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7/22/2019 Aditivos lubricantes
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LUBRICANTESLos termoplsticos fundidos generalmente tienen
viscosidades muy altas y para procesarlos es necesario
aadirle lubricantes con varios propsitos.
Lograr altas velocidades de produccin con el menor desgaste posible en lasmquinas y el menor gasto de energa.
Minimizar la degradacin del material.
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Adems de estas funciones, algunoslubricantes tambin actan comodesmoldantes o como agentes deantibloqueo
a) LUBRICANTES INTERNOS:
Reducen la friccin entre las molculas de los polmeros y para
realizar esta funcin, deben ser muy compatibles con el polmero.
b) LUBRICANTES EXTERNOS:
Reducen la friccin entre los grnulos (pelets) tambin entre ellos y
las partes del equipo. Adems, reducen la friccin entre el material
fundido y las partes de las mquinas.
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Los lubricantes se clasifican en:
1.- Hidrocarburos: aceite mineral, parafinas,
polietilenos de bajo peso molecular.
2.- Carboxilatos y cidos carboxlicos: estearatosmetlicos y algunos ricinoleatos.
3.- Esteres: ceras naturales, monoglicridos ytriglicridos.
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APLICACIONES
El PVC es uno de los polmeros ms utilizados enel mundo y un gran porcentaje del consumo delubricantes se emplea en esta resina, la cual nopuede procesarse sin lubricantes,
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Los estabilizadores de estao tienden a pegarse a lassuperficies metlicas en los equipos de procesamiento, por
tanto esta formulacin requiere de lubricantes externos junto
con lubricantes internos.
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TABLA 5.1.1
APLICACIONES EN PVC (phr)
Perfil de ventanas Ca/ Zn Pb Sn
Estearato de Ca.
Cera montnica
Cera de PE oxidado
Cera de poliolefina
Parafina
Esteres/ ac. grasos
0.3
0.1
0.2
0.4
0.3
0.1
1.0
0.3
0.6
0.6
0.5
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FIG 5.1.2.- ESTEARATOSMETLICOS EN HDPE
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TABLA 5.1.2.
APLICACIONES Y EFECTOS DE LUBRICANTES.
POLIMERO MEJORA DE
PROCESO
DESMOLDANTE
Estirenicos
PP
PET/ PBT
POM
PC
PA
Cera montnicaCera de PE oxidado
Esteres de cerasCera de poliol
Cera montnica
Cera de copolimeroEsteres de poliol
Cera montnica
Esteres de Ceras
Esteres de poliol
Cera montnicaCera tipo amida
Esteres de Ceras
Esteres de poliol
Cera montnicaEsteres de Ceras
Cera montnica
Cera tipo amidaEsteres de Ceras
Esteres de poliolCera de copolimero
Cera tipo amida.Cera montnica
Cera de PEEsteres de poliol
Cera montnica
Ceras tipo amidaJabones metlicos
.
Cera montnica
Cera de PE
Esteres de Ceras
Cera montnicaCera tipo amida
Cera de PE oxidado
Esteres de poliol
Cera montnicaCera de PE
Cera de PE oxidado
Cera montnica
Cera de copolimeroJabones metlicos
Esteres de CerasEsteres de poliol
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5.2.- AYUDAS DE PROCESO
5.2.1.- Introduccin
De una manera muy especfica, se considera ayudas de proceso a el compuesto que
agregado a una matriz polimrica acelera el proceso de fusin, mejora las propiedades
reolgicas y mecnicas y favorece una mejor homogenizacin en el procesado.
Debido a las caractersticas morfolgicas del PVC, es la resina ms comn que requiere las
ayudas de proceso, y se orienta hacia esta resina la discusin del mecanismo de accin de
estos aditivos.
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Las ayudas de proceso usadas en PVC pueden actuar de dos maneras:
1).- Acelerando y controlando el proceso de fusin.
