Edición No. 71/08

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

a transparencia final del polipropileno depende principalmente de la estructura semicristalina que forme el polímero luego de su procesamiento. Los cristales dispersan la luz dándole la apariencia opaca o nubosa a los productos. Por lo general se cumple que a mayor cristalinidad menor transparencia.

Esta estructura semicristalina del PP, es muy compleja y depende en gran medida de la naturaleza química del polímero. Propiedades como grado de isotacticidad, contenido de comonómero y uso de aditivos clarificantes, son aspectos primordiales en los que PROPILCO concentra su atención para ofrecer a los clientes resinas con alto nivel de transparencia.

Aunque el polímero es sin duda factor primordial para lograr artículos con alto nivel de transparencia, no debemos dejar de lado otros factores en el proceso de transformación que inciden notoriamente en las propiedades ópticas de los artículos fabricados en PP.En la presente edición queremos hacer énfasis en algunos de los factores relacionados con el proceso de transformación, que nuestros clientes deben considerar para optimizar la transparencia de los productos fabricados en polipropileno.

Para medir las propiedades ópticas de los artículos moldeados con polipropileno, usualmente se emplea el valor de opacidad (Haze, término en ingles) establecido de acuerdo a la Norma ASTM D1003 y de brillo con la norma: ASTM D2457.La opacidad es definida comúnmente como la porción de luz visible que es dispersada en ángulos más amplios de 2.5° y es una medida de la turbiedad de la pieza.

Por su parte, el brillo es la capacidad que tiene el material para reflejar la luz dirigida hacia su superficie. Normalmente, se debe elegir el ángulo de medición de acuerdo a:

El uso de aditivos clarificantes no solo mejora las propiedades ópticas del polímero, sino también las propiedades mecánicas, estabilidad di-mensional, temperatura de cristalización etc.

Para mejorar la transparencia del polipropileno desde el punto de vista del diseño de la resina, usualmente se incorpora un comonómero en forma aleatoria (copolímero random) durante el proceso de polimerización para reducir la regularidad estructural en la cadena hidrocarbonada y/o se adiciona aditivos clarificantes los cuales modifican la forma como el polipropileno cristaliza desde el estado fundido.

Es por ello que los copolímeros random con aditivos clarificantes tales como el 02R01CA, 02R01CA-1, 03R45C; 10R10C, 60R45CD, entre otros, son los materiales más recomendados en aquellas

aplicaciones que necesitan buena transparencia y brillo.

o2.5

o2.5

Es el porcentaje de luz que, al pasar a través de la muestra, se desvía de la luz incidente más de

o2.5

Este efecto describe qué tan bien se pueden ver los detalles a través de la muestra. Se determina midiendo la cantidad de luz dentro de un ángulo

omenor a 2.5

20° superficies de alto brillo.

60° superficies de brillo medio

85° superficies mate

Propilco 2

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 3

Los moldes son parte fundamental en el proceso y en términos de propiedades ópticas, desempeñan un importante papel. Vale la pena destacar tres aspectos claves: materiales de construcción, venteos y acabado superficial.

Para la construcción de moldes de inyección de polipropileno, no se requieren materiales de construcción especiales dado que la resina no es corrosiva. Se emplean aceros endurecidos para la cavidad y los insertos. En procesos con ciclos rápidos en las cavidades, se puede emplear materiales como aleaciones de cobre (berilio-cobre), para mejorar la transferencia de calor. Sin embargo, no se recomienda el uso de esta aleación en partes del molde que estén en contacto directo y permanente con el polipropileno (corredores, válvulas) porque las aleaciones de cobre pueden inducir la degradación del polímero evidenciada en decoloración del material.

Los moldes prototipo se construyen en materiales como aluminio, aleaciones de zinc y recubrimientos de níquel.

