Dow Elastomers

Performance Plastics

Compuestos de elastómeros termoplásticos (TPO) en automóvilesSoluciones flexibles, infinitas posibilidades

Dow Elastomers

La industria automotriz intenta constante-mente reducir el peso de los vehículos con el fin de alcanzar objetivos muy exigentes en cuanto a un mayor ahorro del combus-tible. Distintas regiones del mundo procuran poner en práctica medidas ambientales de diferentes maneras. Esto ha generado mayores esfuerzos en reducir el peso total de un vehículo mediante el uso de tecnologías aún más innovadoras. La función de los plásticos en el diseño au-tomotriz se ha convertido en un factor fun-damental tanto para lograr características de rendimiento de un vehículo moderno como para permitir que dicho rendimiento se logre de manera más rentable. En la industria del transporte actual, los plásticos y los materiales compuestos han adquirido cada vez mayor importancia como método para reducir el peso del vehículo para lograr los objetivos de peso cada vez más rigurosos. Uno de los materiales más utilizados hoy en día en la industria automotriz es la poliolefina termo-plástica (TPO), que en general consiste en una mezcla de polipropileno (PP), un modificador de impacto de alto rendimiento y un agente de carga como el talco. Los TPO han sido ampliamente adoptados para utilizarlos en aplicaciones tanto para exteriores como para interiores en remplazo de los materiales más tradicionales como el metal, así como también los termoplásticos de ingeniería, tales como el acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) y el policarbonato (PC)/ABS. Una posible vía para reducir el peso de un vehículo es fomentar el uso de componen-tes de espesor reducido al proveer materia-les más rígidos. Sin embargo, esto presenta desafíos técnicos significativos debido a que la pieza debe mantener su rigidez y al mismo tiempo ser fabricada con tecnologías de pro-cesamiento convencionales tales como el moldeado por inyección. Los fabricantes de automóviles continúan moviéndose hacia plataformas globales y exi-giendo a los proveedores tener una presencia global con capacidad para prestar servicios desde cualquier lugar en que se encuen-tren. Las especificaciones del fabricante describen una variedad de requisitos que pueden variar desde el rendimiento de bajo impacto final hasta un comportamiento dúc-

til a -40° C. Esto ha conducido al desarrollo de una variedad de productos de PP y elas-tómeros adaptados para cumplir los criterios específicos. En el caso de los elastómeros de poliolefina (POE), esto ha llevado a distintos niveles de flujo y densidades.

Liderando el camino Como el principal productor mundial de POE y líder en monómeros de etileno-propileno-dieno (EPDM), Dow ofrece una exclusiva cartera en innovación y vasta experiencia en la industria que continúa ofreciendo solucio-nes para aplicaciones en el mercado de elas-tómeros especiales. Entre ellas se incluyen soluciones especializadas para los TPO “rígi-dos” que se utilizan en aplicaciones para ex-teriores e interiores de automóviles, así como los TPO “blandos” para revestimientos de paneles de instrumentos (PI) y otros compo-nentes de interiores. Los materiales de Dow ofrecen la flexibilidad que usted necesita para satisfacer sus nece-sidades específicas de ingeniería y requi-sitos de procesamiento. En varios casos, los materiales y la tecnología de Dow pueden contribuir a identificar soluciones de TPO que ofrecen un mejor rendimiento y rentabilidad como sustitutos de PC/ABS, policloruro de vinilo flexible (f-PVC), termoplásticos- vulcanizados (TPV), cuero, fibra de vidrio, y otros materiales. Nuestra oferta de productos continúa ex-pandiéndose a medida que aplicamos nuestras tecnologías de polímeros y cata- lizadores, avanzadas y patentadas, a fin de identificar soluciones de TPO que per-mitan a nuestros clientes satisfacer las necesidades emergentes, diferenciar sus productos y mejorar su capacidad com-petitiva. Asimismo, Dow continúa refor-zando su presencia en la fabricación global para el suministro confiable de productos desde Norteamérica, Europa y Asia en una variedad de aplicaciones y mercados.

