PRODUCCIN DE CAUCHO SBR
Mtodos de Produccin de las materias primasObtencin del
ButadienoSe obtiene principalmente a partir de los gases del
petrleo segn diferentes procesos. El primero se basa en el cracking
trmico del petrleo, aumentando la temperatura y disminuyendo la
presin de manera de mejorar el rendimiento de Butadieno como
producto. El ms utilizado en la actualidad, se fundamenta en la
deshidrogenacin cataltica del Butano o del Butileno. En el caso de
emplear butano se deshidrogena primero a butileno y despus a
Butadieno:C4H10C4H8+ H2(paso 1)C4H8CH2=CH-CH=CH2+ H2(paso 2)En
ambos casos el producto obtenido a de purificarse a travs del
agregado de un agente de eliminacin que forma una mezcla de
ebullicin constante con el Butadieno disminuyendo la volatilidad de
este ultimo respecto de sus impurezas. Este mtodo permite obtener
un producto con un 99% de pureza. No obstante la extraccin por
disolvente parece ser el mtodo con mejor rendimiento. El disolvente
utilizado en esta tcnica es el furfural. Es posible tambin, obtener
Butadieno a partir de alcohol etlico por medio de la conversin
cataltica:C2H5OHCH2=CH-CH=CH2+ H2O + H2 El proceso europeo utiliza
acetaldehdo como materia prima, el cual forma Aldol y por
hidrogenacin se obtiene el 1,3-butileno glicol que por
deshidratacin de butadieno. El proceso americano fabrica butadieno
partiendo de alcohol etlico. El alcohol se oxida cataliticamente a
acetaldehdo, y ste reacciona en caliente con ms alcohol en
presencia de un catalizador para formar el butadieno:C2H5OH +
AIRECH3CHO + H2OCH3CHO + C2H5OHCH2=CH-CH=CH2+ H2OObtencin del
EstirenoTambin llamado vinilbenceno, se prepara a partir del
benceno y acetileno mediante la reaccin de Friedel-Crafts. El
etilbenceno obtenido se deshidrogena por su mezcla con vapor a 800
C , en presencia de un catalizador de bauxita:
Mtodos de Produccin del Caucho SBRA continuacin se encuentra un
cuadro comparando las propiedades de cauchos SBR obtenidos por
ambos procesos:Las proporciones respectivas de butadieno y estireno
en el copolmero son de aproximadamente 75 y 25% en peso para un
caucho SBR Sinttico. Este tipo de goma es fabricado mediante dos
tipos de procesos industriales: Procesos en los cuales la
polimerizacin se lleva a cabo por medio de radicales libres en
emulsin en agua y a baja temperatura (polimerizacin en emulsin en
fro). Notar que el mtodo de polimerizacin en caliente (goma
caliente) que usaba persulfatos como iniciadores, se descart en
favor de la polimerizacin en fro, que se difundi con la adopcin de
sistemas redox Procesos de polimerizacin en solucin aninica.A
continuacin se encuentra un cuadro comparando las propiedades de
cauchos SBR obtenidos por ambos procesos:PropiedadesEmulsin en
FroSolucin
Resistencia a latensin (Kg/cm2)211227
Elongacin a la rotura (%)380470
Mdulo (300%) (Kg/cm2)155137
Resistencia al desgarro (lb/in a 20C)320310
Procesos de Emulsin en FroEsta es la tcnica ms usada, y
representa el 90% de la capacidad de produccin mundial. Todos los
procesos son continuos y generalmente estn altamente automatizados.
Tienen la capacidad de producir muchos tipos de SBR.Los
licenciatarios del proceso son Firestone Tire and Rubber Company
(Compaa Firestone de Neumticos y Goma, USA), Goodrich (USA),
Polymer Corporation (Canad), e International Synthetic Rubber (Goma
Sinttica Internacional, Reino Unido).Cada instalacin posee cuatro
secciones: Preparacin de reactivos Polimerizacin. Recuperacin de
monmeros. Coagulacin y secado de goma.Preparacin de reactivosLos
monmeros son tratados con soda custica en tanques agitados para
remover los inhibidores de polimerizacin usados para el transporte
y almacenamiento de monmeros. A continuacin los efluentes son
lavados con agua para remover cualquier vestigio de custica. Los
dos monmeros, parte de los cuales representa la corriente de
reciclaje luego de la reaccin, son mezclados en proporciones en
peso de butadieno/estireno de 3 a 1.Se usan tanques de peso y de
preparacin para preparar las diferentes emulsiones y soluciones
requeridas para las secciones de reaccin o bien de acabado del
producto.Solucin de jabnEste es usado como provisin emulsificadora.
