CARGASJos Luis Vsquez Cruz

Definicin.Carga: aditivos slidos que se incorporan a los polmeros para modificar sus propiedades mecnicas aumentando su volumen y disminuyendo costos.

CLASIFICACIN.

Caractersticas Generales de las Cargas Orgnicas.Baja densidad.Bajo costo.Proporcionan buena procesabilidad. Control de viscosidad.Facilidad de moldeo.Se utiliza en Termofijos y solo en algunos Termoplsticos.Reducen la contraccin y deformacin de piezas moldeadas, proporcionando estabilidad dimensional.El rango de temperatura que soportan es de 193 a 204oC.Son higroscpicas.

Caractersticas Generales de las Cargas Inorgnicas.Incrementan la resistencia a la tensin, compresin y resistencia qumica, Reducen la expansin trmica y la contraccin de moldeo. Originan abrasin a la maquinaria.Estos aditivos proporcionan adems las siguientes caractersticas a los plsticos:- Disminuyen elongacin.- Aumentan densidad.- Mejoran resistencia elctrica.- Proporcionan opacidad.

Tipos de Cargas InorgnicasInertes:Muchas propiedades del plstico se modifican cuando se incorporan dichas cargas.Puede reducir el hinchamiento a la salida de un dado de extrusin, incrementa mdulos y dureza, puede impartir una base blanca de coloracin, mejorar aislamiento elctrico y reducir pegajosidad.Deben ser insolubles con cualquier lquido con el que el polmero pudiera estar en contacto.Reforzantes.

PROPIEDADES.Para cada tipo de Carga existen diferentes grados los cuales pueden diferir en los siguientes aspectos:Tamao promedio de partculaDistribucin de partculasForma de partcula y porosidadNaturaleza qumica de la superficieNivel de impurezasIones metlicosArena

Tamao Promedio de Partcula y Distribucin.La finura del tamao de partcula eleva los niveles de propiedades como tenacidad, mdulos y dureza. Las partculas gruesas tienden a impartir a los compuestos menores resistencias mecnicas que los plsticos sin carga.

Forma de Partcula y PorosidadPresentan superficies irregulares y son difciles de impregnar con el polmero.Otras son porosas absorben otros aditivos eliminando el efecto que deben proporcionar al plstico.Los tipos de procesos de preparacin y beneficio deben permitir una homogeneidad del tamao de partcula, para lograr que las formas irregulares de los materiales en bruto se lleven a tamaos regulares.

Formas de Partculas

Naturaleza Qumica de la Superficie.La naturaleza qumica de la superficie puede provocar un efecto de mayor o menor compatibilidad.Las cargas minerales presentan grupos polares, por ejemplo, grupos hidroxilo (-OH) en la superficie, hacindolas atractivas para el agua pero no a los polmeros.

Nivel de Impurezas.Las partculas gruesas como la arena, pueden crear puntos de debilidad en los polmeros y hacer que fallen bajo cargas menores a las que se espera.Las trazas de cobre, manganeso o hierro pueden afectar la estabilidad oxidativa, provocando reacciones con aditivos que contienen sulfuros o con humos sulfurosos de la atmsfera, decolorando al producto.

Criterios de Seleccin de una Carga

Distribucin ptima del tamao de partcula.Posible actividad cataltica en la superficie de la carga.Probabilidad de distribucin uniforme y adhesividad con la matriz plstica.Accin abrasiva a la maquinaria.Propiedades del compuesto.Problemas de seguridad por manejo de polvos.Costos.

CARGAS ORGANICAS

CARGAS ORGANICAS.Harina de Madera.Existe una gran variedad de grados desde 43 a 320 mesh. Puede llegar a absorber hasta un 8% de humedad.Estas cargas reducen la contraccin de moldeo, adems de contribuir al flujo.

CARGAS ORGANICASCscara de NuezSe aplica en compuestos de moldeo de Resina Polister y Fenlica. Posee una densidad de 1.35 g/cm3.Absorbe humedad del medio ambiente con facilidad, por esto hace necesario secarla a 105C, durante 30 minutos.Proporciona flexibilidad, resistencia al impacto y a la tensin.

CARGAS ORGANICAS ALMIDONSon derivados del maz, papa, arroz y trigo, se han desarrollado para fabricar plsticos biodegradables. Se utilizan cuando no es necesaria la resistencia a la tensin y transparencia.Absorben humedad hasta llegar a su equilibrio del 12%, pero cuando se utilizan en pelculas, es necesario secarlas hasta alcanzar un contenido de humedad del 1%, para evitar problemas de procesamiento.

