La variedad de plastificantes en el caucho: una visión general

Los plastificantes suelen clasificarse según su origen en plastificantes a base de aceite mineral, sintéticos y naturales. Para requisitos especiales, Nordmann cuenta en su cartera con soluciones de plastificantes adicionales y especializadas.

Los plastificantes de aceites minerales, derivados directamente del petróleo, se utilizan principalmente para ampliar y reducir el coste de los polímeros y pueden dividirse en parafínicos, nafténicos y aromáticos (según el componente que predomine).

Aceites minerales parafínicos: Estos aceites minerales son adecuados para productos vulcanizados resistentes a los rayos UV y se caracterizan por una buena solubilidad. Los expertos distinguen entre aceites blancos según su grado de pureza, clasificándolos en grados técnicos o médicos. Los aceites blancos médicos cumplen los estrictos requisitos de farmacopeas internacionales como la Farmacopea Europea (Ph. Eur.) y la Farmacopea de Estados Unidos (USP).

• Aceites blancos técnicos: Los aceites Shell Catenex T y Shell Risella X son aceites de proceso altamente refinados producidos mediante diferentes métodos. Shell fabrica los aceites Catenex T mediante un proceso de extracción con disolventes, mientras que los aceites Shell Risella X se basan en la innovadora tecnología de gas a líquidos (GTL). Ambos aceites se caracterizan por su composición prácticamente incolora y sin azufre. Esto los hace ideales para su uso en compuestos de caucho. Como plastificantes, ofrecen una excelente estabilidad de color, baja volatilidad y bajos niveles de azufre. Los aceites blancos técnicos aumentan la movilidad de la cadena de los polímeros. Esto mejora la elasticidad y durabilidad de los compuestos de caucho, contribuye a una distribución uniforme de las cargas y reduce la dureza. El resultado es una mayor flexibilidad y una vida útil más larga de los productos finales. Los aceites Shell Catenex T y Risella X son compatibles con una amplia gama de polímeros, incluidos BR, EPDM, IIR y NR.
• Aceites blancos médicos: Losaceites Shell Ondina son aceites blancos parafínicos sin aromáticos. Como plastificantes en compuestos de caucho, ofrecen una excelente estabilidad de color, baja volatilidad y bajo contenido en azufre. Los aceites Shell Ondina son compatibles con una amplia gama de polímeros, incluidos BR, EPDM, IIR y NR.

Aceites minerales nafténicos: Los aceites minerales nafténicos son otro tipo de plastificante de aceite mineral utilizado en el procesamiento del caucho y contienen principalmente compuestos nafténicos, es decir, cicloalcanos.

• Aceites de proceso: Losaceites HyPrene de Ergon International se producen refinando petróleo crudo. En comparación con los productos parafínicos, ofrecen una mayor solubilidad y contribuyen así a mejorar las propiedades físicas de los elastómeros. Sus propiedades (incluidos unos puntos de fluidez significativamente más bajos) también los hacen ideales para el procesamiento a bajas temperaturas. HyPrene es compatible con muchos polímeros (por ejemplo, NR, SBR, EPDM, BR y NBR). Ergon International, socio de Nordmann, lo ofrece en varias viscosidades.
• Los aceites de proceso EcoPrene de Ergon International son aceites parcialmente de base biológica que presentan un equilibrio medioambiental mejorado y cuentan con la certificación ISCC+.

Aceites minerales aromáticos: Los aceites minerales aromáticos como TDAE, RAE y MES son populares por su bajo coste y buena solubilidad. Mejoran la dispersión del negro de humo y dan como resultado una mayor resistencia al desgarro y una mejor resistencia a la rotura.

• Los aceites de proceso Aurora de Ergon International son una alternativa sostenible a los aceites minerales aromáticos y son 100% de base biológica.
• Los aceites minerales nafténicos también pueden sustituir a los aceites minerales aromáticos gracias a su composición y propiedades. Por ejemplo, Hyprene L2000 de Ergon International puede sustituir a TDAE y RAE, mientras que Hyprene L1200 es un buen sustituto de MES.

Los plastificantes sintéticos incluyen ésteres monoméricos y poliméricos, fosfatos, éteres y tioéteres, ftalatos y polímeros líquidos.