2).- Modificando las propiedades reolgicas del PVC.
5.2.3.- Clases qumicas
La primera ayuda de proceso introducida en el mercado desde hace 40 aosfu el copolmero de acrilato y metilmetacrilato, hoy este producto sigue en ellugar de privilegio, aunque se emplean otros tipos de ayudas de proceso quevan desde copolmeros acrlicos de bajo y mediano peso molecular hasta losde metilmetacrilato-estireno polialquilcarbonatos y polineopentiltereftalato.
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a).- Ayudas de proceso de bajo peso molecular
Las caractersticas que poseen son las siguientes:
- Imparten una excelente accin al fundir
- Reduce la viscosidad del fundido del PVC
- Hinchamiento moderado a la salida del dado
- Mejoran las propiedades termoelsticas
Son usadas generalmente para mejorar y acelerar el fundido.
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Los copolimeros acrilicos de bajo peso molecular contienen estireno que
provocan una menor solubilidad en PVC. Por tanto, ellos tienen una
tendencia a migrar a la superficie y crear una microcapa entre el metal y el
polimero. Estos productos actuan como LUBRICANTES EXTERNOS.
Los beneficios son:
Propiedades antiadherentes
Reduccin de impurezas por degradacin
Propiedades desmoldantes
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Disminuye la adherencia con el
metal
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Agentes desmoldantes
En general se obtiene un efecto desmoldante, asi como disminuye la
adherencia en dados y rodillos, sin la desventajas de deposito de
aditivos en partes metalicas, lo cual es comn en lubricantes externos.
El Plastistrength 700 tiene un peso molecular mas alto que 710 : por
tanto el material fundido tiene mas resistencia y elasticidad. Sin
embargo el grado 710 tiene mejor eficiencia antiadherente.
El Plastistrength L1000 es un lubricante acrilico y tiene una buena
compatibilidad con el PVC y muy buen efecto desmoldante a altas
temperaturas. Tambin se utiliza en moldeo por soplado y calandrado
de PVC.
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Ayudas de proceso
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Relacin Tiempo -temperatura
PVC con aditivos
L 1000 es Plastistrength de ATOFINA
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b).- Ayudas de proceso de alto peso molecular
Son generados solamente en procesos de polimerizacin por emulsin con un
peso molecular promedio (Mw) entre 1.3 x 106
y 2.5 x 106
gr/mol e imparteexcelentes propiedades como:
- Buena accin de fusin
- Mejoran la resistencia del polmero fundido
- Mejoran las propiedades superficiales
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Otras aplicaciones
El uso de las ayudas de proceso es particularmente recomendada para PVC de
pesos moleculares grandes y medios. La incorporacin de estos aditivos se realiza
al hacer las mezclas secas. Las concentraciones empleadas son usualmente
limitadas por el costo, pero varan normalmente de 0.5 a 3% dependiendo del tipo
de proceso de fabricacin.
Los procesos donde se usan estos aditivos son los siguientes:
- Extrusin- Moldeo por inyeccin
- Calandreado- Moldeo - soplado- Termoformado
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La funcin ms importante de las ayudas de proceso en el PVC es mejorar
las propiedades reolgicas tales como homogenizacin, elasticidad y
fuerza del PVC fundido, despus del proceso de fusin y durante el
procesado.
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Agentes nucleantes
El control de la cristalizacin de los polmeros en los procesosde transformacin es importante para obtener productos conlas propiedades deseadas.
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1.- En la produccin de productos transparentes, lo queconviene es reducir el grado de cristalinidad y el tamao de loscristales. Esto se consigue usando agentes de nucleacin yenfriando rpidamente el polmero.
2.- En el moldeo por inyeccin, conviene que la cristalizacinsea uniforme y a eso contribuye los agentes de nucleacin. Laspiezas van a tener mejores propiedades mecnicas.