Los venteos son aberturas muy pequeñas (0.001” - 0.005”) en la cavidad del molde, que normalmente se ubican en pines eyectores, en líneas de partición o mediante materiales porosos en la superficie de la cavidad. Los venteos permiten que salga el aire y los gases resultantes durante la inyección de la resina en la cavidad, esto ayuda enormemente en el proceso de llenado reduciendo la resistencia al flujo del material fundido.

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 4

Los venteos permiten trabajar con menor presión de inyección y menor presión de cierre para mantener unidas las mitades del molde. Algunos de los problemas asociados a un venteo deficiente son: marcas de quemaduras, llenado incompleto del molde, líneas de unión débiles, burbujas internas, alta concentración de esfuerzos, mayor tiempo de ciclo y problemas de adhesión.

Los venteos deben localizarse al final del llenado y en áreas donde pueden presentarse líneas de unión de frentes de flujo y deben ser descargados a la atmósfera. Para ayudar al venteo en áreas difíciles se pueden emplear pines de expulsión. Los venteos deben estar presentes en todos los moldes y deben inspeccionarse periódicamente para asegurar que no se encuentran tapados.

Luego de maquinar la cavidad y los insertos centrales del molde, los componentes normalmente requieren un acabado final o pulido. Como el polímero copiara la superficie de la cavidad del molde, es de gran importancia especificar el acabado correcto para la superficie de la pieza. Los procesos de acabado pueden describirse como una operación que imparte superficies cada vez más finas.

Además de obtener el efecto superficial deseado en la pieza, el acabado del molde facilita la expulsión del producto o prepara el molde para otra operación como etching (grabado) o plating (enchapado). Otro propósito del pulido, es remover las capas más débiles de metal de la superficie que se debilitan por esfuerzos inducidos durante el maquinado.

El pulido de los moldes requiere de personal capacitado con herramientas y equipos especiales. La dirección de pulido es importante si se hace en la

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 5

Kit de comparación (S.P.I)

dirección de expulsión de la pieza, puesto que puede eliminar proble-

mas durante el desmoldeo.

Existen cuatro acabados estándar de la SPI (Society of Plastic Industry):

diamante, papel, piedra y blast (rugoso). Cada uno le da a la

superficie del molde una apariencia diferente, d e s d e u n a c a b a d o brillante tipo espejo (A-1) hasta uno muy áspero, con textura arenosa (blasting con esferas de

vidrio o con óxido de aluminio). Cada uno de los

cuatro acabados tiene 3 niveles y para conocer el nivel

de pulido y establecer rugosidad de la superficie, en la industria se

utilizan kits de comparación de la SPI con discos de acero pulidos a diferentes niveles.

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 6

El acabado diamante A-1 es el más perfecto disponible, tiene la menor rugosidad y no presenta crestas ni valles. Un acabado tipo papel en acero puede variar en rugosidad entre 2 y 4 Ra (Rougness average), mientras un A-1 diamante es suave y liso con Ra menor o igual a 1. Sin embargo, varios plásticos tienden a adherirse en los moldes con acabado tipo espejo, haciendo que esa suavidad sea inadecuada o perjudicial para muchas aplicaciones en moldeo. Esto se puede resolver con un tratamiento de flash-chrome plating que crea una superficie con microgrietas. Al impregnar esas grietas con PTFE (politetrafluoruro de etileno) y luego restableciendo el acabado A-1 se resuelve el problema en un 95% de los casos.

En piezas de pared delgada donde se requiere un ligero brillo, se aplica un acabado bead-blast, lo suficiente para interrumpir levemente la superficie A-2 diamante. La superficie se brilla otra vez y se aplica un recubrimiento de níquel-PTFE que mejora la liberación de las piezas y el llenado del molde.

En general, existen varios tipos de recubrimientos que imparten características como resistencia a la abrasión, lubricidad y resistencia a la corrosión. Hay que recordar que ningún recubrimiento dura por siempre y es necesario realizar un mantenimiento preventivo periódicamente antes de producir piezas defectuosas por efecto del desgaste del recubrimiento; particularmente en áreas de alto desgaste como los corredores. Para mejorar el desempeño de los moldes, una combinación de acabado superficial y recubrimientos o tratamientos pueden proporcionar beneficios adicionales, extendiendo el tiempo de producción antes de realizar mantenimiento.

