aditivos lubricantes

7/22/2019 Aditivos lubricantes

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LUBRICANTESLos termoplsticos fundidos generalmente tienen

viscosidades muy altas y para procesarlos es necesario

aadirle lubricantes con varios propsitos.

Lograr altas velocidades de produccin con el menor desgaste posible en lasmquinas y el menor gasto de energa.

Minimizar la degradacin del material.


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Adems de estas funciones, algunoslubricantes tambin actan comodesmoldantes o como agentes deantibloqueo

a) LUBRICANTES INTERNOS:

Reducen la friccin entre las molculas de los polmeros y para

realizar esta funcin, deben ser muy compatibles con el polmero.

b) LUBRICANTES EXTERNOS:

Reducen la friccin entre los grnulos (pelets) tambin entre ellos y

las partes del equipo. Adems, reducen la friccin entre el material

fundido y las partes de las mquinas.


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Los lubricantes se clasifican en:

1.- Hidrocarburos: aceite mineral, parafinas,

polietilenos de bajo peso molecular.

2.- Carboxilatos y cidos carboxlicos: estearatosmetlicos y algunos ricinoleatos.

3.- Esteres: ceras naturales, monoglicridos ytriglicridos.


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APLICACIONES

El PVC es uno de los polmeros ms utilizados enel mundo y un gran porcentaje del consumo delubricantes se emplea en esta resina, la cual nopuede procesarse sin lubricantes,


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Los estabilizadores de estao tienden a pegarse a lassuperficies metlicas en los equipos de procesamiento, por

tanto esta formulacin requiere de lubricantes externos junto

con lubricantes internos.


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TABLA 5.1.1

APLICACIONES EN PVC (phr)

Perfil de ventanas Ca/ Zn Pb Sn

Estearato de Ca.

Cera montnica

Cera de PE oxidado

Cera de poliolefina

Parafina

Esteres/ ac. grasos

0.3

0.1

0.2

0.4

0.3

0.1

1.0

0.3

0.6

0.6

0.5


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FIG 5.1.2.- ESTEARATOSMETLICOS EN HDPE


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TABLA 5.1.2.

APLICACIONES Y EFECTOS DE LUBRICANTES.

POLIMERO MEJORA DE

PROCESO

DESMOLDANTE

Estirenicos

PP

PET/ PBT

POM

PC

PA

Cera montnicaCera de PE oxidado

Esteres de cerasCera de poliol

Cera montnica

Cera de copolimeroEsteres de poliol

Cera montnica

Esteres de Ceras

Esteres de poliol

Cera montnicaCera tipo amida

Esteres de Ceras

Esteres de poliol

Cera montnicaEsteres de Ceras

Cera montnica

Cera tipo amidaEsteres de Ceras

Esteres de poliolCera de copolimero

Cera tipo amida.Cera montnica

Cera de PEEsteres de poliol

Cera montnica

Ceras tipo amidaJabones metlicos

.

Cera montnica

Cera de PE

Esteres de Ceras

Cera montnicaCera tipo amida

Cera de PE oxidado

Esteres de poliol

Cera montnicaCera de PE

Cera de PE oxidado

Cera montnica

Cera de copolimeroJabones metlicos

Esteres de CerasEsteres de poliol


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5.2.- AYUDAS DE PROCESO

5.2.1.- Introduccin

De una manera muy especfica, se considera ayudas de proceso a el compuesto que

agregado a una matriz polimrica acelera el proceso de fusin, mejora las propiedades

reolgicas y mecnicas y favorece una mejor homogenizacin en el procesado.

Debido a las caractersticas morfolgicas del PVC, es la resina ms comn que requiere las

ayudas de proceso, y se orienta hacia esta resina la discusin del mecanismo de accin de

estos aditivos.


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Las ayudas de proceso usadas en PVC pueden actuar de dos maneras:

1).- Acelerando y controlando el proceso de fusin.

