El mundo del plástico sin el poliestireno sindiotáctico

Mark Völkel
Marketing Plásticos Técnicos, Basf AG01/05/2005

Hace apenas diez años que se puso en marcha un proceso de desarrollo en el sector de los plásticos técnicos que permitió obtener un producto muy innovador con el que parecían resolverse algunos problemas. El poliestireno sindiotáctico (sPS) ofrecía la posibilidad de cubrir un hueco existente entre los habituales plásticos técnicos --por ejemplo, politereftalato de butileno (PBT) reforzado con fibra de vidrio, la poliamida (PA) o el policarbonato (PC)-- y los plásticos de alta resistencia muy costosos --por ejemplo, el LCP (Liquid Crystal Polymers) o el PPS (sulfuro de polifenileno)--. El poliestireno sindiotáctico empezó a ser comercializado por la empresa Dow Chemical desde 1997 bajo el nombre comercial Questra.

El producto se comercializó a través de tres canales de distribución. Las grandes empresas, especialmente los consorcios que actuaban globalmente y que procedían del sector del automóvil o de la electrónica y sus empresas colaboradoras, fueron suministrados directamente por la propia empresa

Dow con compuestos, mientras que las medianas y pequeñas empresas en Europa fueron abastecidas por las empresas colaboradoras de Dow, es decir, Resinex y Ashland Plastics. La empresa M.A. Hanna disfrutaba de una licencia propia para la elaboración de compuestos, por lo que también podía comercializar sus propios compuestos a través de la empresa Theodor Bergmann Kunststoffwerk GmbH en Europa [1].

Questra cosechaba un gran éxito en muchos nichos de mercado. Sin embargo, la esperada expansión a otros segmentos del mercado nunca se produjo, por lo que el material no tenía una posición de salida favorable para continuar con su crecimiento. La empresa Dow anunciaba en diciembre de 2004 la parada de su producción en el transcurso del año 2005. Actualmente, la única oferta comercial de un sPS comparable es la de la empresa japonesa colaboradora de desarrollo de Dow, Idemitsu Petrochemical Co, titular de la patente original.

La gama de características y las nuevas alternativas

La empresa Dow Chemical ofrecía con el plástico semicristalino Questra un material que debía satisfacer estrictas exigencias en cuanto a resistencia térmica, resistencia química, baja deformación y reducida absorción de humedad. Los distintos tipos de sPS se empleaban donde el PBT, la PA o el PC estándar no ofrecían suficiente estabilidad dimensinal o su fluidez era insuficiente para los componentes de paredes muy delganas. Por otro lado había diversas variantes de sPS que habían sido concebidas para aplicaciones muy exigentes sin pertenecer al género de los caros plásticos de alta resistencia.

Muchas empresas que se dedican al la transformación del plástico se preguntan cuáles son las alternativas disponibles actualmente. Los plásticos técnicos de Basf se caracterizan por cubrir un amplio margen de aplicaciónes, es decir desde el enorme surtido de PA y PBT estándar (nombres comerciales Ultramid o Ultradur), pasando por especialidades como el nuevo PBT (nombre comercial Ultradur High Speed) de alta fluidez, hasta la poliétersulfona/polisulfona (nombre comercial Ultrason). Gracias a los nuevos desarrollos realizados en los últimos meses, Basf ofrece además muchos productos especiales cuyas cualidades superan con creces a los distintos tipos de Questra ya no disponibles. A continuación exponemos brevemente las características y posibilidades de uso que ofrecen estos productos en comparación con el sPS. Este esquema abarca los siguientes sectores: automóvil/electrónica del automóvil, electrónica/aparatos domésticos, aplicaciones industriales y productos en contacto con alimentos.

Automóvil/electrónica de automóvil

Gracias a su estabilidad dimensional y al reducido tiempo de ciclo se utilizaba principalmente el Questra WA 210 en el sector de la electrónica del automóvil, sobre todo en las grandes cajas de distribución eléctrica, carcasas de ABS y sensores de airbag. La marca BMW utilizó Questra para una innovadora carcasa de una caja de componentes electrónicos en combinación combinada con la gestión del motor. En este caso, tanto el Ultradur S4090G4 High Speed, que apenas sufre deformación y destaca por su gran fluidez, como el Ultramid B3WGM24 High Productivity, que ha sido optimizado para el tiempo de ciclo, son unas alternativas muy interesantes [2]. Incluso en el ámbito de los colectores de admisión de aire, donde suele predominar el uso de la PA, se empleó Questra para los motores de 1.5 l y 1.6 l de muchos vehículos rusos (tipo N WA9735-01, una mezcla compuesta de PA 66 y sPS con un refuerzo de fibra de vidrio del 35 por ciento) [3]. El Ultramid A3WG10 HS optimizado podría cubrir este hueco.

