Técnica 101: formulación de compuestos plásticos.

El punto de partida es ¿cuál es la aplicación/producto final? Los formuladores suelen ser proveedores de segundo o tercer nivel de la cadena y no siempre saben cuál será el producto final. El moldeador puede estar suministrando sólo una parte pequeña o integral del producto terminado. Por eso es muy importante saber en qué sector estará el producto, por ejemplo, alimentario, farmacéutico, médico o industrial del automóvil.

No sólo es necesario controlar el coste sino, más importante aún, el aspecto de la seguridad. Se utilizarán formulaciones diferentes en productos en contacto con alimentos en comparación con productos industriales.

.Preguntas que los formuladores pueden hacer:

• ¿Polímero de elección para el compuesto? • ¿Cuáles son las temperaturas de procesamiento y los tiempos de permanencia típicos del proceso de fabricación? ¿Es necesario proteger el producto final contra el contacto prolongado con altas temperaturas? • Si es así, ¿a qué temperatura y durante cuánto tiempo? • ¿Qué importancia tiene la resistencia a la luz o a la intemperie? • Si se utiliza en exteriores, ¿para qué país y durante cuánto tiempo es el requisito de esperanza de vida? • ¿Existen requisitos de toxicidad, contacto con alimentos, contacto con el cuerpo humano, juguetes, etc.? • ¿Cuál es la resistencia a la luz? ¿Espesor mínimo de pared de la aplicación final? Esto es importante para saber si la teopacidad/transparencia es importante.• Para ayudar a diseñar la mejor fórmula, siempre debemos estar informados de la aplicación final.• Cualquier otra información importante, como el tipo y contenido de relleno o los requisitos de aditivos que el cliente haya solicitado específicamente. ?

Empecemos de la siguiente manera:

Elección de polímeros Al producir formulaciones compuestas, es importante saber exactamente qué se espera de la aplicación final. Si se selecciona la elección incorrecta del polímero base, esto podría resultar en una falla del producto que costaría miles, si no millones de libras y, en el peor de los casos, un posible proceso penal, en caso de que se produjera una falla catastrófica que provocara lesiones personales o incluso la muerte.

Entonces, antes de decidir qué polímero base se debe utilizar para el compuesto, primero hay que asegurarse de que el polímero seleccionado tenga las propiedades mecánicas adecuadas para la aplicación final.

Elección aditivaHay muchos aditivos que se pueden usar dentro de la formulación del compuesto para mejorar las propiedades del polímero base, algunos se agregan para mejorar las tasas de producción, como coadyuvantes de procesamiento, siendo un tipo común un fluoroelastómero; este mismo aditivo también puede brindar un mejor desmoldeo y Previene la fractura de la masa fundida en aplicaciones de película soplada.

Otros aditivos comúnmente utilizados incluyen estabilizadores UV diseñados para ayudar a prolongar la vida útil del polímero base, siendo una aplicación típica los asientos de los estadios para ayudar a evitar que los asientos se vuelvan quebradizos o se decoloren en un período de tiempo demasiado corto. Un absorbente de UV es otro tipo de aditivo que se utiliza a menudo junto con estabilizadores de UV para ofrecer protección de polímeros y este tipo de aditivos también pueden ayudar a evitar que se dañe cualquier contenido sensible a los rayos UV de un recipiente, lo que es especialmente relevante para algunas aplicaciones farmacéuticas y de alimentos y bebidas.

Los antioxidantes también se utilizan para ayudar a evitar que los polímeros sufran degradación térmica mientras se procesan o cuando entran en contacto con el calor durante un período prolongado de tiempo, como en el caso de aplicaciones bajo el capó de automóviles.

Otras propiedades como baja fricción, resistencia al impacto, viscosidad, antibacteriana, conductividad y antiestática, densidades crecientes o decrecientes, así como muchas otras prestaciones funcionales, se pueden modificar seleccionando los aditivos adecuados.

elección de relleno

Los rellenos se utilizan a menudo para modificar las propiedades del polímero base o, en algunos casos, se añaden sólo para reducir costes; los tipos más comunes son carbonato de calcio (tiza), silicato de magnesio (talco), mica, perlas y fibras de vidrio y sulfato de bario. El nivel de contenido de carga puede llegar hasta el 80%, como ocurre a veces cuando se utiliza sulfato de bario para aumentar la densidad del polímero huésped.

El carbonato de calcio se utiliza a menudo para reducir costes. El talco se utiliza para aumentar la rigidez y la temperatura de deflexión y para mejorar otras propiedades como la conductividad térmica y reducir los tiempos de ciclo. La mica tiene buenas propiedades insonorizantes. Las perlas de vidrio pueden reducir las propiedades de fricción del polímero base y la fibra de vidrio se utiliza a menudo para reforzar polímeros como el nailon y el polipropileno.

elección de colorante

Cuando se trata de colorear un compuesto, la elección de colorantes es mucha y variada. Hay tres tipos principales (1.) pigmentos inorgánicos (2.) pigmentos orgánicos: ambos son partículas sólidas finamente divididas que se vuelven partículas insolubles cuando se mezclan con el polímero. Mientras que (3.) los tintes están diseñados para disolverse en el polímero.

Los tintes no tienen una compatibilidad tan amplia con los polímeros en comparación con los tipos de pigmentos orgánicos e inorgánicos y su resistencia a la migración, especialmente en concentraciones más altas, suele ser inferior.

Las principales propiedades de estas tres categorías de colorantes son;

1.Inorgánicos.

Generalmente, los pigmentos inorgánicos tienden a ser menos vibrantes y su intensidad de tinte es menor que los pigmentos y tintes orgánicos. Tienen una excelente resistencia a la migración. Generalmente tienen una mayor estabilidad al calor, por ejemplo, los azules ultramarinos, los verdes de óxido de cromo y los óxidos de hierro de tono rojo pueden soportar temperaturas superiores a 400°C, más que suficiente para todos los polímeros.