2).- Modificando las propiedades reolgicas del PVC.

5.2.3.- Clases qumicas

La primera ayuda de proceso introducida en el mercado desde hace 40 aosfu el copolmero de acrilato y metilmetacrilato, hoy este producto sigue en ellugar de privilegio, aunque se emplean otros tipos de ayudas de proceso quevan desde copolmeros acrlicos de bajo y mediano peso molecular hasta losde metilmetacrilato-estireno polialquilcarbonatos y polineopentiltereftalato.


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a).- Ayudas de proceso de bajo peso molecular

Las caractersticas que poseen son las siguientes:

- Imparten una excelente accin al fundir

- Reduce la viscosidad del fundido del PVC

- Hinchamiento moderado a la salida del dado

- Mejoran las propiedades termoelsticas

Son usadas generalmente para mejorar y acelerar el fundido.


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Los copolimeros acrilicos de bajo peso molecular contienen estireno que

provocan una menor solubilidad en PVC. Por tanto, ellos tienen una

tendencia a migrar a la superficie y crear una microcapa entre el metal y el

polimero. Estos productos actuan como LUBRICANTES EXTERNOS.

Los beneficios son:

Propiedades antiadherentes

Reduccin de impurezas por degradacin

Propiedades desmoldantes


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Disminuye la adherencia con el

metal


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Agentes desmoldantes

En general se obtiene un efecto desmoldante, asi como disminuye la

adherencia en dados y rodillos, sin la desventajas de deposito de

aditivos en partes metalicas, lo cual es comn en lubricantes externos.

El Plastistrength 700 tiene un peso molecular mas alto que 710 : por

tanto el material fundido tiene mas resistencia y elasticidad. Sin

embargo el grado 710 tiene mejor eficiencia antiadherente.

El Plastistrength L1000 es un lubricante acrilico y tiene una buena

compatibilidad con el PVC y muy buen efecto desmoldante a altas

temperaturas. Tambin se utiliza en moldeo por soplado y calandrado

de PVC.


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Ayudas de proceso


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Relacin Tiempo -temperatura

PVC con aditivos

L 1000 es Plastistrength de ATOFINA


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b).- Ayudas de proceso de alto peso molecular

Son generados solamente en procesos de polimerizacin por emulsin con un

peso molecular promedio (Mw) entre 1.3 x 106

y 2.5 x 106

gr/mol e imparteexcelentes propiedades como:

- Buena accin de fusin

- Mejoran la resistencia del polmero fundido

- Mejoran las propiedades superficiales


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Otras aplicaciones

El uso de las ayudas de proceso es particularmente recomendada para PVC de

pesos moleculares grandes y medios. La incorporacin de estos aditivos se realiza

al hacer las mezclas secas. Las concentraciones empleadas son usualmente

limitadas por el costo, pero varan normalmente de 0.5 a 3% dependiendo del tipo

de proceso de fabricacin.

Los procesos donde se usan estos aditivos son los siguientes:

- Extrusin- Moldeo por inyeccin

- Calandreado- Moldeo - soplado- Termoformado


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La funcin ms importante de las ayudas de proceso en el PVC es mejorar

las propiedades reolgicas tales como homogenizacin, elasticidad y

fuerza del PVC fundido, despus del proceso de fusin y durante el

procesado.


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Agentes nucleantes

El control de la cristalizacin de los polmeros en los procesosde transformacin es importante para obtener productos conlas propiedades deseadas.


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1.- En la produccin de productos transparentes, lo queconviene es reducir el grado de cristalinidad y el tamao de loscristales. Esto se consigue usando agentes de nucleacin yenfriando rpidamente el polmero.

2.- En el moldeo por inyeccin, conviene que la cristalizacinsea uniforme y a eso contribuye los agentes de nucleacin. Laspiezas van a tener mejores propiedades mecnicas.