Tecnología INSITE™ Una plataforma importante para la inno-vación de Dow es la tecnología INSITE™, que combina catalizadores de metaloceno inventados por Dow con la tecnología de avanzada en procesos y ciencia de mate-riales. Dow aplica la tecnología INSITE™ con el fin de diseñar nuevas moléculas y crear nuevos e innovadores productos de olefinas especiales que ofrecen mejoras significativas en el rendimiento, costo, capacidad de reciclado y uso del material sobre los polímeros a los que sustituyen.

Recurra a Dow para obtener soluciones innovadoras de materiales de TPO para el interior y exterior de los vehículos

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Respondiendo a sus necesidades La tecnología avanzada de Dow, junto con un profundo conocimiento de los re-querimientos de compuestos de TPO en automóviles permite a Dow ofrecer una gama de soluciones basadas en las carac-terísticas de composición y procesamiento deseados, así como el desempeño y apari-encia de la pieza terminada. Los elastómeros especiales de Dow se uti-lizan como copolímeros con polipropileno para favorecer la resistencia al impacto, mejorar la resistencia a la intemperie, mini-mizar el peso, y contribuir a la capacidad de reciclado de las piezas. Los materiales de Dow pueden también mejorar la capaci-dad de procesamiento de los compues-tos de TPO, mejorando la productividad y economía en las operaciones de moldeado por inyección, extrusión de láminas/ter-moformado y moldeado por soplado. Prestando servicios a nivel global Las cadenas de suministro automotriz globales exigen soluciones de materiales a nivel mundial. Las capacidades de Dow en todo el mundo nos permiten satisfacer sus necesidades actuales como aquéllas que surjan al día siguiente. Estas capacidades de primera línea comprenden: • Aplicación, desarrollo y recursos de servi-cios técnicos a nivel global;

• Organización del servicio al cliente a nivel global;

• Capacidades de producción e integración de material crudo a nivel global.

Materiales flexibles de Dow En esta sección encontrará una visión general de los materiales de elastómeros especiales que Dow tiene a su disposición para compuestos de TPO: Los elastómeros de poliolefina (POE) ENGAGE™ han sido durante mucho tiem-po los modificadores de impacto de elec-ción para las aplicaciones de TPO rígidos. Hoy en día, éstos contribuyen a los nuevos avances en el rendimiento y la capacidad de procesamiento de ambos TPO, rígidos y blandos, a medida que se expande el uso de la tecnología de TPO a través de los vehículos actuales y los automóviles del mañana. Los acontecimientos recientes abarcan: • ENGAGE™ HM POE – ponen mayor énfa-sis en la alta resistencia al fundido y rigidez;

• ENGAGE™ XLT POE – posibilitan la fabricacion de piezas de TPO más ligeras y más finas con una mayor rigidez, resis-tencia al impacto comparable, mejor ajuste y acabado, y tiempos de ciclo reducidos en comparación con el modificador de impac-to principal; Las resinas de polietileno de muy baja densidad (VLDPE) Dow son buenos modi-ficadores de impacto que también aportan resistencia, rigidez y flexibilidad en los TPO rígidos y blandos. Los productos EPDM NORDEL™ son ma-teriales monómeros de etilieno-propileno-dieno líderes en la industria que ofrecen may-or capacidad de procesamiento e imparten rigidez a baja temperatura a otros polímeros.

La innovación de Dow continúa Dow continúa desarrollando nuevas solu-ciones innovadoras que mejoran el rendimiento y la capacidad de procesamiento de los com-puestos de TPO. Los plastómeros y elastómeros VERSIFY™ son sólo un ejemplo. Estos copolímeros de propileno-etileno versátiles se utilizan como modificadores de rendimiento o procesa-miento que contribuyen a una mejor óptica, elasticidad, flexibilidad, suavidad y otras car-acterísticas táctiles. Los copolímeros olefínicos en bloque (OBC) INFUSE™ presentan distintos bloques de segmentos rígidos (muy rígidos) y blandos (altamente elastoméricos). Estos innova-dores materiales ofrecen la posibilidad para los TPO de una mayor flexibilidad/durabi-lidad, sensación suave al tacto, aumento de la resistencia al calor, tiempos de ciclo más rápidos, y otras ventajas adicionales. Los polímeros funcionales AMPLIFY™ GR son poliolefinas injertadas en anhídrido ma-leico (MAH) con excelentes propiedades adhesivas, compatibilidad con otros mate-riales, baja temperatura de fusión, estabili-dad térmica, y baja densidad para una mejor compatibilidad de cargas inorgánicas y una mejor calidad de TPO. Los continuos aportes de Dow a un mayor uso de los TPO rígidos contribuyen a re-ducir el peso del vehículo, mejorando su seguridad, durabilidad, reduciendo el em-pañado del vidrio, y mejorando la capaci-dad de reciclado de los materiales al final de la vida del vehículo.

