Con propiedades químicas únicas, las PFAS (sustancias perfluoroalquílicas y polifluoroalquílicas) han sido durante mucho tiempo un material estable para la fabricación de alambres y cables. Ahora, las preocupaciones ambientales y de salud hacen que la presión regulatoria esté aumentando. Ha llegado el momento de prepararse para un futuro sin PFAS.
Gracias a su fuerte enlace carbono-flúor, los fluoropolímeros son excelentes aislantes eléctricos con una resistencia excepcionalmente alta al calor y a otros productos químicos. Pero hay una razón por la que se les conoce como «sustancias químicas para siempre». Se acumulan en el medio ambiente, representan un riesgo para la salud humana y no se descomponen durante cientos, o incluso miles, de años.
La regulación de los PFAS, hasta el punto de prohibir rotundamente ciertos usos, está aumentando. Los EE. UU. y la UE están a la cabeza con medidas estrictas, mientras que otras regiones también avanzan hacia un control más estricto. El tiempo corre y la carrera por alternativas más seguras ha comenzado.
Analicemos los desafíos, las posibles alternativas y las consideraciones clave para seleccionar los materiales adecuados para sus necesidades de desarrollo de productos.
Por qué utilizamos PFAS en los compuestos de W&C
Los PFAS son ideales para mejorar el rendimiento, la durabilidad y la confiabilidad del producto final gracias a propiedades como la estabilidad térmica, la resistencia química, la biocompatibilidad y la baja fricción.
Para más adelante Por eso, los PFAS se utilizan como aditivos de proceso en compuestos.
Elimina la formación de babas sin halógenos compuestos ignífugos (HFFR), por ejemplo. La acumulación de material alrededor de la matriz de extrusión es un problema importante en la fabricación de alambres y cables. Se debe a la degradación térmica u oxidativa del polímero provocada por un elevado esfuerzo cortante a la salida de la matriz, lo que puede hacer que se acumulen pequeños fragmentos alrededor de los bordes de la matriz. Si se desprenden y se incrustan en el producto extruido, pueden producirse imperfecciones en la superficie que provoquen cortocircuitos.
Los PFAS han demostrado ser particularmente eficaces a la hora de minimizar la formación de babas en la matriz, gracias a su baja energía superficial y a sus propiedades lubricantes. Desarrollar materiales alternativos con el mismo rendimiento presenta un desafío complejo.
En los últimos años han surgido posibles alternativas a los compuestos de W&C
En los últimos años han surgido algunos posibles sustitutos del PFAS en los compuestos de alambres y cables, con el objetivo de reducir la babea y mejorar la procesabilidad.
-Los aditivos a base de silicona pueden reducir significativamente la babea, pero no siempre coinciden exactamente con la eficacia del PFAS, por lo que a veces se requieren niveles de dosificación más altos. En particular, los compuestos de PDMS/sílice presentan una solución lista para usar como ayuda de procesamiento para muchas aplicaciones de alambres y cables. No cabe duda de que desempeñarán un papel cada vez más importante en la fabricación.
El PDMS/sílice combina las propiedades beneficiosas de ambos materiales. El PDMS tiene una energía superficial baja, lo que ayuda a minimizar la adhesión a la superficie de la matriz. La sílice puede eliminar los microdepósitos y conducir a procesos de extrusión más limpios y a productos de mayor calidad. Los efectos secundarios positivos de niveles de dosificación más altos son la reducción del coeficiente de fricción (para una mejor resistencia a la abrasión), la mejora de las propiedades ignífugas y la reducción de la densidad del humo en caso de incendio. Los materiales a base de PDMS/sílice también son muy versátiles y se pueden personalizar para diversas aplicaciones.
Los derivados del -PEG son particularmente prometedores para reducir la baba de la matriz, pero, al tener una menor estabilidad térmica, requieren una gestión cuidadosa de las condiciones de temperatura.
Por qué utilizamos PFAS en los aislamientos de cables
El otro uso del PFAS en alambres y cables es para el aislamiento. Los materiales aislantes más comunes en la industria contienen PFAS. Estos incluyen el politetrafluoroetileno (PTFE), el etileno-propileno fluorado (FEP), el perfluoroalcoxi (PFA) y el etileno-tetrafluoroetileno (ETFE).
Es importante entender que los PFAS que contienen no son todos iguales. De hecho, solo unas pocas están clasificadas como sustancias controladas en el Convenio de Estocolmo, a saber, el PFOS, el PFOA y los PFHxS. Pertenecen a una clase de PFAS formada por largas cadenas de carbono, que se acumulan en los organismos a lo largo de la cadena alimentaria.
La mayoría de los fluoropolímeros que se comercializan hoy en día ya no contienen PFOA, y la mayoría de los productores nunca utilizaron el PFOS ni los PFHX. La próxima generación de fluoropolímeros se producirá mediante un nuevo proceso sin fluorosurfactantes (emulsionantes fluorados), lo que debería reducir sustancialmente la contaminación por PFAS en el medio ambiente.
Posibles alternativas en los aislamientos
En la búsqueda de alternativas más sostenibles, el desafío consiste en equilibrar el desempeño con la protección ambiental. Por el momento, los PFAS son irremplazables para aplicaciones críticas en las que la seguridad, el rendimiento y la continuidad operativa son primordiales.
Por ejemplo, las redes de comunicación aeroespaciales y de defensa se basan en fluoropolímeros para reducir la interferencia de señales y evitar la pérdida de señales de alta frecuencia a largas distancias. Se siguen buscando alternativas viables que no contengan PFAS.
Del mismo modo, en el sector de la salud. Los marcapasos confían en la durabilidad de los fluoropolímeros. Los catéteres y los alambres guía dependen de su superficie de baja fricción para navegar sin problemas a través de los vasos sanguíneos. La búsqueda de alternativas sostenibles dependerá de las propiedades mecánicas, la flexibilidad, los métodos de esterilización y la biocompatibilidad.
-El poliuretano termoplástico (TPU) es un sustituto viable para algunas aplicaciones de cables médicos. Ofrecen flexibilidad, durabilidad, biocompatibilidad y facilidad de procesamiento, pero es posible que no coincidan completamente con los fluoropolímeros en cuanto a resistencia química o propiedades de fricción.
-La silicona ofrece una flexibilidad y biocompatibilidad incomparables, pero no es tan resistente químicamente como los fluoropolímeros.
Avances hacia un futuro más seguro para todos
La búsqueda de alternativas al PFAS para alambres y cables continúa. No existe un sustituto único en todos los ámbitos, especialmente para aplicaciones específicas de alto rendimiento, como los cables médicos, de defensa y de comunicación.
La buena noticia es que el panorama está evolucionando rápidamente. Todos los principales socios con los que trabajamos están desarrollando activamente tecnologías de sustitución del PFAS. La disponibilidad de alternativas mejorará con el tiempo.
Dado que los fabricantes de alambres y cables se esfuerzan por desarrollar productos que sean más seguros para las personas y el planeta, una cosa está clara: es hora de repensar sus formulaciones. En IMCD, estamos aquí para explorar las posibilidades juntos.
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