Levapren – Formulaciones: agentes de cura

Levapren: propiedades y aplicaciones
Fabio Encinas
LANXESS Tech Series
Bogotá, 29 de agosto de 2012
Agenda
Levapren y otros copolímeros de VA
 Polimerización
 Portafolio
 Propiedades básicas
Formulaciones de Levapren
 Sistemas de cura
 Sistemas de protección
 Cargas
 Plastificantes
Aplicaciones y sugerencias de formulaciones básicas
Case: Solados transparentes
Levapren – Polimerización
Radical
+
Polym.
Etileno
Vinil acetato
Etileno-Vinil acetato copolimero
 Polimerización por solución vía radical
 Distribución monomérica estadística
 Largo rango de combinaciones de los monómeros (VA de 40 hasta 90%)
Levapren – Polimerización
Contenido de Etileno
TP
Amorfo
EVA
Contenido de Vinil Acetato
Levapren – Nomenclatura internacional
EVA
 Copolímero de etileno – vinil acetato de bajo contenido de VA (18%, 28%)
EVM
 Copolímero de etileno – vinil acetato de alto contenido de VA (40 a 90%)
Levapren – Planta de producción
Dormagen, Alemania
Levapren – Portafolio
Grados regulares
VA-contenido (wt.%)
ML (1+4) 100°C
Forma de suministro
Levapren® 400
40%
20 ± 4
granules
Levapren® 450
45%
20 ± 4
granules
Levapren® 500
50%
27 ± 4
granules
Levapren® 600
60%
27 ± 4
granules
Levapren® 650 VP
65%
27 ± 4
granules
Levapren® 700
70%
27 ± 4
granules
Levapren® 800
80%
28 ± 6
granules
Levapren® 900 VP
90%
38 ± 6
granules
ML (1+4) 100°C
Forma de suministro
Grados Precrosslinked
VA-contenido (wt.%)
Levapren® 500 XL VP
50%
55 ± 10
granules
Levapren® 600 XL VP
60%
55 ± 10
granules
Levapren® 700 XL VP
70%
60 ± 10
granules
Levapren® 800 XL VP
80%
55 ± 10
granules
Levapren – Propiedades básicas
 Suministro en gránulos
– Mezcla “Upside down”
– Aplicaciones en solución y emulsión
 Baja viscosidad en los tipos de uso general
– Alta aceptación de cargas (sin aceites)
– Curados de alta dureza son fácilmente obtenidos
– Buen procesamiento
– Buen tack y adhesión a los textiles, metales y otros
 Alta viscosidad en los tipos pre reticulados
– Alto “green strength” de los productos de extrusión
– Tack más bajo que en los tipos de uso general
– Propiedades compatibles a los tipos de uso general
– Mezclas con los tipos de uso general son posibles
Levapren – Propiedades básicas
Libre de halógenos
 Sin formación de HCl en caso de
incendio
Cadena principal no polar y saturada
 Alta resistencia a la temperatura (170ºC)
 Buena resistencia a la ozona y intemperies
 Alta resistencia a los UV (mismo sin negro de
humo en el compuesto)
Sitio reactivo para cura con
peróxido
 Bajo compresión set
Grupos acetato
polares
 Bajo hinchamiento
en aceites (alto
VA)
Levapren – Propiedades básicas
Clasificación del caucho según la ASTM D2000
Resistencia a la temperatura (°C)
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
0
20
40
60
80
100
120
Hinchamiento del aceite 903 (vol.%)
140
160
180
Levapren – Propiedades básicas
50
100
Temperatura (°C)
50
30
0
20
-50
10
-100
0
0
20
40
60
VA contenido (wt.%)
80
100
Grado de cristalinidad (°C)
40
Capacidad calorífica (a.u.)