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Aplicaciones para compuestos de TPO que contienen elastómeros de Dow

Propiedades deprocesamiento y rendimiento Los elastómeros especiales de Dow pueden satisfacer una gran variedad de requerimientos de procesamiento para los compuestos de TPO en automóviles. Dow ofrece diversas opciones para los compuestos utilizados en el moldeado por inyección de TPO rígidos. Dentro de éstas se incluyen los grados de ENGAGE™ POE, DOW™ VLDPE, y NORDEL™ EPDM que ofrecen un excelente equilibrio de resistencia al impacto y economía, materiales de menor densidad para una mayor resistencia al impacto y ductilidad a baja temperatura, así

como también materiales que ofrecen la máxima resistencia al impacto y mayor flujo durante el procesamiento. La respuesta para el diseño de piezas cada vez más complejas y exigentes de hoy en día. Para el termoformado y el moldeado por soplado de los TPO rígidos y blandos, Dow ha desarrollado varios grados de ENGAGE™ POE que presentan alta resistencia al fundido debido a la introducción de ramificaciones de cadena larga en la estructura del polímero. En el moldeado por soplado, la alta resistencia al fundido proporciona una mejor resistencia al abollamiento que los elastómeros de poliolefinas convencionales, así como la

extensibilidad para una relación de soplado alta. En el termoformado, el material de lámina extruida fabricado con nuestros materiales de alta resistencia al fundido cumple con los requerimientos durante el procesamiento, si bien retiene la estabilidad de la forma, minimizando el abollamiento durante el precalentamiento. Esto se traduce en piezas con altos niveles de calidad de superficie y consistencia así como estabilidad del color. Cuando se combina con la alta resistencia al fundido del polipropileno, estos elastómeros contribuyen a temperaturas de re-cristalización más elevadas, permitiendo a las piezas ser removidas de los moldes con mayor rapidez, mejorando la productividad.

Aplicaciones de TPO

para exteriores

Moldeado de TPO rígido para para golpes trasero

TPO rígidos para paneles de protección y molduras laterales

Molduras de TPO para paneles de carrocería delanteros extremos

TPO rígido parapara golpes

™Marca registrada de The Dow Chemical

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Incorporando elastómeros en uncompuesto deTPO

Los elastómeros pueden ser introducidos enun TPO en diferentes puntos de la cadena de valor. Aunque no existe una forma correcta o incorrecta de introducir el elastómero, existen beneficios y riesgos inherentes que pueden influir en la decisión del fabricante, mezclador o procesador (véase la Tabla 1).

Asimismo, la selección del elastómero puede ser influenciada por las capacidades del fabricante (productor de PP, mezclador, o moldeador/extrusor), los demás ingredientes compuestos de TPO, y el rendimiento del uso final deseado. En varios casos, la mejor relación de costo/rendimiento proviene de combinar un PP de bajo rendimiento con un elastómero de alto rendimiento en comparación con el uso de un copolímero de polipropileno de impacto o reactor TPO (r-TPO).

Tabla 1: introducción de elastómeros para aplicaciones de TPO

Método Ventajas Desventajas

PP en el reactor

Agregar etileno al reactor de PP para crear segmentos de elastómeros de etileno-propileno (EP) para un copolímero de impacto (ICP) o un reactor TPO (r-TPO).

• Excelente dispersión del comonómero de etileno.• Menores requerimientos de elastómero para compuestos o procesamiento en prensa o en línea.

• A menudo, un rendimiento inferior en la producción de PP (mayor costo). • El elastómero del reactor en general no es tan eficiente como los elastómeros de alto rendimiento– especialmente para la resistencia al impacto a baja temperatura . • Aún así es probable que requiera compuesto de carga/aditivos para su uso en los TPO.