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Cristalizacin de Polmeros
Los polmeros cristalizan bajo las siguientes condiciones:
La estructura molecular del polmero deber permitir el
ordenamiento cristalino
Un ncleo deber estar presente para iniciar la cristalizacin
Tabla 1. Parmetros caractersticos de cristalizacin de varios polmeros.
Polmero cc(max) umax Tm
(mm/s) (C)
Polietileno de alta densidad 0.80 33 141
Poliamida 66 0.70 20 267
Poliamida 6 0.35 3.3 229
Polipropileno isotctico 0.63 3.3x10-1 183
Polietilen tereftalato 0.50 1.2x10-1 270
Poliestireno isotctico 0.32 4.2x10-3 240
Policarbonato 0.25 1.7x10-4 267
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Los ncleos de cristalizacin pueden ocurrir:
a).- Producidos espontneamente (Nucleacin homognea)
b).- Impurezas slidas presentes en la resina.
c).- Cristales de polmero que no se fundieron en elprocesado
d).- Partculas formadas por degradacin del polmeroe).- Agentes de nucleacin.
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Los polietilenos lineales son los de cristalizacin ms rpida. Laspoliamidas, los polisteres y el polipropileno son de velocidadmedia y por eso responden muy bien a los agentes denucleacin.
9.2.- Condiciones de cristalizacin
Si se tiene al polmero fundido, el enfriamiento lento justo abajode la temperatura de fusin Tf, promueve el crecimiento rpidode cristales grandes y bien formados, porque las molculaspolimricas en esas condiciones tienen la movilidad que serequiere para acomodarse en los cristales.
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Si la temperatura del fundido se reduce sbitamente paraaproximarse a la de transicin vtrea, se formar rpidamente ungran nmero de ncleos de cristalizacin y como consecuencia,muchos cristales pequeos. Si el tamao de esos cristales esmenor que la longitud de onda de la luz visible, el material va a sertransparente, a pesar de que en l hay cristales.
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Efecto del Agente de Nucleacin
Formacin de ms ncleos,
Esferulitas ms pequeas,
Reduccin en el tiempo de ciclo, reduciendo costos,
Estructuras de granos ms finos, lo cual impacta en las propiedades
mecnicas tales como: estabilidad dimensional, resistencia a laflexin, transparencia, etc.
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Estos agentes de nucleacin frecuentemente son polvosinorgnicos cristalinos de granulometra muy fina: talco caolnslice.
Tambin pueden ser compuestos orgnicos, entre ellos variassales de cidos mono o policarboxlicos y algunos pigmentos
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EFECTO DE CRISTALINIDAD SOBRE LAS PROPIEDADES DE LASPIEZAS
La densidad aumenta con la cristalinidad:
Cristalinidad DensidadPolipropileno 70% 0.896 g/cm3
95% 0.903
La resistencia tensil en el punto de cedencia (RTPC) es la fuerza quese requiere para hacer que el polmero comience a fluir.
PolipropilenoCristalinidad RTPC (PSI)
70% 4,00095 6,100
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PolipropilenoCristalinidad % Resistencia al impacto IZOD
Pie/Libra/Pulgada70 2.895 0.9
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Efecto del Agente de Nucleacin
Sin Nucleante
Con Nucleante
Polmero
Fundido
Inicio de la
Cristalizacin
Parcialmente
Cristalizado
Completamente
Cristalizado
Agente de
Nucleacin
No hay
Cristalizacin
Parcialmente
Cristalizado
Completamente
Cristalizado
Enfriamiento
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Deformacin de las piezas
Las piezas se tuercen mas a mayor cristalinidad. La temperaturadel plstico no es uniforme en el molde y por eso, la cristalizacin
tampoco. Se crean tensiones internas y al enfriarse la contraccinno es uniforme y la pieza se tuerce.
Adems, como las regiones cristalinas tienen mayor densidad quelas amorfas, la contraccin no es desigual y las piezas se
deforman.
