Introducción a los auxiliares de procesamiento de polímeros (PPA) y a los masterbatches
1. Introducción a los auxiliares de procesamiento de polímeros (PPA) y a los masterbatches
Los aditivos para el procesamiento de polímeros (PPA, por sus siglas en inglés) son aditivos a base de fluoropolímeros ampliamente utilizados en los procesos de extrusión de diversas resinas. Ya sea en la producción de películas sopladas, filamentos extruidos, láminas, placas, tuberías, perfiles, alambres y cables, o películas de BOPP y CPP, los PPA ofrecen un rendimiento excepcional.
Además, es compatible con materias primas de resina como Polietileno (incluidos LLDPE, HDPE, etc.), etileno-acetato de vinilo (EVA), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), poliestireno (PS), nailon (PA), poliéster (PET) y polietileno reticulado (PEX).
En cuanto a la dosificación, los niveles de PPA se controlan normalmente entre 150 y 1500 ppm (en peso), sin exceder un máximo de 2000 ppm. Para garantizar una dispersión uniforme y una eficacia total, se recomienda utilizar un concentrado maestro que contenga entre un 2 % y un 3 % de PPA.
2. Principio de funcionamiento de PPA
En las prácticas industriales actuales en Europa y América, los aditivos de procesamiento que contienen fluoropolímeros se utilizan ampliamente para mejorar el rendimiento de los polímeros. Cuando estos aditivos de fluoropolímero se mezclan con el material fundido en una extrusora, la tensión superficial provoca que migren hacia la superficie del material fundido y se adhieran a las superficies metálicas de la extrusora, formando una película lubricante (véase la figura 1).
Cabe destacar que esta película lubricante es dinámica: se elimina continuamente a la vez que se repone. Para garantizar la formación continua de esta película lubricante en la superficie metálica del cabezal de la extrusora, debe mantenerse un nivel mínimo de aditivo.
- Tolva
- Extrusora
- Flujo de polímeros
- Migración de PPA
- Muro de muerte
Los aditivos de fluoropolímero migran a la superficie fundida debido a la tensión superficial y se adhieren a la pared metálica para formar una película lubricante dinámica. Esto reduce la presión, el par y la viscosidad aparente, a la vez que mejora la calidad de la superficie y la uniformidad de la fusión.
3. Aplicaciones y efectos del PPA en el procesamiento de plásticos
3.1 Mejora del rendimiento del procesamiento por extrusión de plástico
El PPA reduce o elimina eficazmente la acumulación de residuos en la matriz, disminuyendo el tiempo de inactividad por mantenimiento, y es adecuado para procesar diversos plásticos como PE, PP, PEX, PA, PS y PET. Además, reduce la presión de extrusión, lo que permite utilizar aberturas más estrechas en la matriz y temperaturas de operación más bajas, ahorrando así energía. Adicionalmente, el PPA contribuye a mejorar la estabilidad térmica de las resinas.
Izquierda: Sin PPA (Rendimiento estándar) | Derecha: Con PPA (Mayor claridad/eficiencia)
La figura 4 muestra el papel fundamental del PPA en la producción de películas de diferentes colores, lo que permite transiciones rápidas sin necesidad de una limpieza prolongada del equipo.
3.2 Papel del PPA en la mejora de la calidad del producto extruido
El PPA reduce eficazmente la formación de gel y garantiza una excelente uniformidad del producto, mejorando significativamente la calidad, especialmente en el procesamiento de PE, PP, PEX y masterbatches de color. Además, elimina la fractura por fusión y los defectos superficiales resultantes, como la piel de tiburón, aumentando así la resistencia al impacto y el brillo superficial de los productos (véase la Figura 5). También mantiene un espesor uniforme del producto, lo cual es muy beneficioso para el procesamiento de películas de coextrusión multicapa. Asimismo, el PPA destaca en la dispersión de pigmentos, actuando como un dispersante eficaz que garantiza colores más brillantes y uniformes, y velocidades de cambio de color significativamente más rápidas.
Izquierda: Con PPA (superficie lisa) | Derecha: Sin PPA (presencia de fractura por fusión/piel de tiburón)
3.3 Papel de la PPA en la ampliación de la selección de materias primas
La aplicación de PPA facilita el procesamiento de polímeros con índices de fluidez bajos (p. ej., MI
3.4 Mejora del rendimiento
El PPA puede aumentar el rendimiento de la extrusión, mostrando efectos significativos al procesar polímeros como PE, PP, PEX, PA y PS.
3.5 Cumplimiento normativo
PPA cumple con la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) cumple con los estándares para materiales de poliolefina en aplicaciones de contacto con alimentos y ha pasado la certificación de la FDA. También cumple con los Especificaciones WRAS de EE. UU. Para su uso en agua potable, garantizando la seguridad en el sector del agua potable.
4. Las técnicas de procesamiento aplicables incluyen:
- Proceso de película soplada
- Producción cinematográfica de reparto
- Moldeo por soplado hueco
- Extrusión de tuberías/tubos
- Extracción de fibras
- Extrusión de alambres y cables
- Extrusión de perfiles
4.1 Notas sobre los métodos de adición de PPA:
- Asegúrese de que las partículas de PPA estén dispersas uniformemente en el polímero fundido; el tamaño de las partículas debe controlarse para que no supere las 2 micras.
- Normalmente, se utilizan equipos especializados y fórmulas de producto específicas para preparar el PPA en un concentrado maestro del 2-3%, con el fin de facilitar una dispersión uniforme.
