Panorama del Cloruro de polivinilo
El cloruro de polivinilo (PVC) es un termoplástico preparado por polimerización de radicales libres del cloruro de vinilo a través de procesos de dispersión (emulsión), granel o suspensión. Una pequeña cantidad de comonómero se añade a veces para mejorar la adhesión u otras propiedades. Los PVCs no modificados son rígidos por lo que requieren plastificantes para hacerlos más flexibles. La fabricación de una amplia gama de plásticos es posible debido a la miscibilidad de PVC con una variedad de plastificantes.
El consumo mundial de PVC ha alcanzado un nivel de alrededor de 35 millones de toneladas en el 2011. El PVC es un polímero establecido con una tasa de crecimiento promedio, menor que el PIB mundial (Producto Interno Bruto), pero está viendo una buena expansión en Asia debido a un mayor énfasis en la infraestructura y la construcción. De hecho, los mercados indican que el poder de los negocios en el PVC y los sectores afines se está desplazando hacia Asia, donde el PVC está creciendo a un 7% o casi al mismo ritmo que el crecimiento del PIB de Asia.
América del Norte y Europa son mercados ambos maduros para el PVC. Se espera que estas regiones crezcan a menos del 3% en los próximos cinco años. Se espera que el mercado global de los aditivos plásticos de $ 35,500 millones aumente a $ 46,300 millones para el año 2015 con una tasa de crecimiento anual compuesta del 4.5%. Los compuestos de PVC consumen más de 65% del volumen total de 10 millones de toneladas de aditivos, con una gran parte de este volumen resultante de los plastificantes. El mercado mundial de plastificantes es una industria de $ 11 mil millones. Los plastificantes son la categoría mas grande de aditivos representando el 54% del volumen total del mercado total. Los aditivos para PVC con exclusión de los plastificantes, ascienden a un volumen de más de 1.5 millones de toneladas.
Los estabilizadores termicos contribuyen con más del 30% del restante 35% de la demanda global de aditivos de PVC. Los estabilizadores basados en metales pesados tales como los productos a base de plomo - muy utilizados para la estabilización de la tubería en Europa y Asia (excepto Japón), son responsables de gran parte de estos productos en el grupo de estabilizadores termicos. La tuberia constituye casi el 40% del consumo mundial de PVC. En las tuberías, el contenido de plomo es de aproximadamente 1 a 1.5 %. El sector de alambres y cables de PVC, tambien consume los estabilizantes de plomo y seguir usándolos debido a las ventajas inherentes que ofrece el plomo en términos de resistencia eléctrica superior.
Mientras que el sector de alambres y cables constituye sólo alrededor de 2-3% del consumo total de resina de PVC, este requiere una fuerte dosis de estabilizante de plomo de aproximadamente un nivel de 2-3%. Los estabilizantes de plomo están siendo drásticamente eliminados en Europa. El plomo está siendo reemplazada por metales más ligeros, como el calcio o zinc, así como por estabilizadores orgánicos. La mayor parte de la sustitución de plomo tendrá lugar en el sector de los tubos. El sector de cables y alambres se espera que permanezca con estabilizador de plomo más tiempo hasta que una alternativa adecuada se desarrolle igualando el máximo rendimiento técnico de plomo.
Otro grupo de aditivos llamados modificadores de impacto / ayudas de proceso, constituyen otro 30% del restante 35% del espectro aditivo de PVC. Más del 60% del compuesto de PVC es en forma de productos sin plastificar o rígidos. Ellos no son blandos y flexibles debido a la ausencia de plastificantes. Para impartir una mejor flexibilidad y resistencia al impacto sin afectar la rigidez, se usan un grupo de aditivos poliméricos llamada modificadores de impacto.
Se utilizan en el nivel de 2-10%, dependiendo del requisito de resistencia al impacto. Los copolimeros MBS (metil-butadieno-estireno) acrilatos retienen una inherente claridad de PVC y se utilizan para las películas y laminas de embalaje. Hay otros modificadores de impacto (predominantemente acrilatos y polietileno clorado) que también ayudan en la provisión de resistencia a la intemperie debido a una mejor retención de la resistencia al impacto durante un largo período de tiempo y se utilizan para perfiles de ventanas y otras aplicaciones similares de uso final. El PVC rígido es algo difícil de procesar, ya que tiene una alta viscosidad.
Para mejorar su procesabilidad sin reducir sensiblemente las propiedades mecánicas, se usan un grupo de aditivos poliméricos (PMMA, o polimetacrilato de metilo, acrílico, de peso molecular y distribución del tamaño de partícula especificos). Mientras que la tubería puede o no usar las ayudas de proceso (sólo los tubos más grandes lo requieren), el perfil, la pelicula y la lamina rígida necesitan ayudas de proceso para facilitar el procesamiento. Una mayor dosificación y un mayor volumen de PVC son responsables de un mayor uso del modificador de impacto / ayuda de proceso y estabilizador termico.
