Avances en polipropileno: competitividad y sustentabilidad

Aunque el polipropileno abarca una amplia gama de propiedades y usos, hay dos aspectos que caracterizan la nueva generación de resinas y compuestos en PP de mayor rendimiento.

Uno de ellos es el avance competitivo no solo frente a otras resinas básicas, como el PS y el PET, sino también frente a polímeros de ingeniería más costosos, como el nylon y el PC. La otra es un impulso significativo a la sostenibilidad sin comprometer el rendimiento.

Las nuevas ofertas que incorporan estas tendencias incluyen grados más livianos, como el PP espumado, los compuestos reforzados con fibra de vidrio corta y larga, el PP reforzado con fibra de carbono y los grados con contenido de reciclado o biobasados.

En los dos últimos años hemos informado sobre proveedores de PP y fabricantes de compuestos que han adquirido empresas de reciclaje, como Borealis y Albis Plastic. También hemos comentado sobre los avances realizados en la producción de PP a partir de propano de origen biológico. Borealis ya produce comercialmente PP a partir de materias primas renovables con la tecnología Nexblt, propiedad de Neste, en dos instalaciones belgas. El año pasado, LyondellBasell fue el primero en obtener con éxito PP y LDPE biobasado en paralelo mediante la tecnología Nexbtl, y ahora está validando la demanda del mercado de estos productos.

Polipropileno sustentable

Como se informó antes, el portafolio de Trucircle de SABIC incluye sus nuevos polímeros de PP virgen, certificados como renovables y basados en materias primas de segunda generación y biobasados, como los residuos de la fabricación de pulpa de madera. Trucircle también incluye grados pensados en la reciclabilidad, que ayudan a minimizar los residuos y fomentar el reciclaje, así como productos reciclados mecánicamente y productos circulares certificados a partir de materias primas de residuos plásticos mixtos.

La marca I'm Green, de Braskem, incluye resinas de PP y PE biobasadas, resinas recicladas posconsumo (PCR), así como ofertas mixtas de plásticos biobasados y PCR, aunque la empresa aún no ha producido PP I'm Green a escala industrial. En julio, Braskem se convirtió en el principal miembro fundador de la Coalición de Reciclaje de PP, cuyo objetivo es mejorar la recuperación y el reciclaje de PP en Estados Unidos.

Los tres principales productores de PP: ExxonMobil Chemical, SABIC y Braskem, y los dos principales fabricantes de compuestos de ingeniería, RTP Co. y Albis Plastic, lideran los desarrollos nuevos y futuros del PP.

PP de alto rendimiento para la automoción y más

Los PP avanzados para el sector automotriz parecen dominar los últimos desarrollos.

Dice una fuente de RTP: “A medida que los fabricantes de resinas mejoran las propiedades del PP puro, los fabricantes de compuestos pueden utilizar esas calidades mejoradas para impulsar las propiedades de los compuestos basados en PP, como los TPO. Por ejemplo, los nuevos PP copolímeros de alto flujo están consiguiendo una resistencia al impacto y un equilibrio del módulo de flexión cada vez mejores, que pueden impulsarse aún más mediante la adición de modificadores o cargas minerales”.

Dos nuevos grados de alto rendimiento, lanzados por ExxonMobil, responden a la tendencia actual de reducir el peso de los vehículos, ya que permiten fabricar piezas más delgadas y ligeras, con  las mismas prestaciones de impacto y rigidez, afirma Olivier Lorge, director de mercado global del negocio de PP, Vistamaxx y Adhesiones. Los nuevos Achieve Advanced PP7925E1 para Norteamérica y ExxonMobil PP7495E1 para Asia-Pacífico, se han diseñado con el fin de satisfacer las exigencias de los clientes en sus respectivas regiones.

Al ofrecer un flujo de 100 MFR o superior, ambos grados permiten un moldeo eficiente de piezas más delgadas. Se espera una mayor innovación en este ámbito, debido a que el aligeramiento sigue siendo un objetivo tanto para los vehículos de combustión interna como para los eléctricos, señala Lorge.

Como ejemplo, Lorge señala las amplias puertas de las populares SUV crossover, que cada vez tienen más componentes de PP/fibra de vidrio en lugar de acero. Lorge espera que los vehículos eléctricos continúen ampliando los avances del PP.