CARGAS ORGANICASCASCARA DE ARROZPor lo general se aplican en termoplsticos.Poseen una gravedad especfica de 0.95 a 1 g/cm3.Tienen un contenido de humedad controlado.Su uso es muy limitado en el campo de los plsticos.

CARGAS INORGANICASCARBONATO DE CALCIO (CaC03).SILICATOS.SILICA (SiO2).METALES Y OXIDOS DE METALESCARBONO

CARBONATO DE CALCIO (CaCO3)Este tipo de carga es la ms utilizada en la Industria del Plstico. Se encuentra en la naturaleza en forma de cristales o polvo blanco incoloro, con una densidad de 2.71 g/cm~. Se puede colorear en cualquier tono.

CARBONATO DE CALCIO NATURAL O MICRONIZADOSe pueden micronizar por medio de mtodos mecnicos, que consisten en la extraccin del mineral, trituracin, seleccin y molienda, que puede llevarse a cabo en forma hmeda o seca.

Son compuestos altamente puros.

Son poco abrasivos al equipo, se dispersan fcilmente, incrementan la tenacidad y mdulo de elasticidad, no son txicos y son ms baratos que el carbonato de calcio precipitado.

Tienen alta pureza qumica, no contienen iones metlicos, la tendencia a aglomerarse es baja, desarrollan alto grado de blancura y permiten la coloracin de productos en tonos pastel.

Producen bajo nivel de abrasin, reducen contraccin de moldeo en plsticos semicristalinos.

CARBONATO DE CALCIO SINTETICO O PRECIPITADOSe denomina sinttico, porque se obtiene por mtodos qumicos. Se emplea en la Industria del Caucho Sinttico y en la transformacin de productos plsticos, aumenta la resistencia al impacto, presenta elevado mdulo de elasticidad y estabilidad al medio ambiente.Tiene acabados superficiales brillantes, elevados mdulos de elasticidad, resistencia al desgarre y tensin. Debe cubrir elevadas especificaciones cuando se utiliza en productos de odontologa, cosmetologa, medicina y alimentos.Buena estabilidad a la intemperie y altos niveles de absorcin de plastificantes, estabilizadores y lubricantes.

CARBONATO DE CALCIO TRATADO

Est tratado con titanatos y/o zirconatos, para poder adicionar una cantidad mayor a los plsticos sin que afecte algunas propiedades del material.El titanato acta como un agente de acoplamiento entre el polmero y la carga, este proceso se lleva a cabo en cuatro fases que consisten en desaglomerar la carga y dispersarla, ordenar la superficie molecular y promover la unin entre la resina y la carga.

SILICATOS

Los Silicatos incluyen diversos tipos de cargas en este grupo se incluyen: Caoln.Feldespato.Mica.Esferas de Vidrio.

SILICATOSCAOLINNombre comn del mineral "Kaolinita", llamado tambin arcilla o barro, tiene la caracterstica de ser moldeable cuando se mezcla con agua.El caoln consiste en laminillas alternadas de Slica e hidruros de aluminio. Sus aplicaciones en la Industria del Plstico se limitan a aquellas donde se requieren partculas muy pequeas y en forma de placas.Esta carga mejora la resistencia qumica, propiedades aislantes y reduce la absorcin de agua. Se utiliza en compuestos plsticos para recubrimiento de alambre, cable y pisos de vinilo.

CAOLINAplicacionesSe utiliza para balatas y rodamientos abrasivos, impartiendo adecuada estabilidad dimensional y refuerzo.Se combina con fibras mejorando la tersura superficial, reduciendo alabeo y craqueo.Los plsticos reforzados con fibra de vidrio, mejoran su resistencia a la desintegracin ante el fuego.Para recubrimiento de cable se utilizan compuestos de PVC, lo cual mantiene propiedades dielctricas bajo condiciones de humedad y reduce costos. Tiene elevada resistencia qumica, incluyendo cidos, imparte dureza y buen acabado superficial.

SILICATOSFELDESPATO Y NEFELINAEl Feldespato y Nefelina son minerales obtenidos del granito y roca syenita respectivamente.Son silicatos anhdridos alcalinos que tienen excelente resistencia qumica y se presentan como partculas gruesas y finas. En compuestos de plsticos presentan las siguientes ventajasTransparencia y translucidez en la mayora de los polmeros.Fcil impregnacin, dispersin.Mnimo o nulo efecto con promotores, aceleradores y no interfieren con otros aditivos.Permiten utilizar menor cantidad de pigmento para obtener mxima intensidad.Mejora resistencia qumica, abrasin e intemperismo.Adecuado para aplicaciones en contacto con alimentos.Sus desventajas son que tienen partculas gruesas y duras que producen abrasin en los equipos y pueden generar sedimentacin en sistemas de baja viscosidad.Tienen la propiedad de transmitir la radiacin y absorben porciones de luz UV. En polmeros polares como ABS, EVA, Poliamidas y Poliuretano, se mejora el Mdulo, Resistencia a la Flexin y Temperatura de Deflexin.