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Cristalizacin de Polmeros

Los polmeros cristalizan bajo las siguientes condiciones:

La estructura molecular del polmero deber permitir el

ordenamiento cristalino

Un ncleo deber estar presente para iniciar la cristalizacin

Tabla 1. Parmetros caractersticos de cristalizacin de varios polmeros.

Polmero cc(max) umax Tm

(mm/s) (C)

Polietileno de alta densidad 0.80 33 141

Poliamida 66 0.70 20 267

Poliamida 6 0.35 3.3 229

Polipropileno isotctico 0.63 3.3x10-1 183

Polietilen tereftalato 0.50 1.2x10-1 270

Poliestireno isotctico 0.32 4.2x10-3 240

Policarbonato 0.25 1.7x10-4 267


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Los ncleos de cristalizacin pueden ocurrir:

a).- Producidos espontneamente (Nucleacin homognea)

b).- Impurezas slidas presentes en la resina.

c).- Cristales de polmero que no se fundieron en elprocesado

d).- Partculas formadas por degradacin del polmeroe).- Agentes de nucleacin.


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Los polietilenos lineales son los de cristalizacin ms rpida. Laspoliamidas, los polisteres y el polipropileno son de velocidadmedia y por eso responden muy bien a los agentes denucleacin.

9.2.- Condiciones de cristalizacin

Si se tiene al polmero fundido, el enfriamiento lento justo abajode la temperatura de fusin Tf, promueve el crecimiento rpidode cristales grandes y bien formados, porque las molculaspolimricas en esas condiciones tienen la movilidad que serequiere para acomodarse en los cristales.


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Si la temperatura del fundido se reduce sbitamente paraaproximarse a la de transicin vtrea, se formar rpidamente ungran nmero de ncleos de cristalizacin y como consecuencia,muchos cristales pequeos. Si el tamao de esos cristales esmenor que la longitud de onda de la luz visible, el material va a sertransparente, a pesar de que en l hay cristales.


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Efecto del Agente de Nucleacin

Formacin de ms ncleos,

Esferulitas ms pequeas,

Reduccin en el tiempo de ciclo, reduciendo costos,

Estructuras de granos ms finos, lo cual impacta en las propiedades

mecnicas tales como: estabilidad dimensional, resistencia a laflexin, transparencia, etc.


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Estos agentes de nucleacin frecuentemente son polvosinorgnicos cristalinos de granulometra muy fina: talco caolnslice.

Tambin pueden ser compuestos orgnicos, entre ellos variassales de cidos mono o policarboxlicos y algunos pigmentos


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EFECTO DE CRISTALINIDAD SOBRE LAS PROPIEDADES DE LASPIEZAS

La densidad aumenta con la cristalinidad:

Cristalinidad DensidadPolipropileno 70% 0.896 g/cm3

95% 0.903

La resistencia tensil en el punto de cedencia (RTPC) es la fuerza quese requiere para hacer que el polmero comience a fluir.

PolipropilenoCristalinidad RTPC (PSI)

70% 4,00095 6,100


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PolipropilenoCristalinidad % Resistencia al impacto IZOD

Pie/Libra/Pulgada70 2.895 0.9


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Efecto del Agente de Nucleacin

Sin Nucleante

Con Nucleante

Polmero

Fundido

Inicio de la

Cristalizacin

Parcialmente

Cristalizado

Completamente

Cristalizado

Agente de

Nucleacin

No hay

Cristalizacin

Parcialmente

Cristalizado

Completamente

Cristalizado

Enfriamiento


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Deformacin de las piezas

Las piezas se tuercen mas a mayor cristalinidad. La temperaturadel plstico no es uniforme en el molde y por eso, la cristalizacin

tampoco. Se crean tensiones internas y al enfriarse la contraccinno es uniforme y la pieza se tuerce.

Adems, como las regiones cristalinas tienen mayor densidad quelas amorfas, la contraccin no es desigual y las piezas se

deforman.