Electricidad y electrónica/aparatos domésticos

Uno de los campos de aplicación más importantes para el Questra fue el sector de la electricidad/electrónica, en particular los enchufes y las carcasas. Los enchufes pequeños para paredes poco gruesas, que hasta ahora se hacían de Questra NWA 7030, se pueden fabricar opcionalmente de Ultradur B4300G6 High Speed (de alta fluidez y muy resistente) o de Ultramid A3EG6 (figura 1).

Figura 1: El primer componente en serie de Ultradur High Speed, el PBT de alta fluidez de Basf, es un dispositivo de inserción para soporte de datos muy crítico en el desmoldeo de sus delgadas paredes y tetones.

Con el Questra EA522 ignífugo se fabricaban en gran número de unidades conectores de paredes muy finas para por ejemplo, placas de circuito impreso para ordenador. Este Questra ignífugo y reforzado con un 22 por ciento de fibra de vidrio corresponde a la clase V-0 según UL y está homologado en Europa, EE.UU. y Canadá por importantes consorcios de materiales electrónicos. La fluidez del Questra era suficiente para moldear de forma segura y completa los largos y estrechos conectores con espesores de pared que se encontraban en un margen milimétrico, y las correspondientes regletas y cubiertas en un reducido espacio de tiempo [4]. Como alternativa ignífuga al Questra EA 522 (por ejemplo, para fusibles) se pueden emplear los tipos de Ultramid libre de halógenos B3UG4 ó B3UM4, así como el Ultradur B4406 G4 High Speed (de alta fluidez ). Gracias a la opción de "high speed" se puede reducir el tiempo de ciclo en un 10 por ciento como mínimo, dependiendo de la aplicación. El desgaste de los moldes de inyección además es menor, ya que la presión de inyección es más baja. En cambio, para los componentes eléctricos en el sector doméstico se recomienda el uso de Ultramid A3X2G5. Para componentes que deben resistir soldaduras sin plomo, se recomienda Ultramid T ó Ultrason. (figura 2)

Figura 2: El Ultramid T KR4380 LS presentado en la feria de plásticos K 2004 es idóneo para soportes de interruptores moldeados por inyección (MIDs) y además idoneo para soportar las las elevadas temperaturas que se producen durante las soldaduras sin plomo.

Calor y humedad: Aplicaciones industriales y contacto con alimentos

En lugar del Questra WA 206, para aplicaciones en ambientes calurosos y húmedos se puede utilizar el Ultramid A3HG6HR, resistente a la hidrólisis, y el Ultrason para solicitaciones extremas (figura 3).

Figura 3: Las clásicas aplicaciones de Ultrason (PES/PSU) de BASF son rodetes para bombas de agua caliente.

Un especialista en moldeo por inyección del sur de Alemania resolvió con Questra WA 210 sus problemas de contracción y deformación en la fabricación un caso de fabricación deunas estanterías muy delgadas. Ultradur S4090G4 High Speed también podría cumplir estos requisitos debido a su gran rigidez y fluidez [5] .

En la feria especializada en hornos y accesorios para la panificación IBA2003 celebrada en Düsseldorf, se presentó una aplicación especial de Questra en el sector de la alimentación, un molde especial para horno [6].

En este caso destacaban sobre todo las cualidades antiadherentes y el reducido peso del molde para horno de plástico frente al molde metálico con recubrimiento. En este caso se ofrece como alternativa Ultradur B4300G6 Q112 o Ultramid A3EG7.

La siguiente tabla (fig. 4) contiene una comparación de las características más importantes de los tipos seleccionados de Questra y productos de Basf

