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Al procesar productos plásticos huecos se agregan diversas cargas inorgánicas: algunas mejoran la rigidez y la dureza del producto y otras reducen el costo de la materia prima.
Primero, reducir el costo del material.
En los últimos años, el nivel técnico de las cargas y modificaciones en las plantas chinas de soplado ha sido en general bajo: el costo del producto baja mucho, pero la calidad también, y es difícil cumplir los requisitos del usuario. Esto puede deberse a un estudio insuficiente de los materiales, los productos y la relación desempeño-precio.
Hoy todavía hay mucho por explorar en la carga y modificación del HDPE. La mayoría de los fabricantes usa un masterbatch de carga basado en carbonato de calcio, mezclado en cierta proporción. Como este masterbatch suele usar polietileno de bajo peso molecular como portador, cuando la dosis es alta la resistencia en fundido se reduce mucho y baja la calidad del producto: cae la resistencia al impacto y el espesor de pared se vuelve irregular, problemas técnicos difíciles de resolver en la producción. Además, el carbonato de calcio es una sustancia amorfa que no aporta resistencia mecánica al plástico.
¿Cómo aumentar la proporción de masterbatch de carga barato sin que cambie demasiado el desempeño mecánico del producto? Pueden buscarse soluciones en los siguientes aspectos.
1 Usar carbonato de calcio ultrafino como base del masterbatch. Al ser más fino, se dispersa mejor en el plástico y mejora mucho las propiedades del material. Sin embargo, a mayor finura, mayor costo del polvo, lo que no conviene en productos cuyo objetivo principal es reducir costos.
2 Mejorar la formulación del material base. Como el masterbatch de carbonato de calcio lleva muchas ceras de bajo peso molecular como lubricantes, su temperatura de fusión es más baja. Agregarlo al material de extrusión eleva el índice de fluidez global, lo que reduce la resistencia en fundido y hace irregular el espesor de pared al soplar. En ese caso, puede ajustarse el índice de fluidez global mejorando el material base: agregar cierta proporción de HDPE de menor índice de fluidez al material original mejora la situación. Como las resinas de distinto peso molecular tienen precios similares, esto mejora la calidad sin elevar el costo.
3 Además de mejorar la formulación del material base, agregar una pequeña cantidad de un injerto de polietileno o de un copolímero polar de polietileno, como EVA o EAA. Esto mejora la afinidad del masterbatch de carga, y junto con el punto 2, a medida que aumenta la cantidad de injerto o de copolímero polar, mejoran mucho la resistencia en fundido, las propiedades mecánicas y, sobre todo, la tenacidad del material.
Mejorar el desempeño
En los productos huecos de polietileno suelen vigilarse dos indicadores: la resistencia a la caída y la resistencia a la compresión. El primero representa el uso básico del producto y depende de la tenacidad y resistencia del material; el segundo representa la altura de apilamiento y depende de la rigidez. Mejorar el desempeño de los productos huecos de HDPE suele partir de estos dos aspectos.
1 Aumentar la rigidez es un uso importante de la modificación inorgánica: mejorar la resistencia a la flexión y el módulo del material. En general, sustancias inorgánicas laminares como la mica, el talco y la nanomontmorillonita mejoran notablemente estas propiedades. Como es difícil agregar el polvo directamente, muchos fabricantes usan masterbatches de estos materiales; pero estos masterbatches no deben llevar muchas ceras de bajo peso molecular como el de carbonato de calcio, porque dañarían el producto y podrían reducir la resistencia al aumentar la rigidez.
2 La tenacidad se mejora principalmente agregando cauchos como el SBS, o con LDPE o LLDPE. Sin embargo, el SBS reduce la resistencia química, y el efecto del LDPE y el LLDPE no es muy notable. Hoy es popular en China la tenacidad por vía inorgánica: por ejemplo, agregar un 4% en masa de nanomontmorillonita n-02 aumenta la tenacidad cerca de un 5%. También se usa la mezcla ternaria, que combina la tenacidad de materiales inorgánicos y orgánicos, como el masterbatch de nanomontmorillonita n-30, que contiene nanomontmorillonita inorgánica y polietileno metaloceno; así se combinan tenacidad y refuerzo para mejorar aún más el desempeño de los productos huecos de HDPE.