Tendencias de I+D en la industria del plástico

La situación económica actual, obliga a la industria del plástico a adaptase a un entorno más competitivo y poder ofrecer productos con características y especificaciones cada vez más diferenciadoras. Esta adaptación se consigue con un aumento del nivel de I+D para competir con productos de mayor valor añadido. Para conseguir introducirse en nuevos sectores, optimizar los procesos e incluso sustituir materiales tradicionales, los industriales del plástico deben mantenerse al día respecto a las nuevas tendencias de I+D que se desarrollan en el mundo. El Observatorio del Plástico, permite tener controladas las últimas novedades de la industria, las cuales resumimos a continuación, atendiendo a la Cadena de Valor de la Industria del Plástico.

En el campo de materiales, las grandes tendencias que vienen desarrollándose en los últimos años, están marcadas principalmente por dos aspectos: la sostenibilidad medioambiental y la mejora o nueva creación de propiedades en materiales tradicionales. Así, encontramos un aumento en las investigaciones y en la utilización de materiales biodegradables, materiales de origen 'bio' (provenientes de fuentes biológicas) y la utilización de cargas naturales como refuerzo de materiales tradicionales (fibras y WPC).

En aspectos de modificación de propiedades cabe destacar la utilización de nanocomposites a partir de la adición de nanomateriales a matrices poliméricas.

Termoplástico Xiran de Polyscope en el techo solar del Citroen SD3 Cabrio.

La combinación de estos dos aspectos, nos lleva al desarrollo y uso de nanobiocomposites y/o bioplásticos nanoestructurados.

Con independencia de las dos grandes tendencias mencionadas, también cabe destacar las líneas de investigación en torno a los materiales inteligentes (smart materials), polímeros híbridos (orgánicos/inorgánicos) y los desarrollos sobre compuestos termoplásticos en base a commingling fibra-polímero.

En el campo del compounding de materias primas plásticas, destacan los esfuerzos de las empresas por la obtención de maquinaria con mayor capacidad de producción a través de diámetros de husillo mayores, (175-420 mm) y aumento de torque. También encontramos avances en maquinaria que permita mayores capacidades de carga en polímeros, especialmente en carbonato de calcio o masterbatches. En otro rango de actividad, también destaca la maquinaria de laboratorio de diámetro cada vez más pequeño (18-12 mm).

En lo que a compounds se refiere, se ha detectado una tendencia considerable en la introducción de fibras de vidrio largas como refuerzo para PP en aplicaciones estructurales, ya que se consiguen grandes prestaciones con materiales económicos.

Desde el punto de vista de los aditivos, las acciones están relacionadas con el problema a resolver, entre otras, encontramos con dos claras tendencias: ignifugación y eliminación de olores. Los retardantes de llama no halogenados basados en fósforo o en nitrógeno siguen ganando mercado aunque los aditivos bromados siguen siendo la primera opción en poliolefinas, estirénicos y plásticos técnicos. Los fabricantes de ignífugos bromados están tendiendo a compuestos que generen menos compuestos tóxicos en combustión. En lo referente a la eliminación de olores, dos estrategias: La primera, adsorción de volátiles mediante aditivos basados en sustancias muy porosas y, la segunda, el empleo de aditivos liberadores de líquidos que actúen como agentes de extracción.

Tuberías de plástico. Foto Arkema.

• A nivel de nuevos procesos de inyección, no ha habido muchas novedades en este último periodo relacionadas con los procesos no convencionales. El entorno económico ha empujado a las principales marcas fabricantes de maquinaria a alinearse con los intereses de sus potenciales clientes que transcurren por:
• Desarrollo de equipamiento que permite la integración de los procesos, es decir, obtener el producto final con los menores pasos posibles. Esto se traduce en moldes más complejos, desarrollo de las posibilidades de inyección multicomponente, incorporación de robots manipuladores, etc.
• Desarrollo y mejora de máquinas eléctricas o híbridas para ahorro en el consumo energético derivado del proceso.
• Mejora de las máquinas de inyección para aumentar la rapidez de movimientos para optimizar los rendimientos de producción derivados de una reducción de los tiempos de ciclo.

En el campo de la extrusión destacamos tendencias en torno a reducción de costes, mejora de la funcionalidad de productos y mejora de propiedades de materiales a través de:

• Productos multicapa flexibles; coextrusión de filmes y láminas, productos laminados u obtenidos mediante coating con diferentes sustratos (papel, foil de aluminio, plásticos adheridos mediante adhesivos, etc.). La individualidad de cada capa proporciona al producto final una funcionalidad específica que únicamente se puede conseguir con este tipo de productos. Por otra parte, la obtención de estructuras con un número capas cada vez mayor busca la mejora de propiedades determinadas. En cuanto a la reducción de costes en productos multicapa, las tendencias se dirigen principalmente en la incorporación de material reciclado o cargas en capas internas, etc.
• Espumación en diferentes polímeros convencionales y biodegradables, consiguiendo mediante esta técnica la reducción de costes de material, pesos, costes de transporte, etc.
• Extrusión reactiva para mejora de propiedades térmicas, químicas, físico-mecánicas, etc. con el fin de sustituir materiales no-plásticos por materiales plásticos en diferentes aplicaciones, aumento del vida del producto, nuevas funcionalidades del producto por mejora de dichas propiedades, etc.

Además, cabría mencionar también la optimización de parámetros de extrusión de materiales no convencionales como Wood Plastics Composites (WPC) especialmente en extrusión de perfiles, o materiales biodegradables.

La investigación en plástico desarrollado a partir de fuentes renovables. Imagen de Corbion Purac.

Dentro del sector de composites cabe destacar la utilización de microondas para procesos de curado, consiguiéndose así obtener valores de Tg equivalentes a los obtenidos mediante un curado tradicional, con una reducción de tiempo considerable y la utilización de membranas de silicona para los procesos de infusión, consiguiendo un proceso más limpio, aumento de la estanqueidad, posibilidad de reutilización de la membrana y menor pérdida de resina.

En los diferentes sectores de aplicación de los materiales plásticos, cabe destacar por su presencia, y siguiendo con las líneas de sostenibilidad y mejora de propiedades las siguientes tendencias:

Sector envase y embalaje:

- Redución de material: En esta tendencia tenemos como vías de desarrollo la sustitución de plástico rígido por flexible, la sustitución de otros materiales (vidrio, hojalata) por el plástico, la disminución de espesores, etc.

- Sostenibilidad: Las tres vías de investigación principales para desarrollar esta tendencia son: incorporación de reciclado, materiales biodegradables, y ecodiseño (reducción de espesores, reducción de tintas, mejora de formas, etc.)

- Adecuación y ergonomía para el consumidor: En esta tendencia encontramos los nuevos formatos, envases inteligentes, abre fácil, monodosis, etc.

Sector automoción:

- Sostenibilidad: aligeramiento de vehículos para ahorro de energía/costes/emisiones. Utilización de materiales plásticos como sustitutos de otros materiales en diversas partes del vehículo.

- Mejora de propiedades/prestaciones: aunque su utilización aún es residual, debido en gran parte a su coste, ya existen numerosos productos comerciales auto-limpiables, hidrofóbicos, anti-vaho o protectores basados en tratamientos superficiales que están fabricados con nanocompuestos plásticos.

En otros sectores cabe destacar, las nuevas aplicaciones en electrónica, con el uso de plásticos conductores y semiconductores eléctricos como componentes de sistema de la electrónica orgánica e impresa.