Otro factor que contribuye a la distorsin de las piezas es laorientacin que se induce en las molculas durante el procesado,porque al cristalizar, los cristales van a quedar orientados y

entonces la contraccin va ser anisotrpica y la pieza se va adeformar.


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Clasificacin de los A. N.

En la prctica son usadas concentraciones por abajo del 0.5%.Concentraciones mayores a estas no producirn mejoras en el efecto denucleacin.

Los agentes nucleantes son incorporados como polvo o mezclas depolvos, como suspensiones o soluciones, o en forma de masterbatch.

Aditivos

InorgnicosCompuestos Orgnicos Polmeros

Talco Slica

Caoln

Sales de cidos mono opolicarboxlicos

Ciertos pigmentos

Copolmeros de

etileno/ester acrlico

Los A.N. pueden ser clasificados como sigue:


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Modulo de flexin

El modulo de flexin del PP se ve afectado mediante laadicin de agentes de nucleacin..Mdulo de Flexin: ASTM D790


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Resistencia al Impacto

El incremento en la dureza debido a la adicin de agentes nucleantes es

acompaado por un ligero descenso en la resistencia al impacto. Los

datos de Impacto Gardner en un copolmeros de medio impacto se

muestra a 23C y -30C en la figura.

f i j


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Temperatura de Deflexin bajoCarga (HDT)

Agentes hipernucleantes incrementan la temperatura de deflexin

bajo carga (HDT) en aproximadamente un 20 - 25% sobre un PP

no nucleado y permiten una mejora significativa en la resistencia a

la distorsin a altas temperaturas: ASTM D648.


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Retardantes de Flama


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Retardantes de flama


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Por qu usar retardantes de flama?


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Clasificacin

3 categoras:

Los que se queman y son consumidos por el fuego.

Los autoextinguibles

Los incombustibles.


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Prueba en laboratorio


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CLASE UL 94

Los materiales se clasifican en tres categoras:

V- 0

v -1

v - 2


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Prueba de flamabilidad


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Retardantes de Flama

Los principales retardantes de flama son:

Compuestos bromados

Fosfatos

Hidrxidos

Borato de Zinc y de Bario


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Indice de oxgeno

Polmero ndice de oxgenoPolioximetileno 15

Polipropileno 17.4

Polietileno 17.4

ABS 17.75

Poliestireno 18

Policarbonato 22-24

PVC rgido 40

Teflon 95

TABLA 3.1R d d fl


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Retardantes de flama ms comunes

Resina Retardante de flama %

ABS

Nylon

PP

PE

Octabromo diphenyloxide

Tetrabromobisphenol A

Dechlorane plus

Tetrabromobisphenol A

Decabromodiphenyloxide

18-22

18-22

18

6-15

21


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Nivel de aditivos


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Rellenos y reforzantes

Carbonato de Calcio Esferas de Vidrio


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1. Incremento en el modulo deflexin

Efectos sobre la resina

Depende de la naturaleza de la partcula derelleno o carga y la concentracin utilizada.


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2.- Incremento en la estabilidad

dimensional y reduccin de fluencia

La presencia de la fase mineral rigida

dispersa en la fase polimerica actua

como una microestructura y reduce elencogimiento y la fluencia.


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3.- Incremento en el punto de deflexinpor calor.

La presencia de un material rigido enla resina origina una mayor

temperatura de deflexin.


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4.- Incremento en las propiedades electricas.

Los rellenos minerales como el caolincalcinado se utilizan en compuestos aislantesdebido a su bajo contenido de humedad y

buenas propiedades electricas

5.- Mejoran el proceso

6.- Incremento en el volumen de resina.

6 2 R f


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6.2.- Reforzantes

Se denomina reforzamiento al incremento en el mduloy la resistencia que se obtiene cuando una segundafase, de mayor rigidez que el polmero base, se dispersaen la matriz del polmero. Se combinan sistemasdiferentes para obtener propiedades promedio entre lasdos fases.