Su composicin depende del tipo de producto final deseado.
Usualmente es una solucin de jabn de cidos grasos o sales cidas
carboxlicas, tales como cido verstico o cido
benzoico.IniciadorTodos los procesos usan sistemas redox. Como
agente reductor frecuentemente se utiliza sulfoxilato de sodio. El
agente oxidante es hidroperxido de cumeno o, preferentemente,
hidroperxido de paramentano, que permite velocidades de reaccin
mayores, dada su capacidad para descomponerse rpidamente. El
quelatante es sulfato ferroso.Terminacin abruptaEn la abrumadora
mayora de los casos, la conversin de monmeros es menor del 65%,
dado que la elevada conversin causa una transformacin parcial del
polmero en gel. Para garantizar una calidad uniforme del producto,
la reaccin se detiene apenas se alcanza la conversin deseada. Se
usan varios inhibidores en solucin, tales como
dimetilditiocarbamato de sodio.EstabilizadoresEstos son emulsiones
que se agregan al ltex antes de la coagulacin para prevenir la
degradacin por oxidacin y el entrecuzamiento del polmero durante
las operaciones de acabado y almacenamiento. Se usan varios
estabilizadores, incluyendo N-fenil alfa-naftilamina (Neozona D,
PBNA, 2246, o Ac-5 ).CoagulantesLa polimerizacin genera un ltex, es
decir una masa viscosa en emulsin. Si se desea un elastmero slido,
el ltex debe ser coagulado mediante el agregado de sustancias
qumicas. El coagulante principal es una solucin de cloruro de sodio
conteniendo cido sulfrico.Reguladores del peso molecularEl peso
molecular del producto final se regula mediante mecaptanes como
dodecil mercaptn, que ayuda a limitar el peso molecular originando
transferencias de cadenas.Reaccin de polimerizacinLa reaccin
transcurre en una serie de reactores agitados, a una temperatura de
5C y una presin de 1 a 4 bares para mantener el butadieno en estado
lquido. El tiempo de polimerizacin es de 10h.Cada reactor, con una
capacidad de 15 a 20 m3 , se mantiene en una atmsfera inerte para
evitar cualquier entrecruzamiento. Estos reactores cuentan con una
camisa externa, y estn equipados con una bomba de circulacin de
salmuera fra (amonaco). Una instalacin con una capacidad de
produccin de 40.000 t/ao de polmero seco requiere diez reactores en
serie.La emulsin pasa a travs de cada reactor en flujo ascendente
durante 1 h antes de pasar al reactor siguiente. Por lo tanto, para
la conversin total del 60%, la conversin de monmero por reactor
deber ser del 6%.Se introduce una solucin de dodecil mercaptn en el
reactor final para detener la polimerizacin. Se usa un aditivo como
hidrazina o un derivado de la hidroxilamina para evitar la formacin
de espuma (palomitas de maz') cuando el ltex es calentado.El ltex
se bombea a un tanque de amortiguamiento mantenido a una presin de
4 bares a 50C por inyeccin abierta de vapor.Recuperacin de
monmerosEl 40% de los monmeros no reaccionante debe ser recuperado
y a continuacin, reciclado.El butadieno es vaporizado en dos
tanques de accin rpida en serie. Los ltimosrestos de butadieno son
removidos por medio de una bomba de vaco. Este es enfriado,
recomprimido, y luego enviado a un decantador, donde se separa del
agua. A continuacin es bombeado a un tanque de almacenamiento en
presencia de un inhibidor.El ltex libre de butadieno es bombeado a
una columna de bandejas en la base de la cual se inyecta vapor (5
bares) para desalojar el monmero de estireno. Este es enfriado y
enviado a un tanque de decantacin, donde se separa del agua
arrastrada. Luego es bombeado al tanque de
almacenamiento.Coagulacin y secadoEl ltex que abandona el fondo de
la columna es enfriado y luego almacenado en tanques de
homogeneizacin (volumen unitario 800 m3 ). El nmero de estos
tanques depende del rango de gradaciones de SBR que la unidad debe
producir (generalmente entre tres y seis). El antioxidante N-fenil
alfa-naftilamina (aproximadamente 1% en peso) se agrega al ltex, el
que entonces se coagula por el agregado sucesivo de sal y cido
