Metalocenos *

Más usos para los metalocenos

Como dijimos en nuestra última columna, "metalocenos" es el nombre de los catalizadores utilizados para polimerizar alfaolefinas (etileno o propileno en presencia de un co-polímero) para producir las resinas conocidas hoy en día precisamente como "metalocenos".

Por lo tanto, es de esperarse que estos materiales (las resinas) se mezclen muy bien con todo tipo de poliolefinas, lo que en efecto sucede.

En el caso del polipropileno, ya existen en el mercado algunos polipropilenos, de manera casi comercial para fibra, extrusión, e inyección.

El mercado de polipropilenos más grande es todavía el de fibras, tanto para telas, como para tapetes (rafia), sin embargo ese segmento es justamente el de menores precios, y la utilización de metalocenos hace que el procesamiento sea más fácil, con menor trabajo de la máquina, y que además se obtengan fibras con más alto brillo. El problema es que el costo del desarrollo de estos catalizadores hace que los polipropilenos metalocénicos sigan siendo costosos.

Los resultados han sido bastante satisfactorios, y en películas se obtienen transparencias grandes, con muy buena resistencia al desgarre y al dardo. Como competencia del PVC son fuertes candidatos, mas no como competencia de otras poliolefinas, ya que este tipo de resinas aún son costosas.

¿Qué podemos hacer entonces? En mezclas de polietilenos de alta densidad y polipropilenos con metalocenos lineales, podemos obtener resultados parecidos a los que se obtienen con los materiales polipropilenos metalocénicos. Sin embargo la necesidad de mezclar conlleva los consabidos problemas de error humano y dificultad de una alimentación homogénea de la mezcla.

Si estos puntos no son neurálgicos, mezclar un metaloceno lineal con polipropileno o polietileno de alta, da como resultado películas muy transparentes y brillantes, con adecuado selle.

Hagamos aquí un pequeño alto para hablar de los híbridos. Éstos son materiales tipo metalocénicos, sin serlo, y difícilmente ofrecen todas las ventajas que los metalocenos sí nos pueden dar. Es común confundir a los "súper-hexenos", los "super-octenos" y a los ultrabajas densidades. Ellos aportan grandes propiedades, mas los porcentajes de mezcla son limitados, y no aportan todas las propiedades, siendo precisamente la transparencia, una de ellas.

En resumen, cuando se quiere modificar una polialfaolefina, los metalocenos son la primera respuesta, por su valor de propiedades a bajas temperaturas, y selles espectaculares.

Cortesía del Ing. José R. Angulo (Natar of Houston)

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Metalocenos: Ayudan y qué Costo

En los últimos años el acontecimiento más notable dentro del mundo de las poliolefinas ha sido sin duda el advenimiento de los "metalocenos", resinas que han adoptado el nombre del tipo de catalizador utilizado para producirlas durante la polimerización de alfaolefinas (etileno o propileno) en presencia de un co-polímero.

La mayoría de lo que se ha escrito al respecto ha venido de los productores, quienes ensalzan sus productos.

Pero, ¿qué es lo que realmente hacen estos materiales, y realmente justifican su precio?

1. ¿Qué traen los metalocenos a la mesa?

- Su gran variedad en densidades, les permite lograr cualidades de impacto y sello, que de otra forma no se lograrían. En mezclas controladas pueden afectar el impacto en piezas inyectadas, así como el desgarre en piezas
Extruídas: obviamente estos materiales tienen una tenacidad menor.

- Son más transparentes. La mayoría de estos materiales (exceptuando algunos con densidades en el rango de 0.916-0.923) mejoran la transparencia de las mezclas. En los casos de las densidades aquí mencionadas, sus niveles de transparencia son mejores que sus contrapartes basados en buteno, hexeno u octeno.

- En general permiten mezclarse con todas las poliolefinas sin afectar adversamente las propiedades de la resina base. Como excepción tenemos algunos basados en hexeno, cuyo comportamiento es bastante parecido a los "súper-hexenos", los cuales no ayudan y más bien producen contaminación. Éstos deben ser utilizados solos.

- Mejoran el 'hot-tack' a niveles de costo mucho menores que los ionómeros, y no tienen el olor de los co-polímeros de 'EVA'.

