Tendencias en Estabilizacin de PVC

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Tendencias en Estabilización de PVC
Primer Foro Andino del PVC Febrero del 2004

• Johannes Kaufhold
• Crompton Vinyl Additives GmbH

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Consumo Global de Estabilizadores de PVC
Volumen Porcentual en 2003
Otros lt 1
Mezclas de Metales
Plomo
28,4
53,5
Estaño
17,9
Fuente Crompton
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Consumo Global y Latinoamericano de
Estabilizadores de PVC
Volumen Porcentual en 2003
Otros lt 1
Mezclas de Metales
Plomo
28,4
53,5
Estaño
17,9
Fuente Crompton
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Puntos de inicio de degradación de PVC
Estructures de cabeza a cabeza
Clorina alílica
5
Puntos de inicio de degradación de PVC
Clorina terciaria
Estructuras Keto alílicas
6
Degradación de PVC
7
Degradación de PVC
La resina de PVC tal como se recibe, va a sufrir
degradación durante su procesamiento,
decolorándose, adhiriéndose al equipo y perdiendo
propiedades mecánicas.
La adición de estabilizadores previenen la
degradación y el decoloramiento durante el
procesamiento
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Función del estabilizador

• Reacción / Descomposición de los puntos de
  iniciación
• Enlazamiento del HCl
• Adición a polienos
• Desactivación de radicales
• Antioxidantes

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Degradación de PVC
Temperatura
Corte
PVC
Oxidación
El daño del polímero de PVC durante el
procesamiento en estado fundido es causado por
diferentes razones.
10
Gráfico de Temperatura / Tiempo del Procesamiento
de Termoplásticos
Polímero fundido
Temperatura
Polímero en polvo
Tiempo
11
Gráfico de Temperatura / Tiempo del Procesamiento
de PVC
Estabilizador de PVC 1era Generación
Degradación
Temperatura
Procesamiento óptimo
No Fusión
Tiempo
12
Gráfico de Temperatura / Tiempo del Procesamiento
de PVC
Estabilizador de PVC desempeño mejorado
Degradación
Temperatura
Procesamiento óptimo
No Fusión
Tiempo
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Gráfico de Temperatura / Tiempo del Procesamiento
de PVC
Estabilizador de PVC estabilización óptima
Degradación
Temperatura
Procesamiento óptimo
No Fusión
Tiempo
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Historia de la estabilización del PVC
1965 Co-estabilizadores inorgánicos (zeolita)
1981 Las diketonas fueron coestabilizadores de
Ba/Zn y Ca/Zn 1985 Las hidrotalcitas fuero
coestabilizadores inorganicos 1985 Las uracilas
se patentaron como estabilizadores de PVC
1995 Se introdujo los OBS para PVC rígido (tubos)
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Desempeño de Estabilizadores de PVC Requisitos
técnicos

• Estabilización óptima al calor

• Compatibilidad

• Color inicial

• Propiedades útiles permanentes

• Sostenimiento del color

• Estabilidad térmica a largo plazo

• No hay efecto negativo en requisitos específicos
  (por ej. propiedades eléctricas, brillo, tensión
  superficial, resistencia al envejecimeinto)

• Procesamiento óptimo

• Reología

• Estabilidad del proceso

• Dispersión

• Compatibilidad

• Libre de Plate-out

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Estabilizadores de PVC Requisitos de Seguridad y
Medio Ambiente

• Minimios riesgos potenciales
• - Producción
• - Procesamiento

• Requisitos de uso específico para ciertas
  aplicaciones (por ej. medicas, juguetes, contacto
  con comida, farmacéuticas)
• Sin problemas en la higiene ocupacional
• Mínimos efectos organolépticos
• Ecobalance positivo

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Estabilizadores en diferentes aplicaciones
PVC Rígido
PVC Plastificado
PP Preferiblemente usado P Usado
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Desplazamiento de los estabilizadores de Cadmio
Compromiso voluntario de las Asociaciones de
Productores de Estabilizadores Europeos (ESPA)
www. vinyl2010.org/Progress-Report-2002
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Estabilización con Plomo

• Clasificación Tóxico para Reproducción y
  Posible
• Riesgo de Infertilidad
• Reducción de la exposición ocupacional a 0.005
  mg/dl
• Reducción del valor de migración para los tubos
  de agua potable a 10 ppb  
• La discusión política concerniente al
  desplazamiento de o reducción del plomo como
  estabilizador de PVC, conlleva a varios programas
  nacionales en muchos países del mundo. 