PP Post-Reactor

Agregar un elastómero en operaciones de composición de PP posteriores a la fabricación.

• A menudo, mayor rendimiento de fabricación del polipropileno base. • Mayor flexibilidad en la formulación en comparación con el agregado en el reactor.

• Necesidad de capital para la introducción de elastómeros. • Aún así es probable que requiera compuesto de carga/aditivos para su uso en los TPO.

Composición

Agregar un elastómero a un PP, cargas, y otros aditivos en una operación de composición.

• Mayor grado de flexibilidad.• Múltiples fuentes de ingredientes.• Capacidad para optimizar costos y rendimiento.

• Requerimientos de capital para operacionesde composición.• Logística/antecedentes de calor.

En prensa o en línea

Agregar un elastómero directamente al flujo de ingredientes en una operación de moldeado por inyección o extrusión.

• Anula la operación de composición y reduce costos. • Puede modificar los niveles de elastómeros según sea necesario.

• Dispersión en general menos eficiente que con composición. • Posible necesidad de capital y niveles de elastómeros más altos para cumplir con los requisitos de impacto.

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Aplicaciones de TPO

para interiores

TPO rígido en molduras de columna interior del techo

TPO rígido y blando para suavidad en los componentes de painel de instrumentos y controles

Recubrimiento de TPO blando para tapa de consola símil cuero

TPO rígido para protectores de rodilla

TPO blando para simular cuero para paneles interiores de la puerta

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Diseño y selección de elastómeros

El fabricante de elastómeros cuenta con una variedad de catalizadores, procesos y monómeros para crear elastómeros que son útiles para los TPO.

A principios de 1990 Dow utilizó la tec-nología INSITE™ que permitió la creación de POE ENGAGE™ que ofrecía un mejor con-trol de la arquitectura molecular mediante el uso de capacidades de catálisis de metalo-ceno y procesamiento. Estos nuevos elas-tómeros combinaron diversas ventajas que contribuyeron a un mejor rendimiento de los compuestos de TPO y su rápido éxito como sustitutos de otros copolímeros de etileno como EPDM:

•Baja temperatura de transición vítrea – el aumento de la longitud de la cadena al-faolefinadesde el propileno (C3) hasta el buteno (C4) y octeno (C8) brinda un mejor rendimiento de impacto a baja temperatura (véase la Figura 1);

•Distribución estrecha del peso molecular y niveles bajos de ramificación – contribuye a una mejor dispersión del elastómero en el polipropileno (véase la Figura 2);

•Forma de pellet – permite una com-posición continúa y manipulación a granel del elastómero.

(1)Datos obtenidos en ensayos realizados por Dow. Los protocolos de ensayo e información adicional disponibles a solicitud. Las propiedades indicadas son típicas, no deben interpretarse como especificaciones. Los usuarios deberían confirmar los resultados a través de sus propios ensayos.

Tabla2: resumen de los efectos de diseño de elastómeros en el rendimiento de termoplásticos olefínicos[2]

Efectos de elastómeros en el rendimiento de los TPO(1)

Impacto a baja

temperatura

Módulo de flexión

Temperatura de distorsión

por calor

Flujo en moldeado por

inyección de TPO

Contraccióndel TPO

Resistencia al fundido

Brillo

Disminución de la longitud de la cadena delcomonómero.

Disminución de la cristalinidad del elastómero (menor densidad).

Disminución del índice de fluidez (aumento del peso molecular[MW]).

Disminución del contenido de elastómero.

Disminución de la distribución del peso molecular (MWD).

Disminución de las ramificaciones.

-35

-40

-45

-50

-55

-60

-65

Figura 1: ductilidad a baja temperatura de varios elastómeros de etileno/alfa-olefina(1)

Propileno

Buteno

Octeno

Cristalinidad (%)

0 5 10 15 20

Tem

pera

tura

de

tran

sici

ón v

ítrea

(°C

)

Figura 2: dispersión de elastómeros en TPO(1)

(4,5mm=1micrón)