“Uno de los resultados del cambio hacia los vehículos eléctricos es la eliminación de una fuente de calor elevada, el motor de combustión interna, lo que permite que el PP sustituya las resinas de ingeniería y los metales bajo el capó y, posiblemente, en el mismo capó. Incluso en los vehículos con motor de combustión interna, el downsizing ofrece oportunidades para aumentar el uso del PP en aplicaciones como el distribuidor de admisión y la cubierta del motor. Además, los LED de baja temperatura permiten utilizar más PP en las carcasas de los faros, incluso cuando están en modo de “encendido permanente”.

La directora global del negocio de PP de SABIC, Lada Kurelec, muestra los nuevos compuestos de PP retardante de llama sin halógenos con refuerzo de vidrio corto y largo, que proporcionan soluciones de baja densidad en aplicaciones exigentes. Con una buena resistencia a la temperatura y un buen rendimiento eléctrico y mecánico, los compuestos son adecuados para componentes automotrices, así como de electricidad/electrónica (E&E), construcción de edificios y electrodomésticos.

Estos materiales presentan una notable combinación de procesabilidad, propiedades mecánicas y eléctricas, así como un bajo índice de inflamabilidad.

Los componentes fabricados con estos compuestos se destinan a aplicaciones de E&E, como trenes de potencia para vehículos eléctricos e infraestructuras de carga, así como disyuntores en miniatura, cajas de distribución, conectores, interruptores y enchufes, carcasas de herramientas eléctricas y piezas estructurales en la construcción de edificios. Este portafolio atiende la necesidad de materiales con temperaturas de uso continuo en el rango de 100 °C/212 °F, suficientes para sustituir al nylon 6 y 66.

SABIC ha lanzado los compuestos de PP Hapsoft S3615, S3620 y S3625, que ofrecen un tacto suave con excelente resistencia a las rayaduras en aplicaciones sin pintar y con poco brillo. Estos grados, aptos para el moldeo por inyección, brindan tacto y acabados de lujo y pueden ayudar a los fabricantes a reducir los costos hasta en un 50 % al evitar las operaciones secundarias. Las aplicaciones incluyen interiores de automóviles, pequeños electrodomésticos y electrónica de consumo.

A través de una reciente colaboración con la empresa portuguesa Solaris-Protevs, SABIC suministró un compuesto especial de PP para los flotadores del sistema de paneles solares flotantes de Solaris-Protevs. Estos paneles solares flotantes, ligeros y de gran rigidez, pueden colocarse en superficies de agua, como lagos, y conectarse a la red eléctrica para proporcionar una fuente de energía renovable a las ciudades.

Albis Plastic opera ahora bajo la nueva marca Mocom, debido a que la empresa matriz, Otto Krahn Group, ha separado su negocio de compuestos y distribución de resinas (conserva la marca Albis) para operar como dos empresas independientes.

Según Bernd Sparenberg, vicepresidente de ventas globales y desarrollo de mercado, los nuevos y futuros compuestos de PP de alto rendimiento tienen como meta cerrar la brecha entre el PP estándar y el nylon 6.

Entre ellos se encuentra el PP NXT, de Altech, compuesto de fibra corta con gran rigidez, menor densidad, gran resistencia química, menor absorción de humedad y envejecimiento térmico de 2000 horas a 150 °C/302 °F. Una aplicación reciente de un PP NXT estabilizado a los rayos UV es la apertura del portón de un nuevo SUV de Volkswagen.

Otra familia de Mocom de alta ingeniería son los compuestos de PP Alcom LB, diseñados para sustituir al PC en las carcasas de reflectores y luces led, así como en los cuadros de instrumentos de los automóviles. Se dice que el PP Alcom LB permite la separación de diferentes fuentes de luz en un espacio reducido.

El material tiene unos valores de transmisión de luz <0,2 % a 0,5 mm, un nivel de reflexión de la luz hasta del 97 %, excelente fluidez, gran estabilidad térmica, buen equilibrio entre resistencia y rigidez, elevada estabilidad dimensional y bajo alabeo.

Una aplicación actual en el sector automotriz es un reflector de Honda que ofrece alta opacidad con un espesor de pared fino, un alto nivel de reflexión y un mayor rendimiento lumínico. Los nuevos compuestos de PP también están destinados a aplicaciones de E/E, electrodomésticos, bienes de consumo, salud y jardinería.

En colaboración con su empresa asociada Wipag (un reciclador de plásticos alemán), Mocom ofrece también compuestos con contenido reciclado, como los compuestos de PP Altech Eco Near-to-Prime, los grados Altech IQ (calidad industrial), Wipelast PP/EPDM y Wipaflex PP/PE/EPDM, destinados principalmente al sector automotriz.