Levapren – Propiedades básicas
-100
-50
0
50
Temperatura (°C)
100
150
Levapren – Propiedades básicas
Tiempo hasta elongación a la rotura
quedarse menor que 50% en h
100.000
10.000
1.000
100
200
190
180
170
160
150
140
130
Temperatura (°C)
Compuesto de aislamiento de cables de EVM de acuerdo con IEC 216
120
110
Levapren – Propiedades básicas
Cambio de volumen (%)
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
VA contenido (wt.%)
80
100
Resistencia a la tracción (Mpa)
Levapren – Propiedades básicas
20
15
10
5
0
0
20
40
60
VA contenido (wt.%)
80
100
Levapren – Propiedades básicas
60
 Condiciones de ensayo
94h/150°C
50
 Dureza 75 Shore A
40
30
20
10
0
 Carga de negro de humo
 Contenido de caucho 55%
Levapren – Propiedades básicas
L.O.I. Acc. ISO 4589 (%)
60
50
40
30
20
10
0
10
20
30
40
50
60
VA contenido (wt.%)
70
80
90
100
110
Levapren – Formulaciones: agentes de cura
Peróxidos
 Elección de los peróxidos de acuerdo con la temperatura de descomposición y
requerimientos de tiempo de proceso
 Si posible utilizar peróxidos con productos de descomposición poco volátil
(reducción de la posibilidad de formación de burbujas )
TVulc
145°C
170°C
175°C
Levapren – Formulaciones: agentes de cura
Peróxidos
 Más alto el contenido de VA , más baja la densidad de reticulación
Torque ıSımax [dNm]
 Diferentes peróxidos resultan en diferente grados de eficiencia
Contenido de Vinil Acetato (%)
Levapren – Formulaciones: agentes de cura
 TAIC
– Alta velocidad de cura
– Bajo “Compression Set” y alta densidad de reticulación
– Buena seguridad en proceso
 TAC
– Alta velocidad de cura
– Bajo “ Compression Set “ y alta densidad de reticulación
– Buena seguridad en proceso
 TRIM
– Mediana velocidad de cura
– Mediano “Compression Set” y mediana densidad de reticulación
– Excelente seguridad en proceso
Levapren – Formulaciones: agentes de cura
Levapren 700 HV + 4 phr de peróxido de dicumila + x phr de Coagente
Torque ıSımax [dNm]
Torque ıSı [dNm]
TAIC
TAC
TRIM
30
30
30
20
20
20
10
10
10
0
0
0
Tiempo (min)
Tiempo (min)
Tiempo (min)
20
20
20
10
10
10
0
0
0
Cantidad (phr)
Cantidad (phr)
Cantidad (phr)
Eficiencia de coagente
Levapren – Formulaciones: agentes de cura
1.2
0.9
0.6
0.3
0
TAIC
TAC
Coagente
TRIM
Levapren – Formulaciones: agentes de cura
 Ventajas de la cura peroxídica en Levapren
– Alta resistencia a la temperatura
– Posibilidad de alta velocidad de cura
– Sin problemas de scorch
– Fácil ajuste de la densidad de reticulación por cantidades de peróxido y coagente
– Bajo “Compression Set”
 Recomendación de sistemas típicos de cura con peróxido en Levapren
– Peróxido 40 %
3 – 10 phr
– TAIC
1 – 6 phr
– Ethanox 703
0,3 phr
Levapren – Formulaciones: sistemas de
protección
 Antioxidantes para Levapren
– No deben interferir en la cura con peróxido
– Recomendados: TMQ o DDA
 Otros protectivos recomendados – Inhibidores de hidrólisis:
– Reacción con agua y ácidos: previne la hidrólisis de grupos ester
– Inhibidores de hidrólisis adecuados: MgO / CaO + Policarbodiimida (PCD)
 Recomendación de sistemas típicos de protección en Levapren:
– TMQ
– CaO 80 %
– PCD
1,5 phr
2 – 5 phr
0,5 – 1,5 phr
Levapren – Formulaciones: cargas
Resistencia a la tracción (Mpa)
Cargas: fundamentales para alcanzar buenas propiedades mecánicas
20
15
10
5
0
0
20
40
VA contenido (wt.%)
60
80
100
Levapren – Formulaciones: cargas
 General
– Altas cantidades de cargas pueden ser añadidas debido a la muy baja viscosidad
del polímero. Ejemplo: 1500 phr de ferrita
– Cargas son fundamentales para alcanzar buenas propiedades mecánicas