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AGENTES DE ACOPLAMIENTO

Al aadir rellenos o fibras reforzantes a los polmeros, se

presentan problemas de incompatibilidad. Los polmeros son

materiales orgnicos y muchos rellenos son inorgnicos:

7 2 D i i


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7.2- Descripcin

Los agentes de acoplamiento son sustancias que sirvencomo un puente molecular entre una carga (relleno o refuerzo) yun material polimrico; dicho puente mejora la adhesin a travsde la interfase del sistema polmero-carga y en consecuencia seobtiene, por lo general, un mejoramiento en la resistenciamecnica, as como en la resistencia qumica del materialcompuesto.


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Mecanismos de accin

El propsito de los promotores de adhesin es actuar en elinterface para aumentar la adherencia entre dos substratos a travsde la reduccin de la tensin de interfase.

Los agentes mas utilizados son:

SILANOS

TITANATOS


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PP con 30 % de fibra de vidrio

Agentes de acoplamiento


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Agentes compatibilizantes


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A t d l i t PP


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Agentes de acoplamiento para PP


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Agentes espumantes


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El principal criterio en la seleccin de un agente espumante para un material plsticoen particular es la temperatura de descomposicin del agente, otros criterios que se

deben tener en cuenta son:

- El gas espumante debe liberarse dentro de un rango de temperatura especfico nomuy grande, relacionado con la temperatura de procesamiento del plstico.

- La velocidad de liberacin de los gases debe ser controlable pero rpida.

- El espumante no debe descomponerse espontneamente.

- El gas generado debe ser preferentemente nitrgeno y no estar constituido porcomponentes explosivos.

- Los espumantes deben incorporarse y dispersarse fcilmente en el plstico y nodeben ser peligrosos para la salud ni ellos ni sus productos de descomposicin.

8.2.- Clases qumicas


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8.2. Clases qumicas

Los agentes espumantes se pueden clasificar en:

- Agentes espumantes fsicos

- Agentes espumantes qumicos

1.- Azo compuestos- Azodicarbonamida

- Azodicarbonamida modificada

2.- Derivados de Hidrazina- 4,4oxibis(benzenosulfohidrazina)

- Difenilsulfon-3, 3-disulfohidrazina

- Difenilene oxide-4,4-disulfohidrazina

- Trihidrazinotriazina


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8.4.- Concentraciones utilizadas

0.1 % Elimina huecos en moldeado por inyeccin.0.2 - 0.8 % Para producir estructuras espumadas moldeadas por

inyeccin.

0.3 % Perfiles extrudos.

5 - 15 % Productos espumados moldeados por compresin.

1 - 15 % Plastisoles de vinil espumado.


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Descripcin qumica Rango dedescomposicin

en aire (C)

Produccin de

gas (ml/g)