El tipo de acabado del molde tiene una influencia determinante en las características finales de las botellas sopladas.

OPACIDAD (%) 32.4 3.3 36.8 4.3

Propilco 7

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

En piezas gruesas o en aquellas que tienen un desbalance en las temperaturas de enfriamiento, es común encontrar diferentes grados de cristalinidad dentro de las mismas (figura 2).

Diferencia de cristalinidad en una misma pieza. (Foto tomada de http://www.specialchem4polymers.com/resources/articles/articleweek.aspx).

En gran medida, el tipo de proceso de transformación y las condiciones de operación del mismo, dictan las características ópticas de las piezas.La transparencia se mejora normalmente aumentando la orientación del polipropileno y usando choques térmicos fuertes (altas temperaturas de procesamiento y bajas temperaturas de enfriamiento) (ver figura 1).

Efecto del choque térmico en la morfología de una pieza inyectada; de izquierda a derecha mayor choque térmico a menor choque térmico. (Foto tomada de http://www.specialchem4polymers.com/resources/articles/articleweek.aspx).

Un delta de temperatura de masa fundida y temperatura de molde mayor (o su equivalente según sea el proceso), promueve un % de fase amorfa más definida, la cual genera una mayor transparencia en el producto.

Para Polipropileno con aditivo clarificante no se recomienda exceder temperaturas por encima de 240°C ya que puede presentarse fenómenos en contra de la transparencia, tales como el plate out.

Para ver el efecto de la temperatura de la masa fundida sobre la transparencia se toma como ejemplo los siguientes resultados en inyección para un copolímero random clarificado con MF de 12 gr/10 min: (ver cuadros)

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 8

Los materiales que cristalizan de una manera más uniforme, con tamaño de cristales más homogéneo y controlado, donde la fase amorfa tiene una alta participación en la estructura final, son características que conciben un producto final idóneo para promover una alta transparencia. Pero la transparencia no solo es dependiente de estos lineamientos, también es dependiente del tipo de acabados o accesorios en donde se procesa el material, ya sea molde de inyección, molde de soplado, calandras de extrusión, boquillas de soplado, por nombrar algunos.

En algunos casos, las cadenas de un mismo polímero pueden adoptar conformaciones diferentes, originando distintas formas de empaquetamiento cristalino; el producir un empaquetamiento u otro, depende de varios factores, como pueden ser la presencia de aditivos

(agentes nucleantes o clari-ficantes) específicos, la propia historia térmica del material o las condiciones de transfor-mación (presión, temperaturas de procesamiento, velocidad de enfriamiento, grado de cizalla, orientación del material).

EFECTO DE LA TEMPERATURADE PROCESAMIENTO

OTEMPERATURA DEL BARRIL ( C)

0

2

% O

PACI

DA

D

4

6

8

10

12

200 210 220 230 240 250 260 270 280

Placas inyectadas: 50x40x1.27 mmPP Copolímero Random clarificado, MFI=12

EFECTO DE LA TEMPERATURADEL MOLDE

0

1

2

3

4

5

7

8

10

6

9

27 32 47 55 65OTEMPERATURA DEL MOLDE ( C)

% O

PACI

DA

D

Placas inyectadas: 50x40x1.27 mmPP Copolímero Random clarificado, MFI=12

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 9

El efecto de la presión de inyección, sobre la transparencia de la pieza formada no es tan significativo; de manera empírica se encuentra lo siguiente:

Con respecto a la opacidad, por el mismo principio mencionado anteriormente, se obtiene mejores propiedades a mayor temperatura de masa fundida:

0200

5

210

10

15

20

220 230 240 250

25

PP Copolímero Random, MFI 1.5 Botella de 500 ml, 35 gr

Placas inyectadas: 50x40x1.27 mmPP Copolímero Random clarificado, MFI=12

2

3

5

6

8

20 50

4

7

25 30 35 40 45

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 10

Cuando tenemos mayor tiempo de enfriamiento promovemos una mayor transferencia de energía térmica en cada una de las capas de la pieza inyectada, promoviendo un choque térmico molecular más severo en ellas y por ende una mejor transparencia.