sulfrico diluido. Rompiendo la emulsin, el cido permite al
copolmero precipitar en forma de migajas, las que se enjuagan con
agua para remover impurezas inorgnicas.A continuacin el polmero,
que contiene aproximadamente 50% de agua, es secado (horno de tnel)
y prensado en forma de fardos de 40 kg .Proceso de Emulsin en
Fro
Insumos del ProcesoLa tabla que se encuentra a continuacin posee
las materias primas necesarias para producir un Caucho SBR de la
serie 1500.ProductoPartes en peso
Butadieno72
Estireno28
Agua180
Jabn de cidos grasos4,5
Otro emulsificante0,3
Dodecil mercaptn0,2
Hidrxido de P-mentano0,63
Sulfato ferroso0,01
Sulfoxilato de Sodio0,05
Procesos de polimerizacin en solucinEstos procesos representan
el 10% de la capacidad mundial, y se usan en algunos pases adems
del proceso de emulsin. El mtodo de solucin ofrece la ventaja de
una gran flexibilidad, dado que permite la produccin de SBR o
polibutadieno mediante el uso de iniciadores con base de litio. Sin
embargo, las gradaciones de SBR de los procesos en solucin son ms
difciles de procesar que los polmeros de procesos en emulsin,
dificultando su uso en neumticos.Los licenciatarios del proceso son
Firestone Tire and Rubber Company (USA), Phillips Petroleum Company
(USA) y Shell (Pases Bajos).Las capacidades por lnea van de 25.000
a 30.000 t/ao. Estos procesos, que son muy similares al proceso de
polimerizacin de butadieno en solucin, son adecuados para
capacidades de hasta 100.000 t/ao.Algunos puntos importantes:1. El
iniciador es butilo de litio.2. El solvente es un hidrocarburo como
el hexano. La proporcin de pesos solvente/monmero es de 8. Esto
produce un polmero ms viscoso hacia el final de la reaccin, en
tanto que asegura adecuada agitacin del reactor y una buena
transferencia de calor. Una concentracin de monmero ms elevada en
el solvente ayudara a incrementar la velocidad de polimerizacin y a
reducir el nmero de reactores, pero exigira mayor rea de
intercambio de calor y limitara el peso molecular del monmero, dada
la alta viscosidad del medio reactivo.3. Los reactores son de acero
vitrificado, encamisados y equipados con un agitador de turbina.4.
La reaccin de polimerizacin tiene lugar a 1,5 bares y 50C. El
tiempo de la reaccin es de 4h para una conversin de un 98%.5. El
sistema de purificacin por remocin por golpe y vapor debera servir
para obtener el mximo de recuperacin de hexano, y tambin para
concentrar la SBR de la pasta (la pasta es la solucin de polmero
concentrada del 10 al 15%).6. Las operaciones de acabado son las
mismas que aquellas descriptas para el caso del proceso de
emulsin.
Obtencin del ABSEl ABS se obtiene de 3 procesos fundamentales:
emulsin, masa y suspensin-masaLas propiedades fsicas del plstico
ABS vara con el mtodo de manufactura pero vara ms con la
composicin. En general el proceso por emulsin se usa para hacer
materiales de resistencias de alto impacto y el proceso de masa es
preferido para materiales con menos resistencia al impacto.PROCESO
POLIMERIZACIN EN EMULSINEste proceso conlleva dos pasos:1. Obtencin
del ltex de caucho: Es procesado para aislar la resina ABS. Es
producido en reactores batch. Este caucho se forma a partir de
polibutadieno,1,3 butadieno y acronitrilo o estireno. Contenido:
entre un 30-50% de polmero y el resto agua.2. Juntar el ltex de
caucho mientras se da la polimerizacin del acronitrilo y
estireno.La polimerizacin se da en las siguientes condiciones:
Reactores continuos La reaccin se da entre 55-75 C a presin
atmosfrica en reactores de acero inoxidable o acero vidriado.3. El
polmero ABS es recuperado a travs de la coagulacin del ltex ABS. La
coagulacin es normalmente lograda aadiendo al ltex el siguiente
aditivo: CaCl2, NaCl, H2SO4 La coagulacin se da a elevadas
temperaturas.(80-100C).4. Se desagua la pasta por filtracin o
centrifugacin5. La resina hmeda se seca y se obtiene una resina con
bajo contenido de humedad.