EPDM POE

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GradoComonómero con

etilenoDensidad,g/cm3

(ASTMD792)Índice de fluidez, g/10min

(2.16 @ 190°C) (ASTMD1238)Método Dow DSC

ENGAGE™ 7270/7277(2) Buteno 0,880 0,8 -44

ENR7380/ENGAGE™ HM7387(2,3) Buteno 0,870 <0,5 -52

ENGAGE™ 7447(2) Buteno 0,865 5 -53

ENGAGE™ 7467(2) Buteno 0,862 1,2 -56

ENGAGE™ 8003 Octeno 0,885 1 -46

ENGAGE™ 8100/8107(2) Octeno 0,870 1 -52

ENGAGE™ 8130/8137(2) Octeno 0,864 13 -57

ENGAGE™ 8150/8157(2) Octeno 0,868 0,5 -52

ENGAGE™ 8180/ENR8187(2,3) Octeno 0,863 0,5 -55

ENGAGE™ XLT8677(2) Octeno 0,870 0,5 -65

ENGAGE™ 8200/8207(2) Octeno 0,870 5 -52

ENGAGE™ 8400/8407(2,4) Octeno 0,870 30 -54

ENGAGE™ 8842(2) Octeno 0,857 1 -58

ENGAGE™ HM 7487(2) Buteno 0,860 <0,5 -57

DOW™ VLDPE1085(5) Buteno 0,884 0,75 -52

ENGAGE™ HM7280 Buteno 0,884 0,1 -49

DOW™ VLDPE1095(5) Buteno 0,886 1,3 -52

ENGAGE™ HM7289 Buteno 0,886 0,45 -49

NORDEL™ IP3720P(6) Propileno 0,870 1 -44

NORDEL™ IP3745 Propileno 0,870 <0,5 -44

AMPLIFY™ GR216(7) Injertado 0,875 1,3 -54

Tabla 3: propiedades típicas de los elastómeros especiales de Dow para compuestos de TPO(1)

Densidad,g/cm3 Índice de fluidez,g/10min(2.16)(1)Datos obtenidos enensayos realizados por Dow. Los protocolos de ensayo e información adicional disponibles a solicitud. Las propiedades indicadas son típicas, no deben interpretarse como especificaciones. Los usuarios deberían confirmar los resultados a través de sus propios ensayos.(2)Los productos ENGAGE™ POE/ENR con números que terminan en 7 (por ej. 7277, 8407) y ENGAGE™ 8842 poseen agentes de partición de talco para una mejor manipulación del producto; las propiedades pueden medirse antes del agregado de talco.(3)ENR designa un grado de desarrollo. Al utilizar productos de desarrollo, se les recuerda a los clientes que: (1) es posible que las especificaciones del producto no estén totalmente definidas; (2) es necesario realizar un análisis de riesgos y tomar precaucionesen su manipulación y uso; (3) existen mayores probabilidades de que Dow cambie las especificaciones y/o interrumpa la producción; y (4) aunque Dow puede oportunamente suministrar muestras de dichos productos, Dow no se encuentra obligado a suministrar o de otro modo comercializar dichos productos para cualquier uso o aplicación.(4)El producto ENGAGE™ 8400 POE se encuentra disponible en la región europea. El producto ENGAGE™ 8407 POE se encuentra disponible a nivel mundial; (5)

Polietileno de baja densidad; (6)EPDMcon contenido de dieno de menos de 0,5%; (7)Copolímero injertado con anhídrido maléico™Marca registrada de The Dow Chemical Company (“Dow”) o una sociedad vinculada de Dow

Un mayor desarrollo de la tecnología INSITE™ ha dado lugar a la posibilidad de modificar la ramificación y las características de peso molecular a fin de producir grados de alta resistencia al fundido de POE ENGAGE™ HM. Estos elastómeros demuestran beneficios en las aplicaciones de extrusión, termoformado, y moldeado por soplado, así como también mejoras enla estética (reducción del brillo y líneas deflujo) en piezas moldeadas por inyección [3].

La Tabla 3 indica la amplitud de los elas-tómeros especiales de Dow que se pueden utilizar para la modificación de TPO a fin de lograr el esperado equilibrio de propie-dades y procesamiento.

Más allá de estos productos, existen otros materiales innovadores que están co-menzando a ingresar al mercado, incluy-endo elastómeros de propilenoetileno[4] y copolímerosolefínicos en bloque [5, 6].