Sector	Aplicación	Exigencias decisivas	Tipo de Questra	Clases de materiales BASF recomendados	Modelos recomendados
Aplicaciones no electrónicas
Aplicaciones eléctricas	Caja de enchufe para pared	Tiempo de ciclo Estabilidad dimensional	EA 510 EA 522 EA 528	PBT, fibra de vidrio 20% PA 6, fibra de vidrio 10%, reforzado por minerales 50%	Ultradur B4406G4 Ultramid B3UGM210
Aplicaciones eléctricas	Caja de fusibles	Estabilidad dimensional	EA 510 EA 522 EA 528	PBT, fibra de vidrio 20% PA 6, reforzado por minerales 20%	Ultradur B4406G4 Ultramid B3UM4
Iluminación	Casquillo de lámpara	Estabilidad dimensional	EA 522	PBT, fibra de vidrio 20%	Ultradur B4406G4
Iluminación	Carcasa de lámpara	Estabilidad dimensional	EA 522	PBT, fibra de vidrio 20%	Ultradur B4406G4
Uso doméstico	Lavadora	Estabilidad dimensional Resistencia química Resistencia térmica	WA 206 WA 210	PBT+ASA, fibra de vidrio 20% PA 66, fibra de vidrio 30% PESU, fibra de vidrio 30% POM, fibra de vidrio 25%	Ultradur S4090G4 High Speed Ultramid A3HG6 Hydrolyses Resistance Ultrason E 2010 G6 Ultraform N2200 G53
Uso doméstico	Compresor de nevera	Resistencia química Reducido espesor de pared	WA 206 WA 210	PBT, fibra de vidrio 20% PA 66, fibra de vidrio 25% POM, fibra de vidrio 25%	Ultradur B4300G4 High Speed Ultramid A3E/WG5 Ultraform N2200 G53
Ambiente caluroso y húmedo	Rueda de bomba Cuerpo de bomba Válvulas	Resistencia a la hidrólisis Estabilidad dimensional	WA 210 N WA 7030	PA66, fibra de vidrio 30% PBT, fibra de vidrio 30% PESU, fibra de vidrio 30% POM, fibra de vidrio 25%	Ultramid A3HG6 Hydrolyses Resistance Ultradur B4030G6 Ultrason E 2010 G6 Ultraform N2200 G53
Aire acondicionado	Ventilador	Estabilidad dimensional	WA 210	PBT+ASA, fibra de vidrio20% POM, fibra de vidrio 25%	Ultradur S4090G4 Ultraform N2200 G53
Contacto con alimentos*	Molde de horno Recipiente de alimentos	Temperatura elevada Autorización acorde al alimento Superficie no adherente Estabilidad dimensional	WA 210 F	PBT, fibra de vidrio 20% PA 66, fibra de vidrio 35% PESU	Ultradur B4300G4 Q120 Ultramid A3EG7 Ultrason E 2010 Q26
Contacto con alimentos*	Componentes de cafetera	Resistencia a la hidrólisis Temperatura elevada Autorización acorde al alimentoa 100 C	WA 210 W	PA 66, fibra de vidrio 35% POM PESU, fibra de vidrio 30%	Ultramid A3EG7 Ultraform N2320 003 Ultrason E 2010 G6
Aplicaciones electrónicas
Electrónica de automóvil	Caja de distribución grande	Estabilidad dimensional Tiempo de ciclo	WA 210 N WA 7020	PBT+ASA, fibra de vidrio 20% PA 6, fibra de vidrio 10%, reforzado por minerales 20%	Ultradur S4090G4 High Speed Ultramid B3WGM24 High Productivity
Electrónica de automóvil	Mando y sensores de airbag	Reducción del peso Estabilidad dimensional Resistencia química	WA 210	PBT+ASA, fibra de vidrio 20% PA 6, fibra de vidrio 10%, reforzado por minerales 20%	Ultradur S4090G4 High Speed Ultramid B3WGM24 High Productivity
Electrónica de automóvil	Carcasa del ABS	Estabilidad dimensional Tiempo de ciclo	WA 210	PBT+ASA, fibra de vidrio 20% PA 6, fibra de vidrio 10%, reforzado por minerales 20%	Ultradur S4090G4 High Speed Ultramid B3WGM24 High Productivity
Electrónica de automóvil	conectores macho y hembra	Resistencia al choque Reducido espesor de pared	N WA 7030	PBT, fibra de vidrio 30% PA 66, fibra de vidrio 35%	Ultradur B4300G6 High Speed Ultramid A3EG 7
Electrónica de automóvil	conectores a placa	Soldadura sin plomo Estabilidad dimensional	WA 210 WA 212	PESU, fibra de vidrio 30% Copoliamida 6/6T, producto especial, fibra de vidrio 35%	Ultrason E 2010 G6 Ultramid T KR4355G7
Electrónica ITE	Antena de teléfono	Absorción de energía	QA 601	PESU Copoliamida 6/6T, producto especial, fibra de vidrio 35%	Ultrason E 2010 Ultramid T KR4355G7
Electrónica de entretenimiento	conectores	Estabilidad dimensional Reducido espesor de pared protegido contra llamas	EA 522 EA 528	PBT, fibra de vidrio 20% PA 66, fibra de vidrio 35%	Ultradur B4406G4 Ultramid A3X2G7

Figura 4: características técnicas de distintos plásticos de BASF en comparación con los tipos de Questra correspondientes.

Fuentes empleadas

KI 1471 del 29-11-1999
KI (kiweb.de) del 28-02-2002; Plastiques et Elastomères Magazine 03/2002
Comunicado de prensa de The Dow Chemical Company del 12-12-2003
Comunicado de prensa de Resinex Express Deutschland GmbH, diciembre de 2000.
Revista para clientes Durchblick de Resinex Express GmbH, edición 22 de mayo de 2004
Comunicados de prensa referentes a la feria de accesorios para horno IBA2003; panificación y horno 04/2004.