PROCESO POLIMERIZACIN EN MASA La polimerizacin se da con el
monmero y no con agua. Se lleva el jarabe prepolimerizado a un
polimerizador en masa. La conversin es llevada hasta un 50-80% Los
polimerizadores en masa operan a 120-180C Tiempos de residencia:
1-5 h El calor de polimerizacin es removido por evaporacin.-El
vapor condensado, se recicla y alimenta la corriente de monmeros.
Los monmeros que no reaccionan son movidos bajo aspiracin a
temperaturas de 150 Se obtiene resina ABS, la cual se pone en
palets.
Procesos de obtencin Extrusin (termoplsticos) Moldeado por
inyeccin Compresin (termoestables) Moldeado por
soplado-transferencia (termoestables) Moldeado al vaco
(termoplsticos) Calandrado
(termoplsticos)EXTRUSIN(termoplsticos)
MOLDEADO POR INYECCIN
Consiste bsicamente en meter el polmero en la tolva para que con
un husillo (tornillo sin fin) y calentndolo a su temperatura de
fusin pueda inyectarse mediante un movimiento horizontal en un
molde. Cuando se solidifica dentro del molde, se abre el molde y se
obtiene as la pieza deseada.COMPRESIONMediante un molde de metal y
una fuerza sometida al plstico, se consigue la forma deseada. Se
realiza con el plstico a una elevada temperatura, y de esta manera
el material adquiere una forma rgida y uniforme. Piezas grandes y
no muy complicadas son las utilizadas por este sistema.
MOLDEADO POR SOPLADO-TRANSFERENCIASe utiliza para modelos con un
agujero dentro como botellas por ejemplo.Se parte de una preforma
de plstico (obtenida anteriormente de un proceso de extrusin) que
se introduce en un molde metlico. Una vez cerrado el molde, se
insufla aire a presin y se moldea el plstico con la forma del molde
interior. Una vez que la pieza coge la forma, se abre el molde y se
expulsa la pieza.
MODELADO AL VACIOSe dispone de una lmina de plstico, la cual se
va a calentar (mediante resistencias) y dejar caer encima de un
molde para que adopte la forma. Se extrae el aire y el plstico
queda moldeado.Se utiliza para la creacin de vasos, platos, mscaras
y todo aquello que tenga unas paredes muy finas.
CALANDRADOSe empieza introduciendo grnulos de plstico mediante
una tolva, los cuales siguen al interior de una calandra (un
conjunto de rodillos) done segn el grosor que haya entre ellos, se
consigue un grosor especfico de lminas de plstico.Este mtodo se
utiliza para la creacin de placas PVC, carpetas, manteles, lminas
de invernadero, etc.
ABSIntroduccinEl ABS es el nombre dado a una familia
determoplsticos.Se le llama plstico de ingeniera, debido a que es
un plstico cuya elaboracin y procesamiento es ms complejo que los
plsticos comunes, como son las polioleofinas (polietileno,
polipropileno). El acrnimo deriva de los tres monmeros utilizados
para producirlo:acrilonitrilo,butadienoyestireno. Por estar
constituido por tres monmeros diferentes se lo denomina terpolmero
(copolmero compuesto de tres bloques).Los bloques de acrilonitrilo
proporcionan rigidez, resistencia a ataques qumicos y estabilidad a
alta temperatura as como dureza.Los bloques de butadieno, que es un
elastmero, proporcionan tenacidad a cualquier temperatura. Esto es
especialmente interesante para ambientes fros, en los cuales otros
plsticos se vuelven quebradizos.El bloque de estireno aporta
resistencia mecnica y rigidez.Esta mezcla de propiedades, llamada
sinergia, indica que el producto final contiene mejores propiedades
que la suma de ellos.Las primeras formulaciones se fabricaban a
travs de la mezcla mecnica de, o los ingredientes secos, o la
mezcla del ltex de un caucho basado en butadieno y la resina del
copolmero acrilonitrilo-estireno (SAN).Aunque este producto tena
buenas propiedades comparado con otros materiales disponibles en
aquellos aos, tena varias deficiencias entre las que se puede
contar una mala capacidad para ser procesado as como tambin una
falta de homogeneidad.Para mejorar sus propiedades se fueron
incorporando modificaciones en el proceso. El ms exitoso de estos
consisti en la polimerizacin del acrilonitrilo-estireno en
presencia del caucho. El caucho en un principio tena un alto
contenido en acrilonitrilo y fueron reemplazados por otros con bajo
contenido como el polibutadieno, el caucho natural, el caucho
estireno butadieno y elastmeros acrlicos.En la actualidad el ABS se
produce, preponderantemente, por medio de la polimerizacin del
estireno y el acrilonitrilo en presencia de polibutadieno, quedando
como producto una estructura de polibutadieno, conteniendo cadenas
de SAN (estireno acrilonitrilo) injertados en l.