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Desplazamiento de los estabilizadores de Plomo
Compromiso voluntario de las Asociaciones de
Productores de Estabilizadores Europeos (ESPA)
Los mienbros de ESPA continuarán investigando y
desarrollando estabilizadores alternativos a los
ampliamente conocidos y altamente efectivos
sistemas a base de plomo.
www. vinyl2010.org/Progress-Report-2002
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Alternativas al Pb en diferentes Regiones
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Eficiencia Económica versus Impacto Ambiental
Medio Ambiente
Economía
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Estabilizadores de Mezcla de Metales
Octoato de Calcio
Butil Benzoato de Bario p-terciario
Estearato de Zinc
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Estabilizadores de Mezcla de Metales
1. Atrapar el HCl
Carboxilato de Calcio
2. Transferencia el Carboxylato
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Co-Estabilizadores
Orgánicos
Inorgánicos
1.3-Diketonas Aminocrotonatos Dihydropiridinas 2-F
enilindolos THEIC Pirimidindionas Fosfitos Compue
stos Epóxicos Polioles HALS Antioxidantes
Hidrotalcitas Zeolitas Tierra
Alkali/Alkalina - oxidos - hidroxidos Perclora
tos
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Nuevos desarrollos de Estabilizadores de Mezcla
de Metales

• Productos de bajo VOC

• Sistemas libres de Fenol

• Productos Libres de solventes

• Óptimas combinaciones de co-estabilizadores

• CaZn No tóxico para aplicaciones técnicas

• CaZn sólido de alto desempeño para PVC rígido
  (perfiles, películas)

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Aplicaciones de Estabilizadores de Estaño
tubos, empaques, botellas, láminas,
tomacorrientes, perfiles ...
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Ejemplos de Estabilizadores Estaño-orgánicos
C8H17 S CH2COOC8H17 Sn C8H17 S
CH2COOC8H17 Di-n -octilestaño-bis(iso-octil-tiogl
icolato) S CH2COOC8H17 CH3 Sn S
CH2COOC8H17 S CH2COOC8H17 Mono-n-metilestaño-
tris(iso-octil-tioglicolato) C4H9
OOCCHCHCOOCH3 Sn C4H9
OOCCHCHCOOCH3 Di-n-butilestaño-bis(monometil-mal
eato)
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Nuevos Desarrollos en estabilizadores
Estaño-orgánicos

• Sistemas altamente eficientes

• Estabilizadores que mejoran la temperatura de
  deflexión bajo carga

• No tóxucos para aplicaciones técnicas

• Mayor resistencia a la interperie

• Productos con menor VOC

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Estabilizadores Estaño-orgánicos de poco olor
Reducción de VOCs en Estaño-orgánicos
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Nuevos Desarrollos en estabilizadores
Estaño-orgánicos
Sistemas de alto contenido de Estaño
Sulfuros de Alkil-estaño
Alkil-estañohidroxietilmercaptidas
Maleatos de Dialkil-estaño
Dialkil-estaño-3-mercaptopropionatos
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Estabilizadores Orgánicos (Sin Metales) para PVC
Fenilindola
Aminocrotonato
Aminouracila
Difeniltiourea
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Estabilización libre de metales pesados para PVC
O
1
R
3
N
XR
grupo donante de electrón
5
6
3
N
X
O
R
1-3
R
alkil, fenil, hidrógeno
2
R
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Estabilización de PVC en Base Orgánica
50
Ca/Zn
Pb
45
40
OBS
35
30
Torque Nm
25
20
15
10
5
0
0
360
720
1080
1440
1800
Tiempo s
Prueba
Ca/ Zn
Lead
OBS
Condiciones del ensayo
Punto de fusión min
4,1
4,2
3,5
Tipo - PL
PL2100-3
Torque min Nm
16
14
17
Tipo de mezclador
W 50
Alimentador
Manual 5 kg
Temperatura C
175
177
177
Rango de torque
50
Nm
Torque max Nm
34
33
36
Masa
61
g
Temperatura C
194
194
193
C
Tempratura de rodillos
185
Torque const Nm
30
31
29
Temperatura C
203
206
207
rpm
35
1/min
Muestreo
90
min
Estabilidad-Tiempo min
12
17
gt gt25
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Tendencias y nuevos desarrollos en Estabilización
de PVC

• PVC Rígido
• - Reemplazo de plomo Pb en tubos y perfiles
  (EU, AP, SA)
• - Nuevos sistemas de Sn para procesamiento de
  alta velocidad
• PVC Flexible
• - Reemplazo de Pb en cables (EU, NA)
• - Reemplazo de BaCd (SA, AP)
• - Substitución de BuSn en recubrimiento de
  paredes y pisos (EU)
• - Sustitución de BaZn por CaZn o Zn
• - Sistemas libres de fenol y de bajo VOC

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Tendencias y nuevos desarrollos en Estabilización
de PVC

• Al igual que en el pasado, los
  estabilizadores de PVC juegan un papel importante
  en el progreso que se ha dado en la tecnología de
  los vinilos, ya que es el sistema de
  estabilización el que realmente puede contribuir
  a un procesamiento óptimo y eficiente, al
  mejoramiento de las propiedades y al desarrollo
  de nuevas aplicaciones.