Balance de Propiedades de Gran Desempeno Inyeccion de PVDF

T éC N I C OS op i n an
Balance de propiedades de gran desempeño
Inyección
de PVDF
Fluoruro de Polivinilideno (PVDF)
es un material termoplástico de
ingeniería que ofrece un balance
de propiedades de gran desempeño. Este material soporta altas
temperaturas de uso, posee una
excelente resistencia química y
es un muy buen material para
trabajar en ambientes donde se
requiere resistencia a los rayos UV.
Es un polímero de fácil procesamiento y se puede transformar en
equipos tradicionales de inyección,
extrusión, rotomoldeo y también
hay formulaciones para ayudas de
proceso y recubrimientos. Arkema
–anteriormente Corporación Pennwalt–, incorporó el PVDF en 1964.
“Hoja del árbol de la vida” en Disney, utilizando PVDF Kynar Flex®
grado para inyección, debido a su única combinación de flexibilidad,
resistencia a largos periodos de exposición a la luz solar, resistencia
al impacto, resistencia al agua y por ser un material naturalmente
retardante al fuego.
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PVDF Aplicaciones y Propiedades
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Gracias a su alta resistencia a la temperatura
en uso arriba de 150°C, dependiendo del químico al que esta expuesto, resistencia química,
baja permeabilidad y alta resistencia mecánica,
el PVDF se utiliza en la industria química como
material expuesto en la superficie de contacto
en la producción, almacenamiento y transferencia de fluidos corrosivos, en componentes
como tanques, bombas, válvulas, filtros, inter-
María
Teresa
López
Montejano
Arkema México
Gerente de cuenta
[email protected]
David
Seiler
Gerente de negocios
para América para
aplicaciones industriales
y consultor técnico global
en Arkema
[email protected]
Jessica
Coyt
División de polímeros
técnicos de Arkema
México
[email protected]
T éCNICOS o pina n
Tabla 1
Propiedades típicas de grados comerciales de PVDF
Propiedad del material
Punto de fusión
Gravedad específica
Absorción de Humedad
(@ 20 °C / 24Hrs)
Resistencia a la tensión
al cede*
Resistencia a la tensión
al quiebre*
Elongación al quiebre*
Modulo de flexión*
Resistencia al impacto. Izod*.
Dureza
Unidad
PVDF
Homopolímero*
PVDF
Copolímero**
°C
%
155-170
1.77
0.01 – 0.03
100 – 167
1.78 – 1.82
0.03 – 0.06
psi
6,000 – 8,000
1,000 – 6,000
psi
5,000 - 7,000
1,500 – 7,000
%
psi
ft-lb/in
Shore D
20 – 100
200,000 - 320,000
1.8 – 6.0
75 -78
100 – 1,000
10,000 – 170,000
2.0 – no rompe
50 – 75
*Los valores indicados anteriormente son únicamente de referencia. Hay que consultar al fabricante para corroborar el
grado seleccionado para cada aplicación específica.
**La tabla refleja datos de una gran variedad de productos comerciales.
cambiadores de temperatura, empaques de torres de destilación,
sistemas de tuberías y muchas
otras aplicaciones. En la Industria
eléctrico-electrónica se utiliza en
el recubrimiento de cables especiales debido a sus propiedades
de retardante a la flama, baja
emisión de humo, resistencia a la
abrasión y propiedades químicas.
En la industria de transportación
se utiliza para las partes que
estén en contacto con gasolina
gracias a la baja permeabilidad de
gases, gasolinas y líquidos.
Además, es un polímero de
alta pureza y tiene aprobaciones
FDA, UPS y Clase VI, y puede estar
en contacto con alimentos, agua
y cumple con las pruebas de flama y humo reguladas por varias
agencias en cada país.
Es un material que se puede
encontrar en grados rígidos y
flexibles.
Moldeo por inyección
PVDF
En la actualidad se pueden encontrar varios grados de PVDF,
la temperatura de fundido puede
variar según la geometría de la
pieza, molde y el grado a utilizar.
En general bajas temperaturas de
fundido y en el molde se pueden
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Tabla 2
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Encogimiento de homopolímeros y copolímeros de PVDF
Material
% de Encogimiento*
En dirección flujo
PVDF Homopolímero
PVDF Copolímero**
1.2-3.5
1.9-3.5
Dirección transversal
del flujo
0.8-3.0
1.6-3.0
*Los valores indicados son de referencia. Se debe consultar al fabricante para seleccionar un grado para
una aplicación especial.
** Son rangos de desempeño de PVDF copolímero: la tabla solo refleja datos de un grado particular de
copolímero de PVDF.
usar de manera efectiva con los
diferentes grados de PVDF.
Hay casos donde el diseñador
de un proyecto hace una elección de tener todo su sistema de
tuberías, hecho por algún grado
de extrusión, así que es bueno
saber, que con los grados de extrusión para tubería también se
pueden inyectar las conexiones
para dichas tuberías, en caso de
que así se requiera. El fabricante
puede entonces inyectar o extruír
un mismo grado de material en
la misma fábrica para reducir el
inventario en su almacén, o para
satisfacer pedidos especiales de
su cliente y asegurar que el mismo lote de material se utilizará
a través del entero diseño del
proyecto.
El PVDF se puede pigmentar
fácilmente, para hacerlo, el concentrado de color debe producirse
con una base de resina de PVDF.
Este material no es compatible
con poliolefinas como lo son otros
polímeros. El uso de un concentrado de color con un vehículo no
compatible resultará en una parte
que se verá con apariencia fibrosa
o con delaminación. Materiales
precoloreados son comúnmente
disponibles con el fabricante.