Componentes del ABSPoliacrilonitrilo
El acrilonitrilo es producidopor un mtodo desarrollado en fase
vapor en el que se produce la oxidacin del propileno y amonaco con
catalizadores. catalizador6C3H6 + 6NH3 +9O2 6C3H3N +18H2Opropileno
amonaco oxgenoacrilonitriloagua
El proceso comercial utiliza un reactor de lecho fluido en el
cual el propileno, el amonaco y el aire se ponen en contacto con un
catalizador slido a una temperatura de 400 a 510 C y una presin
entre 0.5 y 2 atmsferas.
Polibutadieno
El butadieno es producido principalmente como un subproducto en
el vapor del cracking de hidrocarburos para producir etileno.
Poliestireno
La manufactura del Estireno se realiza principalmente por el
mtodo de la deshidrogenacin del etilbenceno. Este proceso es simple
en concepto:
C6H5CH2CH3 C6H5CHCH2+H2
La deshidrogenacin del etilbenceno a estireno toma lugar con un
catalizador de xido de hierro y otro de xido de potasio, en un
reactor de lecho fijo a una temperatura entre 550 680 C en
presencia de vapor y a baja presin ( 0.41 Ata), dado que bajas
presiones favorecen el avance de la reaccin.
Estructura del ABSLa estructura del ABS es una mezcla de un
copolmero vtreo (estireno- acrilonitrilo) y un compuesto elstico
principalmente el polmero de butadieno. La estructura con la fase
elastmera del polibutadieno (forma de burbujas) inmersa en una dura
y rgida matriz SAN.
El ABS es un plstico ms fuerte, por ejemplo, que el poliestireno
debido a los grupos nitrilo. Estos son muy polares, as que se
atraen mutuamente permitiendo que las cargas opuestas de los grupos
nitrilo puedan estabilizarse. Esta fuerte atraccin sostiene
firmemente las cadenas de ABS, haciendo el material ms fuerte.
Tambin el polibutadieno, con su apariencia de caucho, hace al ABS
ms resistente que el poliestireno.
Identificacin del ABSLas partes que estn fabricadas del material
ABS deben estar marcadas de acuerdo con la norma ISO 11469 (DIN
58840):
PropiedadesLos materiales de ABS tienen importantes propiedades
en ingeniera, como buena resistencia mecnica y al impacto combinado
con facilidad para el procesado.La resistencia al impacto de los
plsticos ABS se ve incrementada al aumentar el porcentaje de
contenido en butadieno pero disminuyen entonces las propiedades de
resistencia a la tensin y disminuye la temperatura de deformacin
por calor.El amplio rango de propiedades que exhibe el ABS es
debido a las propiedades que presentan cada uno de sus
componentes.
El acrilonitrilo proporciona:
Resistencia trmicaResistencia qumicaResistencia a la
fatigaDureza y rigidez
El butadieno proporciona:Ductilidad a baja
temperaturaResistencia al impactoResistencia a la fusin
El estireno proporciona:Facilidad de procesado
(fluidez)BrilloDureza y rigidez
Excepto en pelculas delgadas, es opaco y puede ser de color
oscuro o marfil y se puede pigmentar en la mayora de los colores,
obtenindose partes lustrosas de acabado fino.La mayora de los
plsticos ABS son no txicos e incoloros.Pueden ser extruidos,
moldeados por inyeccin, soplado y prensado. Generalmente los grados
de bajo impacto son los que ms fcil se procesan. Los de alto
impacto son ms dificultosos porque al tener un mayor contenido en
caucho los hace ms viscosos.A pesar de que no son altamente
inflamables, mantienen la combustin. Hay algunos tipos
autoextinguibles para cuando se requiere algn producto
incombustible, otra solucin consiste en aplicar algn retardante de
llama.Dentro de una variedad de termoplsticos el ABS es importante
por sus balanceadas propiedades. El ABS se destaca por combinar dos
propiedades muy importantes como ser la resistencia a la tensin y
la resistencia al impacto en un mismo material, adems de ser un
material liviano.