Cuando se genera una biorientación se procede a realizar una modificación física en el polímero. Se puede definir la biorientación como el estirado mecánico de las moléculas de un polímero con el objeto de mejorar las propiedades mecánicas y ópticas.

Los procesos más conocidos en biorientación son el BOPP (película de polipropileno biorientada) y el ISBM (inyecto estirado soplado moldeado). Esta biorientación en el polipropileno promueve una organización molecular diferente en la pieza producida (mejor alineación en los dos sentidos), promoviendo mejores propiedades tales como mayor rigidez, alta resistencia a la tensión, excelentes propiedades ópticas (transparencia y brillo), buenas propiedades de barrera (como por ejemplo al vapor de agua), resistencia al aceite y a las grasas; para las películas BOPP se promueve el no arrugarse o encogerse por cambios

ambientales, pero también cabe manifestar que propiedades como el punzonado y el rasgado se reducen.

En película BOPP se emplean aplicaciones como pasabocas, pasta, dulces, reempaque de multi artículos, ropa, flores, etc.

ORIENTACIÓNMONOAXIAL

ORIENTACIÓNBIAXIAL

0

1

2

3

4

5

6

3.8 5 7.5 10 15

Placas inyectadas: 50x40x1.27 mmPP Copolímero Random clarificado, MFI=12

Impulsamos su crecimiento con Tecnología y Servicio

Propilco 11

Recientemente PROPILCO ha puesto a disposición de nuestros clientes el grado identificado como 60R45CD. Las propiedades de este grado sin duda arroja beneficios en términos de ciclo, al presentar un alto Melt Flow que permite llenar las cavidades del molde en un tiempo menor (reducción de ciclo) y en términos de consumo de energía, sin duda también presenta comportamientos favorables.

60R45CD: Grado recomendable para la inyección de artículos de pared delgada, con presencia de aditivos que facilita el desmoldeo de los artículos inyectados.

oÍndice de fluidez (230 C - 2,16 kg)

Resistencia máxima a la tracción (50mm/min)

Elongación al punto de cedencia (50mm/min)

Módulo de flexión 1% secante (1,3 mm/min)

o oImpacto Izod con ranura (73 F/23 C)

o oImpacto Gardner (73 F/23 C)

60 g/10 min

3700 Psi

13%

125000 psi

1.4 pie-lb/pulg

210 pulg-lb

60 g/10 min

25.5 Mpa

13%

860 Mpa

75 J/m

23,6 J

Recordemos solo algunas ventajas de emplear un PP con aditivo clarificante:

0

2

12

20

No clarificado Clarificado

4

6

8

10

14

16

18

4.2

4.4

No clarificado

4.6

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

5.4

Clarificado

sigue

POLIPROPILENO DEL CARIBE PROPILCO S.A. Cra. 10 No. 28-49 Piso 27 Bogotá, D.C. Colombia PBX.(571) 5960220 Fax.(571) 5601593 Nit. 800.059.470-5http: //www.propilco.com

Propilco 12

0

200

400

600

800

1000

1200

Continuando con nuestra política de ofrecer un mejor servicio, hemos puesto a su disposición en nuestra página Web:

www.propilco.com , la sección e-commerce, allí podrá:

Efectuar sus pagos a través de Internet, utilizando la herramienta PSE de ACH Colombia

Consultar su estado de cartera

Consultar el estado de sus pagos

Consultar movimiento de su cuenta en un rango de fechas

Estamos a sus órdenes para brindarle mayor información al respecto.

www.propilco.com