Los copolímeros de fluoruro
de vinilideno y hexafluoropropileno Kynar Flex® PVDF y son para
aplicaciones en las que el usuario
desea tener partes con mejor resistencia química en ambientes de
alto PH, partes suaves, partes con
muy alta resistencia al impacto o
una parte que sea mejor en ciclos
de temperatura fría.
Los equipos estándares de
moldeo por inyección y herramentales pueden usarse para moldear
las resinas PVDF Kynar®. No se
requiere materiales especiales
para la fabricación del equipo,
pero cromado o niquelado en husillos, cañones y herramentales
se recomiendan para prevenir
Debe evitarse el estancamiento del PVDF dentro del barril
por periodos largos de tiempo. Si
se requiere agregar algún tipo
de carga al PVDF para modificar
o controlar el encogimiento e
incrementar las propiedades de
resistencia a la tensión, se debe
tener cuidado al seleccionar el
tipo de concentrado, pigmento o el tipo de cargas. El uso
de algún producto inapropiado
puede causar degradación en el
PVDF. Algunas cargas, como la
silica –vidrio– se deben evitar o
utilizar con mucho cuidado ya
que pueden contener productos
que no se deben mezclar con
PVDF. Algunas cargas aceleran
la descomposición del PVDF que
al final resulta en un problema
de seguridad. Bajo condiciones
normales de procesamiento,
no deberían generarse gases
peligrosos de la resina PVDF. Se
recomienda, sin embargo, que
haya campanas extractoras, en
particular en la boquilla y tolva,
en dado caso de que suceda alguna condición no prevista.
Para mejorar la apariencia
superficial y reducir los defectos
cosméticos en la pieza final, es
mejor utilizar temperaturas altas
en el molde (+65°C).
Se recomienda que el PVDF
se purgue de la máquina con el
uso de Polietileno de alto peso
molecular, Polipropileno (PP)
o Acrílico, ninguno de los anteriores debe contener cargas de
fibra de vidrio. Algún compuesto
de purga que contenga silica
puede ocasionar problemas y
no se recomienda. Cabe señalar
que el PVDF por sí mismo es un
excelente material para purga
que remueve partículas de los
metales y se puede despegar
fácilmente del husillo.
El PVDF, en algunos casos se
utiliza como un compuesto de purga antes de limpiar una maquina
en un mantenimiento general, con
el uso de una resina PVDF de alto
peso molecular –grados de bajo
índice de fluidez– trabaja mejor.
Kynar ® PVDF es un material cristalino y como todos
éstos presentará una contracción
significativa. El encogimiento variará según el grosor de la pieza,
dirección de flujo y condiciones
de procesamiento. Esta contracción se debe tomar en cuenta en
el diseño del molde.
Para aplicaciones especiales donde el fabricante tiene corridas pequeñas de PVDF y quiere
utilizar el mismo molde diseñado
para PP, un grado Kynar® 370 con
carga de grafito se desarrolló
para igualar el encogimiento del
PP que esta alrededor del 1.9
– 2.1%. Este material se puede
utilizar en cualquier otro molde
diseñado para PP, sí se puede
utilizar color negro en dichas
partes, este tipo de producto ahorrara al moldeador la inversión
en moldes nuevos para corridas
pequeñas sin tener que cambiar
o modificar su molde actual que
utiliza para la fabricación de piezas de PP.
Rango de productos
de PVDF
Arkema tiene 45 años de experiencia en la producción Kynar®
(PVDF homopolímeros) y Kynar
Flex® (copolímeros de PVDF).
En ambos grados cuenta con
resinas para inyección desde
baja a alta viscosidad. Los grados
más comunes para moldeo de
partes son, Kynar® 710, Kynar®
720, Kynar Flex® 2850-07, Kynar Flex® 2800-20, Kynar Flex®
3120-10 y Kynar Superflex®
2500-20. Muchos otros grados
de PVDF Kynar® pueden ser para
inyección, según las necesidades
finales del cliente y necesidades
especiales.
n ú me r o 5 7
corrosión en el tiempo. Para
producir las piezas de la mejor
calidad que tengan un buen acabado superficial se recomienda
velocidades de inyección lentas.
La velocidad de inyección puede
ser escalada durante el llenado
de la parte hasta el final de la
fase de inyección.
El PVDF no es un material
higroscópico y no es necesario
secarlo. Se observó que las
propiedades superficiales de las
piezas que contienen paquetes
retardantes a la flama se puede
mejorar si el PVDF es secado
antes de procesarlo. También
que, cuando se procesa en condiciones de humedad excesiva,
puede tener cierta humedad
superficial, en estos casos, se
puede secar la resina PVDF con
un deshumidificador de 70 a 80
C durante 1 a 2 hrs.
Cuando se inyecta PVDF,
como en cualquier polímero, se
recomienda adecuar la ventilación que se encuentra en el área
donde se procesa este material.
La degradación térmica del PVDF
empieza alrededor de los 300°C
y se acelera a medida que las
temperaturas aumentan. Es recomendado que las condiciones del
proceso de moldeo se mantengan
lo mas bajo posible –típicamente
por debajo de los 250°C– con el
objetivo de mantener un grado de
seguridad en el proceso.
El inicio de la descomposición del material no es rápido, y
comienza con el oscurecimiento
del material o al generar puntos
negros en las piezas moldeadas.
Los grados de inyección del PVDF
permiten al proceso de transformación, temperaturas alrededor
de los 220°C o menores, así
que existe una gran ventana de
seguridad entre las condiciones
de proceso actual y las temperaturas donde la descomposición
puede ocurrir.
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