Propiedades cualitativas:
Resistencia a la abrasinAlta
PermeabilidadTodos los grados son considerados impermeables al
agua, pero ligeramente permeables al vapor.
Propiedades relativas a la friccinNo los degradan los aceites
son recomendables para cojinetes sometidos a cargas y velocidades
moderadas
Estabilidad dimensionalEs una de las caractersticas ms
sobresalientes, lo que permite emplearla en partes de tolerancia
dimensional cerrada. La baja capacidad de absorcin de la resina y
su resistencia a los fluidos fros, contribuyen a su estabilidad
dimensional
PigmentacinLa mayora de estas resinas, estn disponibles en
colores estndar sobre pedido, se pueden pigmentar aunque requieren
equipo especial.
Facilidad de uninSe unen fcilmente entre s y con materiales
plsticos de otros grupos mediante cementos y adhesivos
Cap. de absorcinBaja
Propiedades ambientalesLa exposicin prolongada al sol produce
una capa delgada quebradiza, causando un cambio de color y
reduciendo el brillo de la superficie y la resistencia a la flexin.
La pigmentacin en negro provee mayor resistencia a la
intemperie
Resistencia qumicaGeneralmente buena aunque depende del grado de
la resina, de la concentracin qumica, temperatura y esfuerzos sobre
las partes. En general no son afectadas por el agua, sales
inorgnicas, lcalis y por muchos cidos. Son solubles en steres,
acetona, aldehdos y en algunos hidrocarburos clorados
FormadoSe adaptan bien a las operaciones secundarias de formado.
Cuando se calientan, los perfiles extruidos, se pueden doblar y
estampar.
Facilidad de maquinadoSus caractersticas son similares a las de
los metales no ferrosos, se pueden barrenar, fresar, tornear,
aserrar y troquelar
Acabados superficialesPueden ser acabados mediante metalizado al
vaco y electro plateado
Resistencia a la fatigaSe presenta para cargas cclicas o
permanentes mayores a 0.7 Kg mm2
RecocidaSe mantiene 5 C arriba de la Temp. de distorsin durante
2 a 4 h.
Propiedades Cuantitativas:PropiedadesMtodo ASTMUnidadGrados de
ABS
Alto impactoImpacto medioBajo ImpactoResistente al calor
Mecnicas a 23C
Resistencia al impacto, prueba IzodD2546J /
m375-640215-375105-215105-320
Resistencia a la tensinD638Kg / mm23,3 -
4,24,2-4,94,2-5,34,2-5,3
elongacinD638%15-7010-505-305-20
Mdulo de tensinD638173-214214-255214-265214-265
DurezaD785HRC(Rockwell)88-9095-105105-110105-110
Peso especficoD7921,02-1,041,04-1,051,05-1,071,04-1,06
Trmicas
Coeficiente de expansin trmicaD696X 105cm / cm*
C9,5-11,07,0-8,87,0-8,26,5-9,3
Distorsin por calorD648C a 18,4 Kg
/cm293-9996-10296-104102-112
OBTENCIONHay tres procesos comerciales para la manufactura del
ABS: Emulsin Masa Suspensin - masaLas propiedades fsicas del
plstico ABS vara con el mtodo de manufactura pero vara ms con la
composicin. En general el proceso por emulsin se usa para hacer
materiales de resistencias de alto impacto y el proceso de masa es
preferido para materiales con menos resistencia al impacto.
Proceso polimerizacin en EmulsinEl proceso de polimerizacin en
emulsin involucra dos pasos. Se produce un ltex de caucho y luego
se polimeriza el estireno y el acrilonitrilo en presencia del
caucho para producir un ltex de ABS. Este ltex luego es procesado
para aislar a la resina ABS.El ltex de caucho es usualmente
producido en reactores en batch. El caucho puede ser polibutadieno
o un copolmero de 1,3butadieno y acrilonitrilo o estireno. El ltex
normalmente tiene un contenido entre un 30 a un 50% de polmero y el
resto principalmente es agua.Los reactores para obtener
polibutadieno pueden ser de acero inoxidable o de acero vidriado.