El PVC, con su contenido de cloro, es inherentemente más retardante de flama (RF) que los polímeros de otras materias primas. Sin embargo, la adición de plastificantes reduce la resistencia a la flama. Por ejemplo, limitando el índice de oxígeno del PVC no plastificado es 40 pero un compuesto de PVC flexible puede tener un índice de oxígeno entre 22 y 28. Estas composiciones se requiere, por lo tanto, que sean más resistentes a la flama por la incorporación de aditivos retardantes de flama.
Los aditivos retardantes de flama que se utilizan son el trióxido de antimonio, el borato de zinc u óxido de molibdeno. Mientras que el trióxido de antimonio aumenta el índice de oxígeno, tanto el borato de zinc como el óxido de molibdeno ayudan en la supresión de humo despues de que el fuego es capturado por los productos de PVC. Para reducir aún más el humo, se incorporan aditivos (más como materiales de carga) tales como el hidróxido de aluminio. Estos aditivos deben ser incorporados en dosis mucho más altas en comparación con el estabilizador termico, ayuda de proceso, y otros componentes aditivos.
Los aditivos FR constituyen el 15% del 35% restante de los aditivos de PVC. El compuesto de PVC fundido se queda atascado en las superficies metálicas calientes de los equipos durante el proceso. Por lo tanto, requiere un mayor nivel de lubricantes para evitar la adherencia del PVC fundido al metal caliente. Además, el flujo se mejora mediante la adición de aditivos compatibles con PVC llamados lubricantes internos. Lubricantes de todos los tipos se añaden en niveles de aproximadamente 0.5-1%. Aproximadamente el 15% del 35% restante de los aditivos de PVC son lubricantes.
Los antioxidantes son usados generalmente por las poliolefinas, porque el PVC es muy resistente a la degradación oxidativa. Sin embargo, la dosis de antioxidante es menor que 0.2% comparada con el promedio de 2-3% de estabilizador térmico usado en el PVC. Los antioxidantes representan sólo el 3% del 35% restante de los aditivos de PVC en volumen, dejando un 7% / 35% en otras combinaciones de aditivos de PVC (es decir, ayudas de proceso, aditivos antiestáticos, y otros modificadores de impacto especiales de caucho).
SpecialChem | Don Rosato
El cloruro de polivinilo (PVC) es un termoplástico preparado por polimerización de radicales libres del cloruro de vinilo a través de procesos de dispersión (emulsión), granel o suspensión. Una pequeña cantidad de comonómero se añade a veces para mejorar la adhesión u otras propiedades. Los PVCs no modificados son rígidos por lo que requieren plastificantes para hacerlos más flexibles. La fabricación de una amplia gama de plásticos es posible debido a la miscibilidad de PVC con una variedad de plastificantes.
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| Figura 1: Estructura del cloruro de polivinilo (PVC) (Fuente: Instituto de Plásticos de América) |
América del Norte y Europa son mercados ambos maduros para el PVC. Se espera que estas regiones crezcan a menos del 3% en los próximos cinco años. Se espera que el mercado global de los aditivos plásticos de $ 35,500 millones aumente a $ 46,300 millones para el año 2015 con una tasa de crecimiento anual compuesta del 4.5%. Los compuestos de PVC consumen más de 65% del volumen total de 10 millones de toneladas de aditivos, con una gran parte de este volumen resultante de los plastificantes. El mercado mundial de plastificantes es una industria de $ 11 mil millones. Los plastificantes son la categoría mas grande de aditivos representando el 54% del volumen total del mercado total. Los aditivos para PVC con exclusión de los plastificantes, ascienden a un volumen de más de 1.5 millones de toneladas.
Los estabilizadores termicos contribuyen con más del 30% del restante 35% de la demanda global de aditivos de PVC. Los estabilizadores basados en metales pesados tales como los productos a base de plomo - muy utilizados para la estabilización de la tubería en Europa y Asia (excepto Japón), son responsables de gran parte de estos productos en el grupo de estabilizadores termicos. La tuberia constituye casi el 40% del consumo mundial de PVC. En las tuberías, el contenido de plomo es de aproximadamente 1 a 1.5 %. El sector de alambres y cables de PVC, tambien consume los estabilizantes de plomo y seguir usándolos debido a las ventajas inherentes que ofrece el plomo en términos de resistencia eléctrica superior.