Usos principales

Azodicarbonamida

205 - 215 220 PVC, PE, PP,PS,ABS, PA

Azodicarbonamida

modificada155 a 220 150 a 220 PVC, PE, PP,

EVA, PS, ABS4, 4Oxybis(ben-

zeno-sulfohidrazina150 a 160 125 PE, PVC, EVA

Difenilsulfon-3-3-

disulfohidrazina

155 110 PVC, PE, EVA

Difenylene oxide-

4,4-

disulfohidrazina

175 a 180 120 PE, PVC, EVA

Trihidrazinotriazina 275 225 ABS, PE, PP, PA

Toluensulfonil

semicarbazida

228 a 235 140 ABS, PE, PP, PA,

PS

5- Feniltetrazo 240 a 250 190 ABS, PPO, PC PA,PBTP

Anhdrido Isatico 210 a 225 115 PS, ABS, PA

PPO,PBTP, PC


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AGENTES ANTIMICROBIANOS
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://lifeboat.com/images/bacteria.jpg&imgrefurl=http://lifeboat.com/ex/screw.sustainability&h=441&w=560&sz=67&hl=es&start=4&tbnid=6repzbuF4HcZiM:&tbnh=105&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3DBACTERIA%26gbv%3D2%26hl%3Deshttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://library.thinkquest.org/10551/web2Esp/germs.gif&imgrefurl=http://library.thinkquest.org/10551/web2Esp/biotech2.htm&h=411&w=232&sz=19&hl=es&start=3&um=1&tbnid=3n_7osGOKyLOcM:&tbnh=125&tbnw=71&prev=/images%3Fq%3Dmicroorganismos%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DG


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TIPOS DE

MICROORGANISMOS Microorganismos que generan problemas en lasaplicaciones de polmeros:

AlgasHongos

Bacterias
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.telefonica.net/web2/apape/images/Hongos.jpg&imgrefurl=http://www.mexicowarez.com/foro/index.php%3Ftopic%3D10008.40&h=648&w=864&sz=44&hl=es&start=3&tbnid=NS1vij0rPtNYXM:&tbnh=109&tbnw=145&prev=/images%3Fq%3DHONGOS%26gbv%3D2%26hl%3Deshttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.kalipedia.com/kalipediamedia/cienciasnaturales/media/200704/18/ecologia/20070418klpcnaecl_179.Ies.SCO.jpg&imgrefurl=http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/fotos-alga-fotosintetico.html%3Fx1%3D20070418klpcnaecl_179.Ies%26x%3D20070418klpcnaecl_53.Kes&h=509&w=555&sz=306&hl=es&start=31&tbnid=4X4tsLgJ71uanM:&tbnh=122&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3DALGA%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Des%26sa%3DNhttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://lifeboat.com/images/bacteria.jpg&imgrefurl=http://lifeboat.com/ex/screw.sustainability&h=441&w=560&sz=67&hl=es&start=4&tbnid=6repzbuF4HcZiM:&tbnh=105&tbnw=133&prev=/images%3Fq%3DBACTERIA%26gbv%3D2%26hl%3Des


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PROTECCIN CONTRA LA ACTIVIDAD DELOS HONGOS

Complejos

Daos duraderos

Factores que contribuyen al crecimiento de moho TRICLOSAN

PLATA


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ANTIMICROBIANOS


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InyeccinTermoformado

Soplado

Bajo Costo

Procesabilidad

Alta Rigidez

Baja Densidad

PP

PolmeroSemicristalino

Opaco

PP Clarificado

Medicina

Empaque


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Desired Property PET PS PVCHDP

EPC Glass

Transparencia y brillantez O o o ++ o o

Costo/Unidad Volumen ++ + + o ++ +

Capacidad llenado en caliente ++ ++ ++ ++ o o

Barrera Humedad/Vapor + ++ + o ++ -

Densidad Menor ++ + ++ o ++ ++

Propiedades de Transferencia

Olor/Tacto + o + + o -

Resistencia al Impacto + ++ - - - ++

Flexibilidad O ++ o o o ++

Rigidez - - - + - -

Resistencia umica + + ++ o o o


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1ra Generacin

1,2,3,4 - dibencilideno sorbitol

Tm = 230CPP Aleatorio

2da Generacin

MDBS1,2,3,4 - di-para-metilbencilideno sorbitol

3ra Generacin

DMDBS


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MONOCLINICO HEXAGONAL TRICLINICO

Accin del Clarificante

- Crea una retcula de nucleacin uniforme

- El tamao de las esferulitas se reduce

- Esferulitas de tamao menor a la longitud de onda de la luz,no la refractan.


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PPCLARIFICADO

CristalizacinInicio de laPolmero

PPNUCLEADO

PP

NORMAL

CristalizacinFundido Completa


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Temperatura de cristalizacin


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Nebulosidad


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aditivos lubricantes

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