La velocidad de reaccin es limitada por la capacidad del encamisado
de refrigeracin para extraer calor y la reaccin dura entre 12 y 24
horas.En la figura se representa un proceso para obtener ABS en el
cual el ltex de caucho se forma a partir de polibutadieno.
Luego de producido el ltex, es sujeto a una posterior
polimerizacin en presencia de los monmeros estireno y acrilonitrilo
para producir el ltex de ABS. Este puede ser producido en batch,
semicontinua o en reactores continuos. La reaccin se realiza a
55-75 C a presin atmosfrica en reactores de acero inoxidable o
acero vidriado.El polmero ABS es recuperado a travs de la
coagulacin del ltex ABS. La coagulacin es usualmente lograda por la
adicin de un agente (CaCl2, NaCl, H2SO4)al ltex que desestabiliza
la emulsin. La coagulacin se hace a elevadas temperaturas
(80-100C). La pasta es luego desaguada por filtracin o
centrifugacin. La resina hmeda es secada para obtener una en bajo
contenido en humedad.El proceso de emulsin para hacer ABS se viene
practicando desde principios de los aos 50s. Sus ventajas son la
capacidad de producir ABS con un amplio rango de composiciones,
especialmente con mayores contenidos en caucho que las que se puede
lograr con otros mtodos. La mezcla de los componentes y la
transferencia del calor de reaccin en una polimerizacin en emulsin
es lograda con mayor facilidad debido a la baja viscosidad y las
buenas propiedades trmicas del agua.Los requerimientos de energa
son generalmente ms grandes que para otros procesos debido a la
energa usada para la recuperacin del polmero. El proceso adems
tiene un gran gasto en tratamiento de aguas residuales de proceso
por la cantidad de agua usada.
Proceso polimerizacin en MasaEn el proceso de masa ABS la
polimerizacin es conducida ms que en agua en un monmero. Este
proceso usualmente consiste en una serie de dos o ms reactores
continuos en el cual el caucho usado en este proceso es comnmente
una solucin polimerizada de polibutadieno lineal (o un copolmero
conteniendo estireno), aunque algunos procesos de masa utilizan una
emulsin polimerizada ABS con un alto contenido en caucho.Si un
caucho lineal es usado como alimentacin para el proceso de masa, el
caucho se vuelve insoluble en la mezcla de monmeros y el copolmero
SAN (estireno-acrilonitrilo) que se forma en los reactores; este
caucho que no solubiliza forma partculas discretas de caucho. Esto
se llama inversin de fase porque se parte de una fase continua de
caucho para pasar a una fase continua de SAN con partculas
discretas de caucho inmersas en la matriz SAN. El injerto del SAN
en las partculas de caucho ocurre como en el proceso de emulsin.
Tpicamente el proceso masa produce partculas ms grandes (0.5 a 5
mm) que aquellas basadas en el proceso en emulsin (0.1 a 1 mm) y
contiene oclusiones ms grandes de polmero SAN.El recipiente de
reaccin incluye iniciadores de polimerizacin, agentes de cadena y
otros aditivos. Diluyentes son a veces usados para reducir la
viscosidad de la mezcla de monmero y polmero facilitando el proceso
de la conversin.La mezcla de monmeros de acrilonitrilo y estireno
en presencia del polibutadieno es polimerizada a travs de un cambio
de fase hasta aproximadamente un 30% de conversin bajo suficiente
condiciones de corte para prevenir el entrecruzamiento del
caucho.
El jarabe prepolimerizado es bombeado a un polimerizador en masa
donde la conversin es llevada hasta un 50 u 80%. Los
polimerizadores en masa son operados continuamente a 120-180 C con
tiempo de residencia de 1 5 h. El calor de polimerizacin es
removido por evaporacin, transferencia de calor a travs de las
paredes del reactor y calentamiento del monmero que va a ser
cargado. Los vapores son condensados, reciclados y alimentan la
corriente de monmeros que son cargados. Despus de la reaccin el
polmero es bombeado a un evaporador donde los monmeros que no
reaccionaron son removidos bajo aspiracin a temperaturas de 150 C.