Mientras que el sector de alambres y cables constituye sólo alrededor de 2-3% del consumo total de resina de PVC, este requiere una fuerte dosis de estabilizante de plomo de aproximadamente un nivel de 2-3%. Los estabilizantes de plomo están siendo drásticamente eliminados en Europa. El plomo está siendo reemplazada por metales más ligeros, como el calcio o zinc, así como por estabilizadores orgánicos. La mayor parte de la sustitución de plomo tendrá lugar en el sector de los tubos. El sector de cables y alambres se espera que permanezca con estabilizador de plomo más tiempo hasta que una alternativa adecuada se desarrolle igualando el máximo rendimiento técnico de plomo.
Otro grupo de aditivos llamados modificadores de impacto / ayudas de proceso, constituyen otro 30% del restante 35% del espectro aditivo de PVC. Más del 60% del compuesto de PVC es en forma de productos sin plastificar o rígidos. Ellos no son blandos y flexibles debido a la ausencia de plastificantes. Para impartir una mejor flexibilidad y resistencia al impacto sin afectar la rigidez, se usan un grupo de aditivos poliméricos llamada modificadores de impacto.
Se utilizan en el nivel de 2-10%, dependiendo del requisito de resistencia al impacto. Los copolimeros MBS (metil-butadieno-estireno) acrilatos retienen una inherente claridad de PVC y se utilizan para las películas y laminas de embalaje. Hay otros modificadores de impacto (predominantemente acrilatos y polietileno clorado) que también ayudan en la provisión de resistencia a la intemperie debido a una mejor retención de la resistencia al impacto durante un largo período de tiempo y se utilizan para perfiles de ventanas y otras aplicaciones similares de uso final. El PVC rígido es algo difícil de procesar, ya que tiene una alta viscosidad.
Para mejorar su procesabilidad sin reducir sensiblemente las propiedades mecánicas, se usan un grupo de aditivos poliméricos (PMMA, o polimetacrilato de metilo, acrílico, de peso molecular y distribución del tamaño de partícula especificos). Mientras que la tubería puede o no usar las ayudas de proceso (sólo los tubos más grandes lo requieren), el perfil, la pelicula y la lamina rígida necesitan ayudas de proceso para facilitar el procesamiento. Una mayor dosificación y un mayor volumen de PVC son responsables de un mayor uso del modificador de impacto / ayuda de proceso y estabilizador termico.
El PVC, con su contenido de cloro, es inherentemente más retardante de flama (RF) que los polímeros de otras materias primas. Sin embargo, la adición de plastificantes reduce la resistencia a la flama. Por ejemplo, limitando el índice de oxígeno del PVC no plastificado es 40 pero un compuesto de PVC flexible puede tener un índice de oxígeno entre 22 y 28. Estas composiciones se requiere, por lo tanto, que sean más resistentes a la flama por la incorporación de aditivos retardantes de flama.
Los aditivos retardantes de flama que se utilizan son el trióxido de antimonio, el borato de zinc u óxido de molibdeno. Mientras que el trióxido de antimonio aumenta el índice de oxígeno, tanto el borato de zinc como el óxido de molibdeno ayudan en la supresión de humo despues de que el fuego es capturado por los productos de PVC. Para reducir aún más el humo, se incorporan aditivos (más como materiales de carga) tales como el hidróxido de aluminio. Estos aditivos deben ser incorporados en dosis mucho más altas en comparación con el estabilizador termico, ayuda de proceso, y otros componentes aditivos.
Los aditivos FR constituyen el 15% del 35% restante de los aditivos de PVC. El compuesto de PVC fundido se queda atascado en las superficies metálicas calientes de los equipos durante el proceso. Por lo tanto, requiere un mayor nivel de lubricantes para evitar la adherencia del PVC fundido al metal caliente. Además, el flujo se mejora mediante la adición de aditivos compatibles con PVC llamados lubricantes internos. Lubricantes de todos los tipos se añaden en niveles de aproximadamente 0.5-1%. Aproximadamente el 15% del 35% restante de los aditivos de PVC son lubricantes.
Los antioxidantes son usados generalmente por las poliolefinas, porque el PVC es muy resistente a la degradación oxidativa. Sin embargo, la dosis de antioxidante es menor que 0.2% comparada con el promedio de 2-3% de estabilizador térmico usado en el PVC. Los antioxidantes representan sólo el 3% del 35% restante de los aditivos de PVC en volumen, dejando un 7% / 35% en otras combinaciones de aditivos de PVC (es decir, ayudas de proceso, aditivos antiestáticos, y otros modificadores de impacto especiales de caucho).
SpecialChem | Don Rosato
20 Febrero 2012
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