2. Precios vs. costos

Sus precios son relativamente altos, pero si su utilización logra que se baje el calibre y mantener las propiedades básicas de las películas, esto se traduce en ahorros. En general, en las mezclas (ojo, no olvidemos la tenacidad que se pierde) podremos reducir calibres y no tener problemas de rasgado, impacto al dardo y selle.

Parecería que estos materiales son la solución a todos nuestros problemas, pero no en todos los casos, ni en todas las mezclas. Hay productos para los que quisiéramos mejorar impacto, pero no se puede permitir la pérdida de módulo de flexión, aquí tendremos problemas. No es que los metalocenos no sean apropiados, sino que el no saber elegir bien, nos traería como consecuencia más problemas que beneficios.

Por lo tanto, antes de decidir si estos materiales son para nosotros o no, es necesario tomar en cuenta los siguientes criterios:

- Propiedad mecánica más importante para el producto final
- Temperatura de uso continuo
- Brillo natural del producto terminado
- ¿Qué tipo de impacto va a resistir el producto, si debemos medirlo con base en
   Izod, o en Gardner?
- Si es película, ¿qué tenacidad vs. impacto al dardo necesitamos?
- ¿Qué temperatura de inicio de selle queremos lograr?
- ¿Qué temperatura mínima va a resistir este empaque?

Contestando estas preguntas de antemano, podremos ver, si realmente los metalocenos son para nosotros o no.

En todo caso hay ayuda técnica disponible, así como grandes ensayos realizados, y dado que existen por lo menos cinco productores diferentes de estos materiales, hoy por hoy se tienen suficientes alternativas de suministro.

En conclusión, estos materiales nos ofrecen ventanas de oportunidad y procesamiento, que hasta hace poco eran únicamente logradas con base en ionómeros o co-polímeros, bastante costosos, o con problemas organolépticos profundos. Por todo lo anterior, podemos decir con confianza que los metalocenos están aquí para quedarse.

Cortesía del Ing. José R. Angulo (Natar of Houston)

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Todo acerca del Polipropileno

Al polipropileno se le conoce con las siglas PP. Es un plástico muy duro y resistente, es opaco y con gran resistencia al calor pues se ablanda a una temperatura más elevada de los 150 ºC). Es muy resistente a los golpes aunque tiene poca densidad y se puede doblar muy fácilmente, resistiendo múltiples doblados por lo que es empleado como material de bisagras. También resiste muy bien los productos corrosivos .

Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo El polipropileno, pertenece al grupo de los termoplásticos, es una cadena larga de polímero, hecha del monómero de propileno. Después de la exposición del propileno al calor y a la presión con un catalizador activo metalico, el monómero de propileno se combina para formar una cadena larga de polímero, llamada “propileno”, del griego “poly” que significa muchos y “mero” que significa unidades.

La clasificación más importante del polipropileno, se basa en su estructura química:

El polímero atáctico, es caracterizado por sus características pegajosas, amorfas y bajo peso molecular. Proveen el mismo efecto de un plastificante, reduciendo la cristalinidad del polipropileno. Una cantidad pequeña del polímero atáctico el final del polímero puede ser usado para proporcionar ciertas propiedades mecánicas, como rendimiento a bajas temperaturas, elongación, propiedades de procesabilidad y ópticas. Su formula es:

Desde el punto de vista comercial, el polipropileno isotáctico es el más importante en comparación con el atáctico y el sindiotáctico; el propileno isotáctico es la estructura más stereo-regular del polipropileno. Por esto, es logrado un alto grado de cristalinidad. Como resultado, muchas propiedades mecánicas y de procesabilidad del polipropileno son altamente determinadas por el nivel de isotacticidad y su cristalinidad. Aunque el incremento de la cristalinidad del polipropileno hace al material menos duro que le polietileno. La formula del polipropileno isotáctico es la siguiente:

El polipropileno sindiotáctico ha llegado a ser recientemente una realidad comercial, los radicales metilo, están alternados a lo largo de la cadena de manera ordenada estereoquímicamente, como lo muestra la siguiente figura:

La fórmula del monómero y del polímero es la siguiente;

El polipropileno se obtiene mediante la polimerización del propileno en presencia de catalizadores alquilmetálicos:

El polipropileno se puede obtener a partir del monómero propileno, por polimerización Ziegler-Natta y por polimerización catalizada por metalocenos.