Normalmente cerca del 5-30% de la corriente de alimentacin es
removida por no reaccionar y reciclada. El producto resultante es
resina ABS y es luego pelletizada.El proceso de masa ABS fue
originalmente adaptado del proceso para obtener poliestireno. Este
proceso tiene dos ventajas inherentes sobre la polimerizacin por
suspensin y por emulsin. Una es que el agua residual de tratamiento
es mnima y otra es el ahorro de energa por evitar la etapa de
separacin y secado de la resina del agua de proceso. Otra ventaja
es que produce ABS poco pigmentado, incluso algo traslucido, lo que
reduce la concentracin de colorantes necesarios. Generalmente es ms
eficiente a modificaciones por impacto que el realizado por
emulsin, sin embargo, la cantidad de caucho que se puede incorporar
est limitada por limitaciones del proceso respecto a la viscosidad.
El brillo superficial es menor debido a que las partculas de caucho
son mayores.
Proceso polimerizacin en Masa SuspensinEl proceso de suspensin
utiliza una reaccin en masa para producir una mezcla en la que hay
material parcialmente convertido en polmero y monmeros y luego
emplea una tcnica de reaccin en suspensin para completar la
polimerizacin. Este es un proceso de tipo batch. La reaccin en masa
es igual que la que se describi para el proceso en masa. Se usa un
caucho lineal, y las partculas de caucho que se forman durante la
inversin de fase son similares. Cuando la conversin del de los
monmeros es aproximadamente de un 15 a un 30%, la mezcla de
polmeros y monmeros que no reaccionaron son suspendidos en agua con
la introduccin de un agente de suspensin. La reaccin es continuada
hasta que un gran grado de conversin de monmeros es alcanzado. Los
monmeros que no reaccionaron son separados antes de que el jarabe
se centrifugue y seque.La morfologa y propiedades de la suspensin
son similares a aquellas que se obtienen el proceso de
polimerizacin en masa pero con las ventajas de la tcnica en emulsin
respecto a la baja viscosidad y la capacidad del agua de remover el
calor.
Principales proveedores de resina ABS
API-Kolon Engineered PolymersArdor Machinery Works Co.,
LtdCommercial Plastics Recycling, Inc.Dow LADSM Engineering
PlasticsDyna-Purge Division ofShuman Plastics, Inc.Herrmann
Ultrasonics, Inc.Lanxess CorporationMultiplas International,
Inc.New Particle Chemical Colors Corp.Nexeo SolutionsOrion
InternationalParabor Colombia Ltda.RTP CompanySABICSABIC Innovative
Plastics MxicoUniflon Fluoromasters
Usos y aplicacionesPiezas de automviles (tableros, paragolpes,
etc.)El ABS se caracteriza por ser un material muy fuerte y
liviano, lo suficientemente fuerte como para ser utilizado en la
fabricacin de piezas para automviles. El empleo de plsticos como
ABS hace ms livianos a los autos, lo que promueve una menor
utilizacin de combustible.Se utiliza tanto en el interior como en
el exterior.Se puede nombrar el panel de instrumento, consolas,
cobertores de puertas y otras partes decorativas del interior.
Aplicaciones del exterior del automvil pueden ser la parrilla
del radiador, cuna de faros, alojamiento del espejo.
Paragolpes de ABS
Espejo retrovisor de ABS cromado
Los autos pueden tener 12 Kg o ms de ABS c/u.Tubos, accesorios,
particularmente en las tuberas de drenaje, desage, ventilacin de
los edificios y juntas.
ElectrodomsticosRecubrimiento interior y exterior de las puertas
de las heladeras, Carcasa de aparatos elctricos como taladros,
televisores, radios, aspiradoras, mquinas de coser y secadores de
pelo.
Carcaza de tv de ABS
Mquinas de oficina, carcasas de ordenadores y telfonos.Productos
atractivos con elegante diseo y gran calidad crean una sensacin de
confort en la oficina y en el hogar. El ABS puede crear variadas
combinaciones de colores. Tambin puede ser cromado por electrlisis,
estampado o metalizado. Dependiendo del molde utilizado, las
superficies pueden ser opacas, brillantes o satinadas.
Memoria USB y monitor para PC
Juguetes.Bloques de LEGO y Airsoft, piezas plsticas de casi
todas las figuras de accin de BANDAI.
Bloques LEGO
CopolmeroDiferentes polmeros
copolmero aleatorio
copolmero alternado
copolmero en bloque
copolmero ramificado
Uncopolmeroes unamacromolculacompuesta por dos o msmonmeroso
unidades repetitivas distintas, que se pueden unir de diferentes
formas por medio de enlaces qumicos.