RTP espera que el PP de fibra larga siga creciendo debido al continuo cambio hacia materiales más ligeros y amigables con el medioambiente, en sustitución de compuestos de ingeniería más pesados como el nylon de fibra corta o el PBT.

Mocom está realizando pruebas con PP reciclado posindustrial con un 30 % de vidrio largo. Un proyecto en curso es el portón trasero del vehículo eléctrico ID3, de VW.

RTP también desarrolló recientemente una nueva línea de compuestos de PP con fibra de carbono corta, que abre el camino a piezas aún más ligeras cuando las exigencias justifican el costo adicional de la fibra de carbono. Mocom también trabaja en compuestos de PP con fibra de carbono denominados WIC PP, para aplicaciones en las que actualmente se utiliza hasta un 60 % de nylon 6 reforzado con vidrio.

La clave es el uso de fibra de carbono reciclada de menor costo proporcionada por la empresa hermana Wipag. La fibra de carbono reciclada cuesta menos del 10 % de la fibra original.

Una de las aplicaciones es el brazo de la bisagra de la tapa de llenado de un vehículo de alta gama, en el que el PP 30 de WIC sustituyó al 50 % de nylon 6 reforzado con vidrio, para ofrecer una reducción de peso y coste del 32 %. Otra es el nuevo vehículo eléctrico Taycan, de Porsche, en el que el PP WIC sustituye al nylon 6 y 66 reforzado con vidrio en los salpicaderos y las vigas de soporte del baúl.

El PP espumado se prepara para un amplio crecimiento

Ya sea para empaques, automóviles, construcción de edificios o bienes de consumo, los materiales sólidos tradicionales se están desplazando hacia las estructuras ligeras espumadas.

Kurelec, de SABIC, afirma que la próxima generación de soluciones de espuma termoplástica, con mayor estabilidad dimensional, rigidez y menor alabeo, se produce gracias a una serie de tecnologías de procesamiento que se encuentran en un estado de continua evolución e innovación.

Históricamente, las aplicaciones de espuma han estado dominadas por polímeros amorfos como el PS, el PUR y el PVC. El PP semicristalino espumado es una llegada relativamente reciente que no ha tenido buena acogida comercial, dice Lorge, de ExxonMobil.

El mes pasado, la empresa lanzó el PP espumable Achieve Advanced PP6302E1, descrito como una solución sostenible y de fácil procesamiento para aplicaciones de gran volumen. Este nuevo PP de alta resistencia de fundido (HMS) ofrece una rigidez hasta un 30 % mayor que la espuma de PP HMS estándar, lo que permite reducir considerablemente los costos en una serie de aplicaciones.

El PP6302E1 es reciclable y permite utilizar menos material. “Con el aumento en las regulaciones de VOC y monómeros en las espumas de PS, el PP6302E1 se convierte una alternativa viable y, lo que resulta más importante, es procesable en las líneas de espuma de PS con diversos agentes espumantes”, dice Lorge. Los procesadores, los propietarios de marcas y los fabricantes de equipos originales pueden aprovechar las oportunidades que brindan estas aplicaciones, como el bajo peso y el aislamiento, al tiempo que aprovechan las propiedades del PP:

• En los empaques para alimentos y bebidas ―bandejas de carne, tazones/platos/bandejas para microondas y vasos―. El PP6302E1 ofrece mayor rigidez y menor costo, además de excelentes propiedades de aislamiento, una buena capacidad de reciclaje y una resistencia duradera a la grasa y la humedad, incluso a altas temperaturas en hornos microondas y lavaplatos. El empaque conserva la temperatura del contenido interno durante el transporte y ofrece superficies cómodas al tacto.
• En los empaques industriales ―cajas, separadores y láminas― el PP6302E1 se caracteriza por su rigidez y resistencia, su estabilidad térmica, su resistencia a la humedad y a los productos químicos y su ligereza. Este empaque rígido y duradero puede reutilizarse y es adecuado para sustituir las láminas onduladas para proteger materiales valiosos.
•  En los productos de construcción ―aislamiento y juntas de hormigón― el PP6302E1 ofrece durabilidad y flexibilidad para facilitar la instalación. Los productos son térmicamente estables en una amplia gama de temperaturas y resistentes a la humedad para una mejor estabilidad dimensional.
•  En los componentes automotrices ―techos, conductos, revestimientos del suelo― el PP6302E1 presenta una rigidez mejorada que permite a los fabricantes mantener el rendimiento actual al tiempo que reducen el peso y aumentan la eficiencia del combustible.

La resistencia al calor para el uso en hornos microondas favorece al PP espumado sobre el PS en empaques de alimentos.