Otro factor que contribuye a la distorsin de las piezas es laorientacin que se induce en las molculas durante el procesado,porque al cristalizar, los cristales van a quedar orientados y
entonces la contraccin va ser anisotrpica y la pieza se va adeformar.
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Clasificacin de los A. N.
En la prctica son usadas concentraciones por abajo del 0.5%.Concentraciones mayores a estas no producirn mejoras en el efecto denucleacin.
Los agentes nucleantes son incorporados como polvo o mezclas depolvos, como suspensiones o soluciones, o en forma de masterbatch.
Aditivos
InorgnicosCompuestos Orgnicos Polmeros
Talco Slica
Caoln
Sales de cidos mono opolicarboxlicos
Ciertos pigmentos
Copolmeros de
etileno/ester acrlico
Los A.N. pueden ser clasificados como sigue:
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Modulo de flexin
El modulo de flexin del PP se ve afectado mediante laadicin de agentes de nucleacin..Mdulo de Flexin: ASTM D790
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Resistencia al Impacto
El incremento en la dureza debido a la adicin de agentes nucleantes es
acompaado por un ligero descenso en la resistencia al impacto. Los
datos de Impacto Gardner en un copolmeros de medio impacto se
muestra a 23C y -30C en la figura.
f i j
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Temperatura de Deflexin bajoCarga (HDT)
Agentes hipernucleantes incrementan la temperatura de deflexin
bajo carga (HDT) en aproximadamente un 20 - 25% sobre un PP
no nucleado y permiten una mejora significativa en la resistencia a
la distorsin a altas temperaturas: ASTM D648.
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Retardantes de Flama
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Retardantes de flama
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Por qu usar retardantes de flama?
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Clasificacin
3 categoras:
Los que se queman y son consumidos por el fuego.
Los autoextinguibles
Los incombustibles.
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Prueba en laboratorio
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CLASE UL 94
Los materiales se clasifican en tres categoras:
V- 0
v -1
v - 2
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Prueba de flamabilidad
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Retardantes de Flama
Los principales retardantes de flama son:
Compuestos bromados
Fosfatos
Hidrxidos
Borato de Zinc y de Bario
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Indice de oxgeno
Polmero ndice de oxgenoPolioximetileno 15
Polipropileno 17.4
Polietileno 17.4
ABS 17.75
Poliestireno 18
Policarbonato 22-24
PVC rgido 40
Teflon 95
TABLA 3.1R d d fl
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Retardantes de flama ms comunes
Resina Retardante de flama %
ABS
Nylon
PP
PE
Octabromo diphenyloxide
Tetrabromobisphenol A
Dechlorane plus
Tetrabromobisphenol A
Decabromodiphenyloxide
18-22
18-22
18
6-15
21
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Nivel de aditivos
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Rellenos y reforzantes
Carbonato de Calcio Esferas de Vidrio
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1. Incremento en el modulo deflexin
Efectos sobre la resina
Depende de la naturaleza de la partcula derelleno o carga y la concentracin utilizada.
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2.- Incremento en la estabilidad
dimensional y reduccin de fluencia
La presencia de la fase mineral rigida
dispersa en la fase polimerica actua
como una microestructura y reduce elencogimiento y la fluencia.
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3.- Incremento en el punto de deflexinpor calor.
La presencia de un material rigido enla resina origina una mayor
temperatura de deflexin.
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4.- Incremento en las propiedades electricas.
Los rellenos minerales como el caolincalcinado se utilizan en compuestos aislantesdebido a su bajo contenido de humedad y
buenas propiedades electricas
5.- Mejoran el proceso
6.- Incremento en el volumen de resina.
6 2 R f
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6.2.- Reforzantes
Se denomina reforzamiento al incremento en el mduloy la resistencia que se obtiene cuando una segundafase, de mayor rigidez que el polmero base, se dispersaen la matriz del polmero. Se combinan sistemasdiferentes para obtener propiedades promedio entre lasdos fases.