- Al mezclar resinas de bajo índice de miscibilidad (MI) con el concentrado maestro de PPA, disminuya gradualmente la concentración de PPA a partir de 1000 ppm para determinar el contenido óptimo.
- Para mantener el equilibrio dinámico del recubrimiento lubricante de PPA en la pared del molde, el contenido de PPA en la resina procesada debe mantenerse por encima de un límite mínimo.
- Se requiere paciencia durante el "tiempo de migración" al recubrir el molde; este tiempo se ve influenciado por la concentración de PPA, el caudal del material, el estado del equipo y la reología de la resina.
- La línea de producción debe limpiarse a fondo antes de realizar las pruebas con PPA para garantizar que no haya acumulación de polímeros ni contaminantes que interfieran con los resultados.
4.2 Aplicaciones específicas del modelo:
| Guía de selección de PPA de Fluoron | ||
| Aplicaciones | Poliolefinas/Procesos aplicables | Calificaciones recomendadas |
| Extrusión de película soplada | LLDPE sin agentes antibloqueo ni deslizantes | Todos los grados |
| LLDPE con agentes antibloqueo y deslizantes | PPA300, PPA600, PPA700 | |
| LLDPE con HALS | PPA300, PPA600, PPA700, PPA900 | |
| HDPE con TiO2 o negro de humo, pigmentos | PPA900-1, PPA900-3 | |
| Reparto de la película | LLDPE transparente | PPA900-1 |
| LLDPE con alto contenido inorgánico | PPA900-1, PPA900-3 | |
| rafia PP, cintas | PPA900-1, PPA900-3 | |
| BOPP | PPA900-1 | |
| Extrusión de película multicapa | Debido a las diferentes espesores de capa y a la variedad de poliolefinas utilizadas, que presentan distintas reologías, puede producirse inestabilidad interfacial. Se ofrece asistencia técnica para determinar las capas de la película que requieren la adición de PPA. | |
| Extrusión de tuberías | tuberías de alta presión | PPA900-1, PPA900-3 |
| Tuberías de polietileno reticulado | PPA300, PPA600, PPA700 | |
| Tubos corrugados | PPA900-1, PPA900-3 | |
| Extrusión de láminas | - | PPA900-1, PPA900-3 |
| Extrusión de alambres y cables | - | PPA900-1, PPA900-3 |
| Césped artificial de LDPE, HDPE y PP | - | PPA900-1, PPA900-3 |
| La información proporcionada anteriormente es solo de referencia. Los clientes pueden elegir un PPA específico y determinar la concentración de acuerdo con las condiciones de procesamiento y los productos. | ||
5. Aplicación de PPA en la extrusión de tuberías
- Mejora la calidad de la superficie de las tuberías (véase la figura 6).
- Reduce la viscosidad aparente, la fuerza de corte y la presión de extrusión (véanse las figuras 7 y 8).
- Aumenta el rendimiento: En condiciones de presión idénticas, el PPA aumenta la producción, logrando ahorros de energía (véanse las figuras 9 y 10).
- Reduce/elimina la acumulación de material en el molde y la fractura por fusión.
- Garantiza que se mantengan las propiedades físicas y mecánicas (confirmado mediante las pruebas ASTM D2837 de 1000 horas e ISO TR-9080 de 10 000 horas).
Eje Y: Presión (Bar) | Eje X: Tiempo (Min)
Material 1: Sin PPA | Material 2: 300 ppm de PPA (Caída de presión del 6 %) | Material 3: 600 ppm de PPA (Caída de presión del 13 %)
6. Ventajas de la PPA en el procesamiento de PP
El uso de PPA en el procesamiento de PP elimina la acumulación de material en la matriz y garantiza películas de alta calidad con espesor uniforme. Permite temperaturas de procesamiento más bajas y aumenta la eficiencia de la extrusión de tuberías. En la producción de fibra, acorta el tiempo de cambio de color, mantiene la estructura de la fibra y permite obtener filamentos más finos al reducir la hinchazón de la matriz.
Reducción de la acumulación de tinte y geles
La acumulación de material en la salida del molde (efecto goteo) degrada las propiedades ópticas y mecánicas. El PPA evita el estancamiento del material en la boca del molde. Además, el PPA reduce la formación de geles debido a defectos en el equipo ("puntos muertos") o degradación térmica, al mantener un equilibrio dinámico en la pared del molde y prevenir el estancamiento que conduce a la reticulación y la formación de geles oxidativos.
Cómo gestionar las interferencias de otros aditivos
Otros aditivos pueden interferir con el PPA mediante raspado, adsorción o compitiendo por la pared del molde.
- Estabilizadores: Los estabilizadores de luz de amina impedida (HALS, por sus siglas en inglés), como Chimassorb® 944, muestran una alta interferencia, especialmente a altas temperaturas.
- Sales ácidas: Los anticorrosivos como la hidrotalcita (HT) o el estearato de calcio (CaSt) pueden interferir con la adsorción en la pared del molde.
- Agentes antibloqueantes: Las sílices sintéticas y el talco pueden adsorber PPA debido a su gran superficie.
- TiO2: El TiO2 sin recubrimiento presenta una mayor interferencia debido a la adsorción y la abrasión en comparación con las variedades recubiertas.
Métodos para reducir las interferencias: Aumente la dosis de PPA, reduzca las temperaturas de procesamiento o utilice aditivos de baja interferencia.
Producto recomendado: FLUORON PPA de Chenguang FSE. Aumenta la eficiencia de la producción, elimina la fractura por fusión y mejora la calidad de la película.