Olivier Lorge añade: “La resistencia al calor para el uso en hornos microondas sigue siendo un factor diferenciador clave que hace que el PP espumado sea una opción atractiva frente al PS en empaques para alimentos. En comparación con el papel, el PP6302E1 ofrece un aislamiento asequible para una mejor experiencia del consumidor en aplicaciones de empaques. La dureza/rigidez también ayuda a la durabilidad para que los productos puedan ser reutilizados”.

El Centro de Innovación de Espumas de SABIC, en Países Bajos, tiene la capacidad de procesar espumas y cuenta con equipos analíticos que le permiten a SABIC llevar a cabo desarrollos de nuevas tecnologías de espumas y proyectos de colaboración con socios de la cadena de valor para disminuir la huella de materiales, permitir la reducción de energía y costos, y recortar el tiempo de comercialización.

“La estrecha colaboración con nuestros clientes le ha permitido a SABIC crear un gran banco de conocimientos sobre los distintos procesos de espumado y desarrollar un portafolio de espumas específico y diverso, aplicable a casi todas las aplicaciones finales”, afirma Kurelec.

Entre estas nuevas soluciones de espuma se encuentra la resina de PP espumable SABIC PP-UMS (Ultra Melt Strength). Se dice que es única en el mercado y que ofrece una excelente espumabilidad, con un potencial ahorro en costos gracias a un procesamiento eficiente y el cumplimiento de los estrictos requisitos de emisiones de la industria. También, que su peso ligero y sus propiedades aislantes son atractivos para los sectores automotriz, de empaques y de construcción.

PP de nueva generación para empaques

Los proveedores de polipropileno afirman que la preocupación por la sostenibilidad está motivando un gran cambio del PS al PP para los empaques rígidos inyectados. Según Kuralec, de SABIC, el PP y la espuma de PP son compatibles con los sistemas de reciclaje que utilizan la separación por flotación, ya que la densidad del PP es menor que la del PS, que se hundiría y correría el riesgo de contaminar los flujos de reciclaje de botellas de PET.

SABIC ha lanzado Flowpact FPC75, un nuevo PP copolímero de impacto sin ftalatos para el moldeo por inyección. Se afirma que el material permite la reducción de tamaño en los artículos y un procesamiento más rápido de los empaques de pared delgada para alimentos y otros artículos.

Braskem lanzó recientemente un nuevo grado para termoformado (Inspire) que puede sustituir al PET. El nuevo grado presenta propiedades ópticas similares a las del PET, con mejor resistencia al calor que el PET o el PP copolímero random. Está dirigido a aplicaciones que exigen un gran equilibrio entre claridad y resistencia al calor, como las comidas precocidas y listas para calentar. La mayor resistencia al calor permite limpiar estos envases en el lavavajillas y volver a utilizarlos.

Braskem afirma que también tiene un nuevo PP homopolímero muy adecuado para compuestos y el uso en empaques, automóviles, artículos del hogar y bienes de consumo.

SABIC tiene un nuevo PP de impacto heterofásico para empaques flexibles. El PP BCT18F, de SABIC, está destinado a utilizarse en películas de laminación para empaques de alimentos retortables. Recientes ensayos con clientes han confirmado sus excelentes propiedades de procesamiento y rendimiento en todos los procesos de extrusión de película, incluidas las líneas de producción de película cast y soplado. Además, este grado ofrece una excelente resistencia al impacto a baja temperatura (-20 °C/-4 °F) para empaques congelados, y supera a los materiales comparables del mercado.

Otra novedad de SABIC es el PP 5212P de alta rigidez para películas BOPP destinadas a etiquetas, cintas y empaques de alimentos como confitería, snacks, productos de panadería, frutos secos, pastas y alimentos frescos. Se dice que su amplia distribución de peso molecular permite un procesamiento fácil con menos ruptura de película en la producción a alta velocidad (hasta 1,722 pies/min). Se dice que ofrece un MFR optimizado, alta rigidez y excelentes propiedades de barrera.

ExxonMobil también explora nuevas combinaciones en su portafolio actual, dice Lorge. Por ejemplo, la combinación del PP2252 de ExxonMobil con el PE de alto rendimiento Exceed XP, eleva el nivel de las películas sopladas al permitir la fabricación de películas con una mayor resistencia al impacto, mejor resistencia a la fluencia (creep) y menor deformación de la película debido a la contracción. La resistencia a las altas temperaturas y el rendimiento de encogimiento crean oportunidades para liners de compresión, empaques para llenado en caliente y pouches verticales.