SILICATOSMICASon complejos de Silicatos de Potasio y AluminioLas Micas imparten las siguientes propiedades a los plsticos:- Alta rigidez.- Alta estabilidad dimensional, inclusive a elevadas temperaturas.- Buenas propiedades dielctricas El tratamiento con silanos, facilita la incorporacin de las micas a los plsticos.La Mica comnmente se utiliza en Resina Fenlica y Epxica, mejorando sus propiedades dielctricas, tenacidad y estabilidad dimensional a elevadas temperaturas.La Mica posee buena resistencia qumica, resistencia al agua, baja conductividad trmica.

SILICATOSESFERAS DE VIDRIOExisten esferas de dimetros desde 4 a 44 micras.Las esferas pueden ser slidas o huecas. La forma esfrica presenta el rea mnima posible, limitando el rea de absorcin de resina, lo cual permite niveles de carga relativamente altas de esferas en una matriz de resina sin incrementar viscosidadLa forma esfrica tambin imparte una distribucin uniforme de los esfuerzos mecnicos.En general las ventajas de las esferas son atribuidas a su forma esfrica ya que actan como balines en un cojinete, reduciendo ligeramente la fluidez de los polmeros fundidos y haciendo posible el utilizar altos niveles de carga.

SILICATOSESFERAS DE VIDRIONo absorben aceite y pueden ser tratadas con silanos para lograr mejor adherencia con los polmeros.La microesferas huecas se aplican tanto en termoplsticos, como en Termofijos.Sus caractersticas son: transparencia, resistencia a la compresin y elevada estabilidad trmica.Pueden reemplazar grandes volmenes de polmeros de alto precio.Comercialmente, tambin existen esferas huecas de PVDC/AN (Copolmero de Polivinilideno y Acrlonitrlo), Carbn y de materiales fenlicos, las cuales presentan en general menor resistencia a la compresin, pero no se fracturan como las de vidrio, regresando a su forma original una vez que la fuerza aplicada se libera. Estas esferas de tipo orgnico pueden disolverse o hincharse con ciertos solventes o aceites orgnicos y presentan sensibilidad ante el calor.

SILICA (SiO2)Son compuestos de dixido de silicio de origen natural o sinttico. Dentro de los naturales se encuentran la arenilla, el cuarzo, cuarcita y diatomceas.En plsticos, evitan el bloqueo de pelculas, mejoran la estabilidad dimensional a elevadas temperaturas, as como las propiedades elctricas.Las slicas imparten las siguientes propiedades:Resistencia al impacto y rigidez.Resistencia al intemperismo.Alta resistencia al esfuerzo por unidad de peso.Versatilidad en formulacin de compuestos.Evitan bloqueo de pelculas.Bajo costo.

METALES Y OXIDOS DE METALESSon polvos metlicos que consisten en Aluminio, Bronce, Zinc, Cobre y Nquel.Se utilizan como cargas en productos termoplsticos para promover conductividad trmica y elctrica.El xido de aluminio mejora valores elctricos, el xido de zinc, la resistencia a la intemperie y estabilidad a rayos Ultra Violeta, mejora conductividad trmica y minimiza el ataque de microorganismos.El xido de berilio se utiliza para mejorar conductividad trmica, el xido de fierro para impartir efectos magnticos, el xido de plomo para aumentar densidad, el de magnesio incrementa rigidez y el xido de circonio para aumentar tenacidad y elevar densidad.

PROPIEDADES GENERALESLa seleccin de cargas se realiza dependiendo de las propiedades que se desean en el artculo final despus de haber, seleccionado el polmero a utilizar.Esto se debe a que las cargas no nicamente se utilizan para reducir el material empleado en la pieza sino como parte de la misma donde son causa de las propiedades finales.Para conocer qu plsticos utilizan determinadas cargas, se presenta la siguiente tabla

Cargas Utilizadas para Plsticos

Bibliografa iq.ua.es/TPO/Tema3 IMPI Seymour R.B., Carraher, C.E. Jr. (1995) "Introduccin a la Qumica de los Polmeros".Ed. Revert. Enciclopedia de Tecnologa Qumica, Kirk-Othmer Ed., Limusa, Mxico, 1998.