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AGENTES DE ACOPLAMIENTO
Al aadir rellenos o fibras reforzantes a los polmeros, se
presentan problemas de incompatibilidad. Los polmeros son
materiales orgnicos y muchos rellenos son inorgnicos:
7 2 D i i
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7.2- Descripcin
Los agentes de acoplamiento son sustancias que sirvencomo un puente molecular entre una carga (relleno o refuerzo) yun material polimrico; dicho puente mejora la adhesin a travsde la interfase del sistema polmero-carga y en consecuencia seobtiene, por lo general, un mejoramiento en la resistenciamecnica, as como en la resistencia qumica del materialcompuesto.
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Mecanismos de accin
El propsito de los promotores de adhesin es actuar en elinterface para aumentar la adherencia entre dos substratos a travsde la reduccin de la tensin de interfase.
Los agentes mas utilizados son:
SILANOS
TITANATOS
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PP con 30 % de fibra de vidrio
Agentes de acoplamiento
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Agentes compatibilizantes
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Agentes compatibilizantes
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Agentes compatibilizantes
A t d l i t PP
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Agentes de acoplamiento para PP
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Agentes espumantes
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El principal criterio en la seleccin de un agente espumante para un material plsticoen particular es la temperatura de descomposicin del agente, otros criterios que se
deben tener en cuenta son:
- El gas espumante debe liberarse dentro de un rango de temperatura especfico nomuy grande, relacionado con la temperatura de procesamiento del plstico.
- La velocidad de liberacin de los gases debe ser controlable pero rpida.
- El espumante no debe descomponerse espontneamente.
- El gas generado debe ser preferentemente nitrgeno y no estar constituido porcomponentes explosivos.
- Los espumantes deben incorporarse y dispersarse fcilmente en el plstico y nodeben ser peligrosos para la salud ni ellos ni sus productos de descomposicin.
8.2.- Clases qumicas
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8.2. Clases qumicas
Los agentes espumantes se pueden clasificar en:
- Agentes espumantes fsicos
- Agentes espumantes qumicos
1.- Azo compuestos- Azodicarbonamida
- Azodicarbonamida modificada
2.- Derivados de Hidrazina- 4,4oxibis(benzenosulfohidrazina)
- Difenilsulfon-3, 3-disulfohidrazina
- Difenilene oxide-4,4-disulfohidrazina
- Trihidrazinotriazina
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8.4.- Concentraciones utilizadas
0.1 % Elimina huecos en moldeado por inyeccin.0.2 - 0.8 % Para producir estructuras espumadas moldeadas por
inyeccin.
0.3 % Perfiles extrudos.
5 - 15 % Productos espumados moldeados por compresin.
1 - 15 % Plastisoles de vinil espumado.