Los elastómeros especiales de Dow se dividen a su vez en niveles de rendimiento de TPO y subconjuntos de procesamiento como se indica en la Tabla 4 (página 9).

Para el uso de esta guía de selección, Dow recomienda comenzar las formulaciones de moldeadopor inyección de TPO con el polipropileno apropiado y cargas/aditivos, agregando progresivamente los niveles más altos de los “Mejores” elastómeros hasta alcanzar la ductilidad deseada. Se

pude realizar una mejor optimización del compuesto de TPO a fin de lograr el equilibrio de rendimiento deseado. Asimismo, los TPO para extrusión, termoformado, moldeado porsoplado se pueden formular con elastómerosde alta resistencia al fundido (generalmente un elastómero que tiene un índice de fluidez <0,5) y junto con los PP ramificados o convencionales, según sea necesario, para la estabilidad de procesamiento y rendimiento del compuesto de TPO.

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Moldeado por inyección

Optimo

Equilibrio de propiedades Mayor impacto Flujo elevado Bajo brillo

ENGAGE™ 8100/8107 ENGAGE™ XLT 8677 ENGAGE™ 8130/8137 ENR 7380/ ENGAGE™ HM 7387(2)

ENGAGE™ 8150/8157 ENGAGE™ 7467 ENGAGE™ 8400/8407(3) ENGAGE™ HM 7487

ENGAGE™ 8200/8207 ENGAGE™ 8180/ENR 8187(2)

ENGAGE™ 8842

ENGAGE™ HM 7487

Extrusión/termoformado & moldeado por soplado

Elastómeros de alta resistencia al fundido Compatibilizador/Otros

ENR7380/ENGAGE™ HM 7387(2) AMPLIFY™ GR216

ENGAGE™ HM 7487 Serie de producto VERSIFY™

ENGAGE™ HM 7280 Serie de producto INFUSE™

ENGAGE™ HM 7289

(1) Datos obtenidos enensayos realizados por Dow. Los protocolos de ensayo e información adicional disponibles a solicitud. Las propiedades indicadas son típicas, no deben interpretarse como especificaciones. Los usuarios deberían confirmar los resultados a través de sus propios ensayos.(2) ENR designa un grado de desarrollo. Al utilizar productos de desarrollo, se les recuerda a los clientes que: (1) es posible que las especificaciones del producto no estén totalmente definidas; (2) es necesario realizar un análisis de riesgos y tomar precauciones en su manipulación y uso;(3) Existe mayores probabilidades de que Dow cambie las especificaciones y/o interrumpe la producción; y (4) aunque Dow puede oportunamente suministrar muestras de dichos productos, Dow no está obligado a suministrar o de otro modo comercializar dichos productos para cualquier uso o aplicación.(3) El producto ENGAGE™ 8400 POE se encuentra disponible en la región europea. El producto ENGAGE™ 8407 POE se encuentra disponible a nivel mundial.

Seguimos avanzando

Las tecnologías de elastómeros continúan evolucionado para satisfacer las necesidades de costo/rendimiento para aplicaciones de TPO. La evolución de los elastómeros tendrá que continuar para que se ajuste a los avances en materiales (polipropileno, cargas,y aditivos), y a lastecnologías de procesos. Muchas de las tendencias de rendimiento están bien establecidas para aplicaciones y procesos existentes, y el desarrollo se está centrando cada vez másen las tecnologías emergentes.

Tabla 4: seleción de elastômero para TPO(1)

Dow Elastomers

Estamos preparados para satisfacer sus necesidades

La amplia cartera de soluciones de poliolefinas flexibles de Dow ofrece prácticamente infinitas

posibilidades para el desarrollo de TPO en automóviles, proporcionando componentes que

combinan un peso más liviano y excelente rendimiento, procesamiento, rentabilidad del sistema,

y sostenibilidad. Aprovechamos la oportunidad para analizar sus requerimientos de materiales y

ayudarlo a identificar la solución óptima para sus necesidades.

Para obtener mayor información sobre la manera en qué los productos y tecnologías de Dow

presentadas en este folleto pueden contribuir a mejorar las aplicaciones de TPO rígidos y blandos,

póngase en contacto con su representante de elastómeros de Dow o el lugar más cercano indicado

en la contratapa. Podrá también obtener más información en la página www.dowelastomers.com.