A medida que la presión regulatoria continúa aumentando sobre el uso de PFAS, los fabricantes de recubrimientos buscan aditivos que ofrezcan alternativas al politetrafluoroetileno (PTFE). La buena noticia es que los aditivos recientemente desarrollados para ceras y dispersiones demuestran grandes posibilidades de uso en recubrimientos para latas y bobinas de alto rendimiento.
El PTFE es un fluoropolímero común utilizado en diversas industrias debido a las propiedades deseables que proporciona. Propiedades como una resistencia química excepcional, un bajo coeficiente de fricción, una buena resistencia al calor y a las bajas temperaturas, y una mayor durabilidad de las superficies hacen que el PTFE sea particularmente útil en la industria de recubrimientos para aplicaciones como bobinas y embalajes de metal. Las partículas de PTFE crean una textura de microsuperficie que promueve estas propiedades tan buscadas, lo que, a menudo, se denomina efecto de "superposición o rodamiento de bolas".
Para la polimerización del PTFE, se han utilizado PFAS (sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas) nocivas de bajo peso molecular, como el PFOA (ácido perfluorooctanoico) y el PFOS (ácido perfluorosulfónico). Estas sustancias también se crean en pasos posteriores del procesamiento del PTFE ya preparado, lo que ha llevado a una creciente presión regulatoria sobre las PFAS, incluido el PTFE.
Actualmente, la legislación de la UE prohíbe la producción, el uso y la comercialización de cualquier producto que tenga más de 25 partes por mil millones (ppb) de PFOA o PFOS. En 2023, se utilizarán los mismos umbrales para regular más sustancias químicamente similares y con propiedades parecidas al PFOA y al PFOS, como el PFCA (ácido perfluorocarboxílico) C9-C14 y el PFCA C6. También existe una propuesta de restricción de la UE que prohibiría muchos usos de la química de PFAS, incluidos los fluoropolímeros como el PTFE.
Los especialistas en desarrollo de fórmulas y fabricantes de recubrimientos han tenido que adaptar sus tecnologías para cumplir con este nuevo entorno regulatorio y poder seguir cumpliendo en el futuro. Los ayudan a lograrlo los fabricantes de aditivos que han desarrollado modificadores de superficies sin PTFE utilizando materias primas nuevas y alternativas, que pueden incorporarse en formulaciones de recubrimiento para latas y bobinas para cumplir con las regulaciones, sin dejar de proporcionar propiedades que están a la par de las ceras tradicionales a base de PTFE.
Evaluación de ceras sin PTFE
Por lo general, los recubrimientos para latas y bobinas han utilizado ceras a base de PTFE para cumplir con los requisitos de rendimiento de uso final. Lubrizol ha desarrollado ceras sin PTFE con la marca Lanco™ para ofrecer alternativas compatibles y ecológicas a los productos a base de PTFE. Al probar las propiedades mecánicas, el coeficiente de fricción y el brillo, estas novedosas tecnologías sin PTFE demostraron un rendimiento equivalente en aplicaciones específicas a productos que contienen PTFE.
El sistema evaluado fue melamina epóxica fenólica con base solvente (SB), con recubrimiento BPA-NI*. El contenido de aditivo de cera en el recubrimiento fue del 0.5 % basado en el peso total de la formulación. La muestra de referencia contiene un aditivo de cera a base de PTFE y se utilizó como estándar de comparación (referencia). El control consiste en una formulación de tinta sin cera.
Fricción comparable a la cera a base de PTFE
Los resultados de la figura 1 muestran que no hay una diferencia apreciable en el CoF del sistema con base solvente. Todos los aditivos sin PTFE reducen el CoF de 0.25 (control sin cera) a 0.06. Lo más importante es que las formulaciones que contienen ceras sin PTFE mostraron resultados comparables a la formulación con cera a base de PTFE.
Mejora en la resistencia a los rayones
Los recubrimientos con ceras sin PTFE mejoran la dureza del film y exhiben un rendimiento comparable al de las ceras a base de PTFE, como se muestra en la figura 2. Al usar estos nuevos aditivos de cera, la resistencia a los rayones se puede mejorar sustancialmente hasta 1150 g. Estos hallazgos también indican que las alternativas de cera sin PTFE son muy eficaces para mejorar la dureza superficial de los recubrimientos.
Evaluación de resistencia a la abrasión
Los resultados de la abrasión se evaluaron visualmente con respecto al desgaste usando una escala de calificación de 0 a 10, donde 0 es abrasión completa (0 = muy pobre) y 10 es ninguna abrasión (10 = excelente). Los recubrimientos sin cera mostraron una abrasión severa. Las formulaciones que contienen ceras demostraron una alta resistencia a la abrasión; en particular, las ceras sin PTFE y las ceras a base de PTFE fueron comparables.
Retención del brillo
Los resultados de brillo medidos con un medidor de brillo a 60° muestran que los valores de brillo para todas las formulaciones con base solvente más las ceras son similares. Una formulación con base solvente preparada con aditivos sin PTFE muestra resultados comparables a la formulación de recubrimiento de PTFE. Estos hallazgos indican que las alternativas de cera sin PTFE son muy eficaces para mejorar la retención del brillo de la superficie recubierta.
Una alternativa viable al PTFE
Se probaron tres ceras micronizadas y tres dispersiones de cera como alternativas al PTFE para recubrimientos para latas. Estas ceras sin PTFE de la marca Lubrizol Lanco fueron diseñadas para reducir el CoF y mejorar las propiedades mecánicas, lo que permite un procesamiento más rápido y protege la superficie de los recubrimientos de daños mecánicos durante el transporte y el uso. Los resultados de las pruebas mostraron que estos aditivos sin PTFE demuestran un rendimiento equivalente y ofrecen una alternativa a los productos a base de PTFE.
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