Agentes Espumantes
Un agente espumante o agente de expansión es una sustancia química que puede agregarse a los plásticos y generar gases inertes al calentarse. Este soplado o expansión de gases hace que el plástico se expanda, formando así una espuma. La estructura espumada puede variar por el tipo de agente espumante que se utilice, el tipo de gas que desprende y su solubilidad, el método de formación de compuesto utilizado, las temperaturas y presiones involucradas en el procesamiento y la viscosidad de la masa fundida.
Básicamente, hay dos grupos de agentes de expansión: agentes de expansión físicos y agentes de expansión químicos.
AGENTES DE EXPANSIÓN FÍSICOS
Los agentes espumantes físicos cambian de una forma a otra durante el procesamiento. Los gases comprimidos y los líquidos volátiles son los dos tipos principales. Los gases comprimidos se pueden disolver a presión en la resina y producir una espuma al liberar la presión. El uso de nitrógeno en productos de espuma moldeada por inyección es común. Los líquidos volátiles forman espuma de resina a medida que cambian de líquido a un estado gaseoso a las altas temperaturas de procesamiento. Los principales materiales en esta área son los hidrocarburos alifáticos fluorados (clorofluorometanos o clorofluorocarbonos). Estos agentes de soplado se han usado ampliamente tanto en espumas de poliuretano rígidas como flexibles. Las espumas flexibles de poliuretano son sopladas con agua, clorofluorocarbonos o cloruro de metileno. El dióxido de carbono de la reacción de isocianato con agua también puede funcionar como agente de soplado.
AGENTES DE EXPANSIÓN QUÍMICOS
Los agentes espumantes químicos son compuestos sólidos que se descomponen a las temperaturas de procesamiento para desarrollar el gas que forma la estructura celular. Ambas estructuras de celdas abiertas y cerradas son posibles. Los agentes de expansión químicos se pueden usar en casi cualquier polímero termoplástico o termofijo, y pueden ser orgánicos o inorgánicos.
Los factores que determinan la formación de una espuma plástica de células finas con una estructura regular son el tamaño de partícula del agente de soplado, las propiedades de dispersión de la máquina de procesamiento de plástico utilizada, la velocidad de descomposición del agente de soplado y la viscosidad en estado fundido de la resina que se procesa.
El agente de soplado químico inorgánico más común es el bicarbonato de sodio. Los agentes de expansión químicos son principalmente derivados de la hidracina. Los agentes de expansión químicos también pueden subdividirse en dos categorías principales: endotérmica y exotérmica.
Los agentes de soplado exotérmicos liberan energía durante la descomposición, mientras que los agentes de soplado endotérmicos requieren energía durante la descomposición.
En general, los agentes de expansión químicos endotérmicos generan dióxido de carbono como gas principal. Los tipos exotérmicos disponibles comercialmente producen principalmente gas nitrógeno, a veces en combinación con otros gases. El nitrógeno es un gas de expansión más eficiente debido a su menor velocidad de difusión a través del polímero en comparación con el dióxido de carbono.
La azodicarbonamida, las sulfonilhidracidas, las sulfonil semicarbacidas y la dinitropentametilentetramina son ejemplos de agentes de expansión exotérmicos. El borohidruro de sodio, el bicarbonato de sodio y el ácido policarbónico son ejemplos de agentes de expansión endotérmicos.
Los agentes de expansión químicos se pueden suministrar en forma de polvo que se puede mezclar en tambor con resinas en forma de gránulos, mezclar en seco con resina en forma de polvo y Banbury, como el caso del PVC o el polietileno para rotomoldeo o mezclar por extrusión. Los agentes de soplado también están disponibles en concentrados líquidos o en gránulos que pueden ser más cómodos de manejar que el polvo. Los concentrados líquidos, típicamente 50% de agente de soplado químico en un portador inerte compatible, se agregan durante el procesamiento en la garganta de la máquina, generalmente con un sistema de bombeo. Los concentrados en gránulo también están disponibles para la mayoría de las resinas.
Los agentes espumantes se utilizan en plásticos por varias razones: reducción de peso, ahorro en costo y material, y obtención de nuevas propiedades; las cuales incluyen aislamiento al calor y al ruido, apariencia de superficie diferente, rigidez mejorada, mejor calidad (eliminación de rechupes en piezas moldeadas por inyección) y mejores propiedades eléctricas.
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