADO
El Aditivo Modificador de Superficie que se
incorpora, acopla químicamente al
carbonato con el polímero, con lo que se
mejoran las propiedades reológicas y
mecánicas de los plásticos.
Son tan versátiles que permiten cadenas
macro moleculares más grandes, mediante
su acoplamiento a los polímeros y a otros
aditivos de la fórmula.
Se presenta una mejor interacción de los
componentes orgánicos con los inorgánicos
de la formulación, brindando las mejoras
mencionadas.
REOLOGÍA
CaCO3 %Tq
Fusión
(N.m)
TFusión
(‘m’’s)
TqEquilibrio
(N.m)
T Descomposición
(‘m’’s)
CaCO3 Acoplado
(1M)8.23 24.8 00’15’’ 16.2 18’35’’
CaCO3 Acoplado
(1M)15.21 25.1 00’17’’ 16.3 18’25’’
CaCO3 Acoplado
(1M)21.20 25.3 00’17’’ 16.6 17’58’’
CaCO3 recubierto CH3(CH2)16COOH
8.23 25.2 00’17’’ 16.5 18’05’’
CaCO3 (Testigo) 0 25.4 0’18’’ 16.5 18’55’’
Compuesto de PVC rígido
Componente pcr %
Resina PVC (HS K-66) 100.0 89.69
Estabilizador( Sn C4) 1.0 0.90
Lubricantes (Int-Ext) 2.5 2.24
Ay Proceso (M-APM) 2.0 1.79
M Impacto (MMA) 6.0 5.38
CaCO3 (1.5 µ) 0 0
R ImpactoKJ/m2
Al Ruptura
%R Flexión
Kg/cm2
18 23 450
17 19 433
20 24 454
19 21 447
17 18 431
AGLOMERACIÓN Y DISPERSIÓN
CaCO3 sin tratamiento con
Agente de Acoplamiento
CaCO3 con tratamiento con
Agente de Acoplamiento
Cargas
1. Viñetas para utilizar en presentación
2. Viñetas para utilizar en presentación
3. Viñetas para utilizar en presentación
4. Viñetas para utilizar en presentación
TÍTULO DE DIAPOSITIVA
General Mariano Escobedo 388-601, Col. Anzures. Del. Miguel Hidalgo, Ciudad de México. CP.11590
T.+52(55) 5576.5547 | 48 [email protected] www.anipac.org.mx
Anipac AC
@ANIPAC_AC
