Tendències de R+D en la indústria del plàstic

La situació econòmica actual, obliga a la indústria del plàstic a adaptés a un entorn més competitiu i poder oferir productes amb característiques i especificacions cada vegada més diferenciadores. Aquesta adaptació s'aconsegueix amb un augment del nivell de R+D per competir amb productes de major valor afegit. Per aconseguir introduir-se en nous sectors, optimitzar els processos i fins i tot substituir materials tradicionals, els industrials del plàstic han de mantenir-se al dia respecte a les noves tendències de R+D que es desenvolupen al món. L'Observatori del Plàstic, permet tenir controlades les últimes novetats de la indústria, les quals resumim a continuació, atenent a la Cadena de Valor de la Indústria del Plàstic.

En el camp de materials, les grans tendències que vénen desenvolupant-se en els últims anys, estan marcades principalment per dos aspectes: la sostenibilitat mediambiental i la millora o nova creació de propietats en materials tradicionals. Així, trobem un augment en les recerques i en la utilització de materials biodegradables, materials d'origen 'bio' (provinents de fonts biològiques) i la utilització de càrregues naturals com a reforç de materials tradicionals (fibres i WPC).

En aspectes de modificació de propietats cal destacar la utilització de nanocomposites a partir de l'addició de nanomateriales a matrius polimèriques.

Termoplàstic Xiran de Polyscope en el sostre solar del Citroen SD3 Cabiró.

La combinació d'aquests dos aspectes, ens porta al desenvolupament i ús de nanobiocomposites i/o bioplásticos nanoestructurados.

Amb independència de les dues grans tendències esmentades, també cal destacar les línies de recerca entorn dels materials intel·ligents (smart materials), polímers híbrids (orgànics/inorgànics) i els desenvolupaments sobre compostos termoplàstics sobre la base de commingling fibra-polímer.

En el camp del compounding de matèries primeres plàstiques, destaquen els esforços de les empreses per l'obtenció de maquinària amb major capacitat de producció a través de diàmetres de claveguera majors, (175-420 mm) i augment de torque. També trobem avanços en maquinària que permeti majors capacitats de càrrega en polímers, especialment en carbonat de calci o masterbatches. En un altre rang d'activitat, també destaca la maquinària de laboratori de diàmetre cada vegada més petit (18-12 mm).

En el que a compounds es refereix, s'ha detectat una tendència considerable en la introducció de fibres de vidre llargues com a reforç per a PP en aplicacions estructurals, ja que s'aconsegueixen grans prestacions amb materials econòmics.

Des del punt de vista dels additius, les accions estan relacionades amb el problema a resoldre, entre unes altres, trobem amb dues clares tendències: ignifugación i eliminació d'olors. Els retardants de flama no halogenats basats en fòsfor o en nitrogen segueixen guanyant comprat encara que els additius bromados segueixen sent la primera opció en poliolefinas, estirénicos i plàstics tècnics. Els fabricants d'ignífugos bromados estan tendint a compostos que generin menys compostos tòxics en combustió. Referent a l'eliminació d'olors, dues estratègies: La primera, adsorció de volàtils mitjançant additius basats en substàncies molt poroses i, la segona, l'ocupació d'additius alliberadors de líquids que actuïn com a agents d'extracció.

Canonades de plàstic. Foto Arkema.

• A nivell de nous processos d'injecció, no hi ha hagut moltes novetats en aquest últim període relacionades amb els processos no convencionals. L'entorn econòmic ha empès a les principals marques fabricadores de maquinària a alinear-se amb els interessos dels seus potencials clients que transcorren per:
• Desenvolupo d'equipament que permet la integració dels processos, és a dir, obtenir el producte final amb els menors passos possibles. Això es tradueix en motlles més complexos, desenvolupament de les possibilitats d'injecció multicomponente, incorporació de robots manipuladors, etc.
• Desenvolupament i millora de màquines elèctriques o híbrides per a estalvi en el consum energètic derivat del procés.
• Millora de les màquines d'injecció per augmentar la rapidesa de moviments per optimitzar els rendiments de producció derivats d'una reducció dels temps de cicle.

En el camp de l'extrusió destaquem tendències entorn de reducció de costos, millora de la funcionalitat de productes i millora de propietats de materials a través de:

• Productes multicapa flexibles; coextrusión de films i làmines, productes laminats o obtinguts mitjançant coating amb diferents substrats (paper, foil d'alumini, plàstics adherits mitjançant adhesius, etc.). La individualitat de cada capa proporciona al producte final una funcionalitat específica que únicament es pot aconseguir amb aquest tipus de productes. D'altra banda, l'obtenció d'estructures amb un nombre capes cada vegada major busca la millora de propietats determinades. Quant a la reducció de costos en productes multicapa, les tendències es dirigeixen principalment en la incorporació de material reciclat o càrregues en capes internes, etc.
• Espumación en diferents polímers convencionals i biodegradables, aconseguint mitjançant aquesta tècnica la reducció de costos de material, pesos, costos de transport, etc.
• Extrusió reactiva per a millora de propietats tèrmiques, químiques, físic-mecàniques, etc. amb la finalitat de substituir materials no-plàstics per materials plàstics en diferents aplicacions, augment del vida del producte, noves funcionalitats del producte per millora d'aquestes propietats, etc.

A més, caldria esmentar també l'optimització de paràmetres d'extrusió de materials no convencionals com Wood Plastics Composites (WPC) especialment en extrusió de perfils, o materials biodegradables.

La recerca en plàstic desenvolupat a partir de fonts renovables. Imatge de Corbion Purac.

Dins del sector de composites cal destacar la utilització de microones per a processos de guarit, aconseguint-se així obtenir valors de Tg equivalents als obtinguts mitjançant un guarit tradicional, amb una reducció de temps considerable i la utilització de membranes de silicona per als processos d'infusió, aconseguint un procés més net, augment de l'estanqueïtat, possibilitat de reutilització de la membrana i menor pèrdua de resina.

En els diferents sectors d'aplicació dels materials plàstics, cal destacar per la seva presència, i seguint amb les línies de sostenibilitat i millora de propietats les següents tendències:

Sector envasi i embalatge:

- Redución de material: En aquesta tendència tenim com a vies de desenvolupament la substitució de plàstic rígid per flexible, la substitució d'altres materials (vidre, hojalata) pel plàstic, la disminució d'espessors, etc.

- Sostenibilitat: Les tres vies de recerca principals per desenvolupar aquesta tendència són: incorporació de reciclat, materials biodegradables, i ecodiseño (reducció d'espessors, reducció de tintes, millora de formes, etc.)

- Adequació i ergonomia per al consumidor: En aquesta tendència trobem els nous formats, envasos intel·ligents, obre fàcil, monodosis, etc.

Sector automoció:

- Sostenibilitat: aligeramiento de vehicles per a estalvi d'energia/costos/emissions. Utilització de materials plàstics com a substituts d'altres materials en diverses parts del vehicle.

- Millora de propietats/prestacions: encara que la seva utilització encara és residual, hagut d'en gran part al seu cost, ja existeixen nombrosos productes comercials acte-limpiables, hidrofòbics, anti-baf o protectors basats en tractaments superficials que estan fabricats amb nanocompuestos plàstics.

En altres sectors cal destacar, les noves aplicacions en electrònica, amb l'ús de plàstics conductors i semiconductors elèctrics com a components de sistema de l'electrònica orgànica i impresa.