Los diferentes procesos que se le pueden aplicar al polipropileno, son fundamentalmente inyección, extrusión, moldeo por soplado y calandrado. Es apto para el termo conformado y conformado en frió.

A continuación se enlistas las principales propiedades del polipropileno

Propiedades físicas

Propiedades mecánicas

Propiedades eléctricas

Propiedades químicas

Dentro de los principales aplicaciones y usos que tiene el polipropileno, se encuentran:

Historia

El polipropileno es sin duda, uno de los polímeros con mayor opción de futuro. Este hecho se ve justificado con el hábito creciente de sus mercados, aún en los tiempos más agudos de crisis. Dentro de la mayoría de los sectores en los que se encuentran nuevas aplicaciones, dan lugar a un material estructural, considerado uno de los más atractivos por las ventajosas condiciones de competitividad económica, que caracterizan al polipropileno como miembro del grupo de los termoplásticos de gran consumo frente a los ingenieriles, y más frente aquellos de altas prestaciones.

En 1954 el italiano G. Natta, siguiendo los trabajos elaborados por K. Ziegler en Alemania, logró obtener polipropileno de estructura muy regular denominado isotáctico. Su comercialización en Europa y Norteamérica se inicio rápidamente en 1957, en aplicaciones para enseres domésticos.

Los trabajos de Natta y Ziegler que permitieron conseguir polímeros de etileno a partir de las olefinas, abrieron el camino para la obtención de otros polímeros. Este plástico, también con una estructura semicristalina, superaba en propiedades mecánicas al polietileno, su densidad era la más baja de todos los plásticos, y su precio también era muy bajo, pero tenía una gran sensibilidad al frío, y a la luz ultravioleta , lo que le hacía envejecer rápidamente. Por este motivo su uso se vio reducido a unas pocas aplicaciones.

Pero el descubrimiento de nuevos estabilizantes a la luz, y la mayor resistencia al frío conseguida con la polimerización propileno−etileno, y la facilidad del PP a admitir cargas reforzantes, fibra de vidrio, talco, amianto, etc. y el bajo precio de dieron gran auge a la utilización de este material.

La amplia gama de propiedades del polipropileno, lo hace adecuado para una gran variabilidad de aplicaciones en diferentes sectores, y marca la parada ante los materiales del futuro, además de suponer una alternativa, mucho más económica. Debido a esto, el empleo de este material esta creciendo, gracias en gran parte, al desarrollo de nuevos y mejores productos.

Se utiliza para muchas piezas de automóviles, como por ejemplo los parachoques, en carcasas de electrodomésticos y cajas de baterías, y otras máquinas, para rafias y monofilamentos, fabricación de moquetas, cuerdas, sacos tejidos, cintas para embalaje. Debido a que soporta temperaturas cercanas a los 100 ºC, es utilizado para tuberías de fluidos calientes. También se puede encontrar también en envases de medicamentos, de productos químicos, y sobre todo de alimentos que deban esterilizarse o envasarse en caliente, además se utiliza en forma de film ya que tiene una gran transparencia y buenas propiedades mecánicas: mirillas para sobres, cintas autoadhesivas, etc.

Los materiales plásticos hoy en día, representan un inmenso grupo que se distingue casi en su totalidad, por el hecho de ser desarrollados por el hombre, y son consideradas sustancias macromoleculares y en su mayoría orgánicas, además de ser utilizados cada día más, en diferentes y nuevos campos de aplicación

Si le interesa contactar empresas dedicadas a la fabricación y distribución de polipropileno, haga click aquí

Fuentes consultadas y referencias adicionales:

http://materiales.eia.edu.co/ciencia%20de%20los%20materiales/articulo-el%20polipropileno.htm
http://www.pslc.ws/mactest/pp.htm
http://www.telecable.es/personales/albatros1/quimica/industria/polipropileno.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Polypropylene
http://pdf.rincondelvago.com/el-plastico-y-su-historia.html
http://www.dow.com/polyolefins/about/pptechctr/primer/what.htm
http://www.arqhys.com/arquitectura/plastico-tipos.html