 Negro de humo
– Más alto modulo en comparación con otras cargas blancas
– Todos tipos de negro de humo pueden ser utilizados
Levapren – Formulaciones: cargas
 Cargas blancas
– Cargas básicas como MgO, Al(OH)3, Sílice y Talco son la mejores para
resistencia a las altas temperaturas
– Caolins son aceptables pero no recomendables por ser carga acida
– Silanos pueden ser utilizados como “coupling agents”
 Compuestos para retardo a la llama
– Al(OH)3 con Mg(OH)2 (hasta 200 phr) libera agua
– Borato de Zinc (10 phr) formando “ glassy layer ” inhibiendo la formación de humo
– Aceite de éster fosfato
Levapren – Formulaciones: plastificantes
 Criterio general para elección de los
– No deben interferir en la cura con peróxido
– Deben ser polares para mejorar la compatibilidad con el polímero
– Baja volatilidad en altas temperaturas es fundamental para mantener excelente
propiedades de resistencia a las altas temperaturas
 Proceso
– En realidad debido a la viscosidad baja de los polímeros, los aceites no son
necesarios para mejora de proceso
 Performance a las bajas temperaturas – Para tener una mejor performance a las
bajas temperaturas se pueden utilizar algunos aceites especiales:
– TOTM, DOS
– TOF, DPO
– ADK Cizer RS 735
Levapren – Formulaciones: plastificantes
Tg [°C]/Brittleness point [°C]
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
L600-DOS
Elongation @ -40°C / %
L600-TOTM
L600-TOF
L600-DPO
L600-DOS
L600-TOTM
L600-TOF
L600-DPO
62
46
67
43
Levapren – Formulaciones: plastificantes
Reducción de la temperatura
de transición vítrea (°C)
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
0
6
12
18
Cantidad de ADK Cizer RS735 (phr) en Levapren® 600HV
Levapren – Formulaciones: ayudas de proceso
 Mejor combinación en ayuda de proceso para que los compuestos no se peguen en
demasiado en los molinos:
– 1,5 – 3 phr de Octadecilamina + 1,5 phr Acido Esteárico
EVM sin ayuda de proceso
EVM con ayuda de proceso
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Compuesto de EVM
Compuesto convencional
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Nombre del compuesto
Levapren® 800 (VA=80%)
L800-11
L700-11
L600-11
L500-11
100
Levapren® 700 (VA=70%)
100
Levapren® 600 (VA=60%)
100
Levapren® 500 (VA=50%)
100
Levapren® 400 (VA=40%)
ATH-11 (BET=11m²/g)
L400-11
100
160
160
160
160
160
Maglite® DE (MgO)
3
3
3
3
3
Edenol® 888 (DOS)
6
6
6
6
6
Edenor® C 18 98-100
1
1
1
1
1
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1
1
1
1
1
1,6
1,6
1,6
1,6
1,6
6
6
6
6
6
Aflux® 18
Geniosil® GF 31
Rhenofit® TRIM/S
Perkadox® 14-10 B-PD
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
25
S’ [dNm]
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
Tiempo (s)
1200
1400
1600
1800
2000
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Grado de liberación de calor [kW/m²]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Tiempo (s)
500
600
700
800
900
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Grado de liberación de calor [kW/m²]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Tiempo (s)
500
600
700
800
900
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Grado de liberación de calor [kW/m²]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Tiempo (s)
500
600
700
800
900
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Grado de liberación de calor [kW/m²]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Tiempo (s)
500
600
700
800
900
Levapren – Aplicaciones: compuestos FRNC
Grado de liberación de calor [kW/m²]
100