La solidez a la luz y a la intemperie es normalmente excelente y tiene muy poca o ninguna influencia en el comportamiento de deformación. En la mayoría de los casos tienen una excelente resistencia química y a los disolventes incluso cuando se utilizan en bajas concentraciones y, por lo general, son fáciles de dispersar.

2. Orgánicos

En general, los pigmentos orgánicos son colores fuertes y vibrantes, con un excelente poder de tinte y su resistencia a la migración suele ser muy buena, aunque existen excepciones a esta regla. Hay muchos pigmentos orgánicos cuya estabilidad al calor es de hasta 300°C, pero otros pueden ser tan bajos como 180°C. (La solidez a la luz y a la intemperie también puede ser bastante variable (la solidez a la luz medida usando la escala de lana azul ISO 105 B02 (1-8) puede, en el peor de los casos, ser tan baja como 1 o tener el valor más alto de 8; de manera similar, la solidez a la intemperie medida usando La escala de grises internacional ISO 105 A02 (1-5) puede ser tan baja como 1 o tan alta como 5).

La deformación puede ser un problema importante cuando se formulan con pigmentos orgánicos, especialmente con las ftalocianinas de uso común. Sin embargo, hay bastantes pigmentos orgánicos en los que se considera que el alabeo es bajo y una pequeña selección en los que se cree que no influye en el comportamiento de alabeo.

La resistencia química y a los disolventes es generalmente bastante buena, pero se sabe que algunos pigmentos orgánicos utilizados habitualmente interactúan de forma negativa con aditivos como el estearato de zinc, estearato de magnesio, estearato de calcio, aditivos de base alcalina como los antiestáticos y algunos estabilizadores, que se encuentran a menudo. en formulaciones compuestas. Por lo general, si hay una interacción negativa, esto puede verse como una variación de tono; como resultado, a veces puede haber un cambio de color muy dramático cuando un tono amarillo se vuelve naranja o un rojo se vuelve marrón. Además, puede resultar difícil dispersarlo, especialmente en concentraciones más altas.

3. Tintes.

Los tintes son colores transparentes fuertes y vibrantes, con una excelente fuerza de tinte. La resistencia a la migración puede ser muy buena, aunque existen excepciones a esta regla. Si los tintes se usan en concentraciones más altas que las recomendadas, tienen más tendencia a migrar. La mayoría de los tintes tienen una estabilidad al calor de buena a excelente, algunos por encima de los 320 °C, aunque la mayoría tiende a estar entre 240 °C y 300 °C.

La solidez a la luz y a la intemperie es muy variable. La solidez a la luz medida usando la escala de lana azul ISO 105 B02 (1-8) puede, en el peor de los casos, ser tan baja como 1 o tener el valor más alto de 8, de manera similar, la solidez a la intemperie medida usando la escala de grises internacional ISO 105 A02 (1-5 ) puede ser tan bajo como 1 o tan alto como 5. Los tintes no influyen en el comportamiento de deformación. La resistencia química y a los disolventes es generalmente bastante buena.

No hay problema con la dispersión ya que se disuelven en el polímero. Resumen Como se puede ver ahora al elegir el polímero y los ingredientes adecuados para la aplicación del compuesto, primero se deben tener en cuenta muchos factores. Lo más importante es que siempre se debe intentar que el cliente final le diga qué espera del compuesto y dónde y durante cuánto tiempo se utilizará el producto final. Por ejemplo, formular un compuesto rojo que requiera una vida útil de cinco años para una aplicación de asiento de estadio para su uso en el Reino Unido será una propuesta más fácil que cinco años en Arabia Saudita, pero ambas pueden lograrse seleccionando el polímero, aditivo y colorante adecuados. paquete.

No utilizar la selección correcta de ingredientes podría resultar en una falla del producto en tan solo unos meses; algunos pigmentos orgánicos, especialmente los rojos, pueden comenzar a desvanecerse cuando se exponen a la luz solar en tan solo unas pocas semanas.

La opacidad es otro factor importante a tener en cuenta a la hora de crear cualquier color compuesto; añadir más pigmento del necesario puede aumentar considerablemente el coste, ya que algunos pigmentos cuestan más de £60 por kg. Las propiedades mecánicas también pueden verse afectadas negativamente si se agrega demasiado pigmento al compuesto. No es raro que polímeros como el ABS tengan hasta un 10% de dióxido de titanio agregado a la fórmula para ayudar a enmascarar el color amarillento del polímero base, pero esto El nivel de pigmento reducirá drásticamente la resistencia al impacto y otras propiedades clave.

Es importante comprobar siempre qué efecto tienen los pigmentos seleccionados sobre las propiedades del compuesto. Una mala dispersión de cualquiera de los pigmentos puede dar lugar a menores resistencias al impacto y a la tracción y, en casos graves, incluso el acabado superficial de las molduras puede tener un aspecto picado en lugar de liso.

En las molduras transparentes, los pigmentos mal dispersos a veces pueden confundirse con motas negras. Finalmente, uno de los aspectos más importantes de cualquier fórmula compuesta es garantizar que cumpla con los requisitos de toxicidad para alimentos, juguetes u otros requisitos solicitados por el cliente o aquellos que se sabe que son relevantes para la aplicación final.

Las regulaciones varían de un país a otro, por lo que es esencial que sepamos el tipo de aplicación final y en qué parte del mundo se utilizará para poder seleccionar los ingredientes correctos. Al recopilar toda la información adecuada, se puede lograr que los compuestos sean rentables y adecuados para su propósito.