Losésteres monoméricos se producen sintéticamente haciendo reaccionar ácidos carboxílicos con alcoholes. Según el ácido carboxílico y el alcohol utilizados, estos ésteres pueden dividirse en adipatos, sebacatos y trimelitatos, entre otros:

• Los ésteres de ácido adípico (adipatos) como Glyplast DOA y Glyplast DIDA de Condensia se utilizan frecuentemente para mejorar las propiedades a baja temperatura de los elastómeros. Ofrecen una buena combinación de baja volatilidad y comportamiento en frío. Además, son especialmente adecuados como plastificantes para polímeros como ACM, AEM, CR o NBR, lo que los convierte en excelentes alternativas a los ftalatos. Glyplast 801 y Glyplast 803 son ésteres optimizados del ácido adípico con temperaturas de servicio optimizadas en comparación con DOA y DIDA, que cubren rangos de -50 a 175-180 °C.
• Losésteres del ácido sebácico (sebacatos ) como Glyplast DOS y Glyplast DIDS se utilizan principalmente para optimizar la flexibilidad en frío, ya que tienen excelentes propiedades a bajas temperaturas. También ofrecen una excelente resistencia al envejecimiento y la oxidación. Esto prolonga la vida útil de los productos de caucho. Los plastificantes de sebacato también son conocidos por su baja volatilidad, que se traduce en menores emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV). Su alta compatibilidad con diversos elastómeros, como CR, CM, CSM y NBR, los hace versátiles y mejoran significativamente las propiedades mecánicas de los compuestos de caucho.
• Los ésteres trimelíticos (trimelitatos) ofrecen una volatilidad muy baja y una buena resistencia a las altas temperaturas. Suelen utilizarse como sustitutos de los ftalatos y son muy compatibles con ACM, AEM, NBR y HNBR. Glyplast TML810 de Condensia se compone de un 70% de materias primas sostenibles, por lo que contribuye significativamente a la sostenibilidad. Además, ofrece una mayor resistencia al calor que Glyplast TMO (también conocido como TOTM). Ftalatos: DINP, DOTP, DOP, DIDP y Glyplast DTDP
• Algunos ftalatos ya están clasificados como tóxicos para la reproducción. Según la Agencia de Protección Medioambiental de EE.UU., también se sospecha que el DINP y el DIDP se acumulan a niveles elevados en los organismos. Ergon International ha desarrollado una alternativa para aplicaciones industriales basada en materias primas sostenibles: Aurora PHFree.

Los plastificantesde poliéster son ésteres polimerizados y pueden producirse como productos de reacción de alcoholes y ácidos carboxílicos.

• Losplastificantes de éster polimerizado se caracterizan principalmente por una mayor resistencia a la migración y a la extracción. También ofrecen una excelente compatibilidad con diversos polímeros como NBR/PVC, HNBR y CO/ECO. Los plastificantes de poliéster de la serie Glyplast 206/X NL de Condensia cubren una amplia gama de viscosidades (850-9000 cP). Tienen baja volatilidad y son muy estables a altas temperaturas. La serie de plastificantes Glyplast 20K/X NL de Condensia se caracteriza por una mayor resistencia a la temperatura y al agua. Glyplast 1070C, con una viscosidad de 15.000 cP, es adecuado para requisitos extremos de resistencia a la migración.

Losfosfatos o ésteres de ácido fosfórico pueden utilizarse a menudo como plastificantes retardantes de llama. Sólo son compatibles con cauchos no polares en pequeñas cantidades.

Polímeros líquidos

• KURARAY LIQUID RUBBER comprende el caucho de isopreno líquido (LIR) y el caucho de butadieno líquido (LBR). Estos cauchos sintéticos de alta viscosidad se basan en isopreno, butadieno y estireno. Son incoloros, transparentes, casi totalmente inodoros y tienen un bajo contenido en COV.
• Los diversos tipos de KURARAY LIQUID RUBBER sirven como plastificantes reactivos y tienen un peso molecular significativamente mayor en comparación con otros plastificantes. Son covulcanizables y reducen significativamente la migración. El uso de KURARAY LIQUID RUBBER en la fase de composición del caucho acorta el tiempo de procesado manteniendo propiedades físicas similares. Las aplicaciones típicas incluyen neumáticos, correas, mangueras y otros artículos técnicos de caucho.
• Kuraray ha desarrollado un nuevo tipo de caucho líquido (LIR, LBR, L-SBR) denominado caucho líquido de farneseno (LFR). El producto se basa en materias primas naturales y sostenibles y contiene una forma polimerizada de β-farneseno (un monómero renovable). Mediante procesos de fermentación establecidos, cepas de levadura patentadas convierten fuentes de azúcar (por ejemplo, caña de azúcar) en β-farneseno.