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Descripcin qumica Rango dedescomposicin
en aire (C)
Produccin de
gas (ml/g)
Usos principales
Azodicarbonamida
205 - 215 220 PVC, PE, PP,PS,ABS, PA
Azodicarbonamida
modificada155 a 220 150 a 220 PVC, PE, PP,
EVA, PS, ABS4, 4Oxybis(ben-
zeno-sulfohidrazina150 a 160 125 PE, PVC, EVA
Difenilsulfon-3-3-
disulfohidrazina
155 110 PVC, PE, EVA
Difenylene oxide-
4,4-
disulfohidrazina
175 a 180 120 PE, PVC, EVA
Trihidrazinotriazina 275 225 ABS, PE, PP, PA
Toluensulfonil
semicarbazida
228 a 235 140 ABS, PE, PP, PA,
PS
5- Feniltetrazo 240 a 250 190 ABS, PPO, PC PA,PBTP
Anhdrido Isatico 210 a 225 115 PS, ABS, PA
PPO,PBTP, PC
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AGENTES ANTIMICROBIANOS
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://lifeboat.com/images/bacteria.jpg&imgrefurl=http://lifeboat.com/ex/screw.sustainability&h=441&w=560&sz=67&hl=es&start=4&tbnid=6repzbuF4HcZiM:&tbnh=105&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3DBACTERIA%26gbv%3D2%26hl%3Deshttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://library.thinkquest.org/10551/web2Esp/germs.gif&imgrefurl=http://library.thinkquest.org/10551/web2Esp/biotech2.htm&h=411&w=232&sz=19&hl=es&start=3&um=1&tbnid=3n_7osGOKyLOcM:&tbnh=125&tbnw=71&prev=/images%3Fq%3Dmicroorganismos%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DG7/22/2019 Aditivos lubricantes
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TIPOS DE
MICROORGANISMOS Microorganismos que generan problemas en lasaplicaciones de polmeros:
AlgasHongos
Bacterias
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.telefonica.net/web2/apape/images/Hongos.jpg&imgrefurl=http://www.mexicowarez.com/foro/index.php%3Ftopic%3D10008.40&h=648&w=864&sz=44&hl=es&start=3&tbnid=NS1vij0rPtNYXM:&tbnh=109&tbnw=145&prev=/images%3Fq%3DHONGOS%26gbv%3D2%26hl%3Deshttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/18/ecologia/20070418klpcnaecl_179.Ies.SCO.jpg&imgrefurl=http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/fotos-alga-fotosintetico.html%3Fx1%3D20070418klpcnaecl_179.Ies%26x%3D20070418klpcnaecl_53.Kes&h=509&w=555&sz=306&hl=es&start=31&tbnid=4X4tsLgJ71uanM:&tbnh=122&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3DALGA%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Des%26sa%3DNhttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://lifeboat.com/images/bacteria.jpg&imgrefurl=http://lifeboat.com/ex/screw.sustainability&h=441&w=560&sz=67&hl=es&start=4&tbnid=6repzbuF4HcZiM:&tbnh=105&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3DBACTERIA%26gbv%3D2%26hl%3Des7/22/2019 Aditivos lubricantes
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PROTECCIN CONTRA LA ACTIVIDAD DELOS HONGOS
Complejos
Daos duraderos
Factores que contribuyen al crecimiento de moho TRICLOSAN
PLATA
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ANTIMICROBIANOS
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InyeccinTermoformado
Soplado
Bajo Costo
Procesabilidad
Alta Rigidez
Baja Densidad
PP
PolmeroSemicristalino
Opaco
PP Clarificado
Medicina
Empaque
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Desired Property PET PS PVCHDP
EPC Glass
Transparencia y brillantez O o o ++ o o
Costo/Unidad Volumen ++ + + o ++ +
Capacidad llenado en caliente ++ ++ ++ ++ o o
Barrera Humedad/Vapor + ++ + o ++ -
Densidad Menor ++ + ++ o ++ ++
Propiedades de Transferencia
Olor/Tacto + o + + o -
Resistencia al Impacto + ++ - - - ++
Flexibilidad O ++ o o o ++
Rigidez - - - + - -
Resistencia umica + + ++ o o o
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1ra Generacin
1,2,3,4 - dibencilideno sorbitol
Tm = 230CPP Aleatorio
2da Generacin
MDBS1,2,3,4 - di-para-metilbencilideno sorbitol
3ra Generacin
DMDBS
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MONOCLINICO HEXAGONAL TRICLINICO
Accin del Clarificante
- Crea una retcula de nucleacin uniforme
- El tamao de las esferulitas se reduce
- Esferulitas de tamao menor a la longitud de onda de la luz,no la refractan.
7/22/2019 Aditivos lubricantes
75/78
PPCLARIFICADO
CristalizacinInicio de laPolmero
PPNUCLEADO
PP
NORMAL
CristalizacinFundido Completa
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Temperatura de cristalizacin
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Nebulosidad
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