90
80
70
60
misma tendencia para la densidad del humo
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
400
Tiempo (s)
500
600
700
800
900
Levapren – Aplicaciones: compuestos de color
Elongación a la
rotura [MPa]
Xenon test DIN 53387
10
9
8
7
6
5
4
EVM
EPDM
EVM
EPDM
Resistencia a la
tracción [%]
160
140
120
100
80
60
Levapren – Aplicaciones: manguera de
combustible
 Receta de inicio (receta final es confidencial)
Levapren® 500XL
Rhenogran® PCD-50
Vulkasil N
100
3
55
Apyral® B40
120
Rhenofit® DDA-70
1,4
Dynasilan® 9116
3
Ucarsil® RC1
3
TAIC
1
Polydispersion® T(VC)D-40P
6
Levapren – Aplicaciones: sello de tampa de
motor
 Receta de inicio (receta final es confidencial)
Levapren® 700XL
70
Levapren® 600XL
30
Carbon black N550
45
MgO
Diplast® TM 8-10/ST
3
10
Rhenofit® DDA-70
3
Rhenogran® P-50
0,5
Stearic acid
1,5
Aflux® 18
1,5
Rhenofit® TAIC
3
Perkadox® 14-40 B-PD
7
Total
149,5
Levapren – Aplicaciones: manguera de entrada
de aire
 Manguera de formulación inicial 65 Shore A
PHR
Levapren® 500
100
Carbon black N765
50
Vulkanox® HS/LG
2
MgO
2
Aflux®
1,5
Stearic acid
1,5
TRIM
1,5
Dicumylperoxide (40%)
7
Levapren – Case: Solados transparentes
Formulación para evaluación
PHR
Levapren 600 XL VP KA 8815
100,00
Estearina de Palma
2,00
Sílice Pirogénica
30,00
Peróxido Dicumila 99%
1,60
TRIM
10,00
Total
143,60
Levapren – Case: Solados transparentes
Propiedades del compuesto
Método de
ensayo
Especificación
calzado de alta
demanda
Non envejecido
Envejecido
Dureza Shore A
ASTM D 2240
-----
71
77
Densidad gr/cm3
ASTM D 297
-----
1,16
1,16
Abrasión mm3/40m
DIN 53516
150 máx.
100
102
Elongación (%)
ASTM D 412
200 min.
A - 312 / B - 332
A - 302 / B - 322
Tensión de rotura
(Kg/cm2)
ASTM D 412
100 min.
A - 135 / B - 153
A - 155 / B - 175
Resistencia al
Rasgado (Kg/cm)
ASTM D 624
40 min.
A -50,2 / B-50,4
A - 42 / B - 42
Exámenes físicos
 Obs. Temperatura 160°C / 5 min.
 Envejecimiento Norma PFI -70°C / 7 días
Resultado
Levapren – Case: Solados transparentes
Resultados
 Dureza: incremento de 6 puntos
 Densidad: sin cambios
 Abrasión: perdida de 2% (despreciable)
 Elongación: reducción de 3,5%
 Tensión de rotura: incremento de 15%
 Resistencia al rasgado: reducción de 16%
Levapren – Case: Solados transparentes
Propiedades reométricas
MDR Cura Reométrica (160°C)
Torque máximo, lb.in
51,4
tS2, minutes
0’31’’
Torque mínimo, lb.in
14,0
t'50, minutes
2’11’’
∆ Torque
37,4
t'90, minutes
7’25’’
56,3
52,5
48,8
45,0
41,3
37,5
33,8
30,0
26,3
22,5
18,8
15,0
11,3
7,5
3,8
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Levapren – Case: Solados transparentes
Proceso para pega del solado
Proceso UV
 Limpieza química Tiner 217
 Aplicación Primer ARTEPRIMER 329
 Activación en el equipo de UV
 Aplicación de adhesivo PVC 130 UF
Exámenes físicos
Espec.
PVC / PVC
EVM / PVC
EVM /
Sintético
EVM / Cuero
Inicial (N/cm)
19 min.
19,1
21,5
32,8
35,0
Final (N/cm)
38 min.
40,4
40,5
50,8
45,2
 Pega inicial – 10 minutos después de la pega
 Pega final – 5 días después de la pega
Levapren – Case: Solados transparentes
Levapren – Case: Solados transparentes
Levapren – Case: Solados transparentes
Conclusión
Es posible hacer solados transparentes con el uso de
Levapren, para calzados de alta performance

Matrices deben ser cromadas y tener el mejor acabado de
superficie posible

Utilización de plastificantes no se hacen necesarios

Selección de los ingredientes del compuesto: fundamental
total transparencia del compuesto

Mezcla de Levapren con otros polímeros convencionales no
les proporciona transparencia