Lucant

Lucant, de Mitsui Chemical, es un oligómero de etileno/α-olefina y, por tanto, un aceite plastificante sintético. En comparación con los aceites minerales, proporciona a los compuestos de EPDM, en particular, una mejor procesabilidad, flexibilidad, resistencia al calor y al frío, y propiedades optimizadas de lubricación y antiespumantes. Esto convierte a Lucant en una excelente elección para aplicaciones como cintas transportadoras, amortiguadores y juntas. En particular, las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura a altas temperaturas, mejoran significativamente con el uso de Lucant, al igual que las propiedades de procesamiento en el rodillo debido a una mayor pegajosidad. Lucant puede utilizarse para reducir significativamente el juego de compresión de los compuestos. Esta propiedad hace que el producto sea especialmente adecuado para su uso en aplicaciones de amortiguación. Lucant está disponible en diferentes viscosidades.

Los aceites vegetales como el aceite de palma, el aceite de soja, el aceite de colza y el aceite de girasol y sus derivados contienen ácidos grasos que pueden tener un efecto suavizante sobre el caucho.

• Aceites de proceso: Losaceites vegetales RBD de Ergon International son aceites de proceso respetuosos con el medio ambiente que se han desarrollado especialmente para su uso en mezclas de caucho. Estos aceites pueden producirse a partir de aceites vegetales refinados, blanqueados y desodorizados. Esto los convierte en una alternativa sostenible a los aceites minerales convencionales. Ofrecen una excelente estabilidad térmica y resistencia a la oxidación. Esto prolonga la vida útil de los productos de caucho. Además, los aceites vegetales RBD mejoran las propiedades mecánicas de los compuestos de caucho al aumentar su flexibilidad y elasticidad. Su baja volatilidad reduce las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV). En general, los aceites vegetales RBD de Ergon International contribuyen a la fabricación de productos de caucho de alto rendimiento y larga duración que funcionan de forma fiable tanto en ambientes fríos como calientes.
• El aceite de soja epoxidado es un derivado del aceite de soja producido por epoxidación. El epoxol de FACI se utiliza a menudo como plastificante natural para el caucho porque tiene un buen efecto plastificante y es más respetuoso con el medio ambiente que algunos plastificantes sintéticos.
• Otros plastificantes naturales son resinas como la colofonia, la goma resina y la resina dammar, así como la brea de alquitrán de hulla, que es un producto natural obtenido de la destilación del alquitrán de hulla.

• Agentes antiestáticos: Glyplast AS3 de Condensia es un plastificante polimérico de alta polaridad diseñado para mejorar las propiedades antiestáticas. Se caracteriza por su capacidad para reducir significativamente la resistividad eléctrica de los compuestos de caucho tras un breve periodo de tiempo mediante la activación con la humedad del aire. Es el único plastificante del mercado que produce este efecto en compuestos sin negro de humo. Este efecto se produce en la superficie y puede reducirse o eliminarse por abrasión. Glyplast AS3 está aprobado por la FDA.
• Alternativamente, y en combinación, puede utilizarse Glyplast AS809. El efecto antiestático de este plastificante no es superficial, sino que actúa dentro del compuesto de caucho y, por tanto, no puede eliminarse por abrasión o fricción. Glyplast AS809 no está aprobado por la FDA.
• Coadyuvantes de desmoldeo: Glyplast 706/5 se desarrolló específicamente para el desmoldeo de compuestos de elastómero ACM/AEM polares. Este aceite plastificante de base acuosa reduce el número de ciclos de limpieza. Puede recuperarse por destilación y, por tanto, reutilizarse varias veces.

Los plastificantes son un componente clave en el procesado de polímeros. Su selección y aplicación pueden influir significativamente en las propiedades del material y en la procesabilidad de los polímeros. Permiten fabricar productos personalizados con funciones específicas y, por tanto, contribuyen decisivamente al rendimiento de los materiales modernos.