Un compuesto para cables a base de DOA que supera la prueba de flexión en frío el primer día puede endurecerse y desprender plastificante después de dos veranos en un conducto caliente. Esa diferencia de tiempo con el tiempo, y no la flexibilidad inicial, es lo que realmente determina la necesidad de reemplazar el DOA.
El adipato de dioctilo (DOA) ya supera a los plastificantes de ftalato en cuanto a su comportamiento a bajas temperaturas. La cuestión más difícil es determinar si su derivado adipado, el adipato de diisononilo (DINA), conserva esas propiedades durante más tiempo.
El cambio resulta rentable en cualquier lugar donde el compuesto se caliente o deba durar años, ya que la estructura ramificada de DINA reduce la volatilidad y las pérdidas por migración. No resulta rentable en términos de costo ni en servicio húmedo, donde la DOA sigue siendo la mejor opción. La flexibilidad en frío que crees sacrificar resulta ser prácticamente insignificante.
Cómo DINA reduce la volatilidad y la migración
El DINA pierde menos plastificante que el DOA porque su grupo alcohol es una cadena isononilo ramificada (C9) en lugar de la cadena 2-etilhexilo (C8) del DOA. Ese carbono adicional y la ramificación aumentan el peso molecular de aproximadamente 370 a 399, por lo que un éster más pesado se desprende del polímero más lentamente. Esta pérdida se manifiesta como volatilidad según la norma ASTM D1203 o como migración según la norma ASTM D1239.
La estructura molecular explica por qué los proveedores clasifican los dos ésteres por separado. La matriz selectora de plastificantes de Harwick marca el adipato de diisononilo por su baja volatilidad e imprime la nota "baja volatilidad frente a DOA", mientras que DOA no lleva tal marca.
Nan Ya, fabricante de ambos ésteres, afirma que la volatilidad y la resistencia al frío de DINA superan a las de DOA con la misma eficacia plastificante. Esta paridad de eficacia es importante más adelante, ya que significa que el cambio no obliga a una nueva dosificación.
La permanencia es donde se aprecian los beneficios. En pruebas de pérdida de peso acelerada a 70 °C y 100 % de humedad, un compuesto de DINA a una concentración de aproximadamente 50 phr mantuvo una pérdida de peso cercana al 1 % incluso después de 28 días.
Según fuentes de la industria, la migración del DOA es aproximadamente el doble que la del DOP, a pesar de tener un peso molecular similar. Los adipos sacrifican cierta permanencia a cambio de su resistencia a bajas temperaturas, mientras que el DINA simplemente ofrece menos resistencia.
¿Cuánta flexibilidad a bajas temperaturas ofrece la norma DINA hasta que un objeto llegue a su destino?
La penalización por flexión en frío es mucho menor de lo que sugiere la reputación del interruptor. El DINA comercial se agrieta a unos -56 °C según las pruebas de agrietamiento en frío (DIN 53372), y el punto de fragilidad del DOA se sitúa cerca de los -56.5 °C según la norma ASTM D1043. Los dos adipatos se encuentran a medio grado de diferencia en condiciones de frío.
Si se exige más, DINA puede tomar la delantera. Los adipatos de isononilo optimizados alcanzan aproximadamente -64 °C, y el endurecimiento torsional (DIN 53447) se mantiene hasta los -55 °C. La ventaja real de DOA a bajas temperaturas se manifiesta frente a ftalatos como DINP , no frente a su propia familia de adipatos.
Un caso merece ser señalado. Un compuesto que ya está al límite de su especificación de flexión en frío es donde el punto de fragilidad ligeramente más alto de DINA y su viscosidad marginalmente superior, cercana a 19 mPa·s, pueden hacer que cruce la línea.
Esas formulaciones podrían necesitar unas pocas phr adicionales o un coplastificante de baja temperatura para cumplir con las especificaciones. Para cualquier otro compuesto, la diferencia de flexión en frío es insignificante.
Cuando DOA sigue siendo la mejor opción
El adipato de dioctilo ( DOA) sigue siendo la opción adecuada siempre que el costo unitario sea un factor determinante en la formulación o cuando el componente se encuentre en contacto con agua. El adipato de dioctilo es el único adipato que resiste la extracción con agua, una propiedad que DINA no posee. Su materia prima, el 2-etilhexanol, también contribuye a que su precio sea más accesible.
La extracción de agua es la verdadera ventaja competitiva de DOA, más sólida que cualquier argumento sobre su resistencia a la flexión en frío. La matriz de Harwick distingue a DOA como la única marca con baja extracción de agua y estabilidad a los rayos UV.
Esto apunta directamente a las piezas sumergidas y en servicio húmedo. Los sellos de refrigeración, las juntas sumergidas y los componentes exteriores expuestos a los rayos UV retienen mejor el plastificante con DOA que con una alternativa propensa a la extracción.
El costo es la segunda razón, y se mantiene como una tendencia más que como una medida precisa. La materia prima de isononilo suele ser más cara que el 2-etilhexanol utilizado en la producción de DOA, por lo que el DINA generalmente tiene un precio superior, aunque la información pública sobre los precios de ambos ésteres es escasa.
Cuando un compuesto recibe un uso moderado y compite en precio, esa prima le otorga una ganancia permanente que la pieza nunca aprovechará.
¿Qué aplicaciones se benefician más al reemplazar DOA con DINA?
El cambio resulta rentable en tres condiciones de servicio: piezas que se calientan mucho, piezas que deben durar años y piezas tan delgadas que la evaporación superficial acelera su envejecimiento. Por otro lado, los sellos de refrigeración, las juntas sumergidas y las operaciones de bajo costo quedan descartados y permanecen inservibles.
| Aplicación | ¿Qué lo decide? | Veredicto |
|---|---|---|
| Aislamiento de alambres y cables | décadas a temperatura elevada del conducto | Cambiar a DINA |
| Revestimientos interiores para automóviles | Baja formación de niebla, permanencia en cabina caliente | Cambiar a DINA |
| Película delgada y lámina | Gran superficie, la volatilidad impulsa el envejecimiento | Cambiar a DINA |
| Sellos de refrigeración, juntas para bajas temperaturas | Punto de fragilidad más bajo, inmersión, costo | Mantén DOA |
| Película transparente para envasado de alimentos | costo, uso establecido en contacto con alimentos | Mantén DOA |
El cable es la opción más ventajosa. Una cubierta debe resistir décadas en un conducto cálido, manteniendo su flexibilidad a la intemperie en invierno, y la durabilidad, no la última curvatura por el frío, es lo que se deteriora primero.
La película delgada ilustra el mismo punto geométricamente. Cuanto mayor sea la relación superficie-volumen, mayor será la pérdida de volatilidad que influye en el envejecimiento de la lámina, y es precisamente ahí donde la menor volatilidad de DINA prolonga su vida útil.
Cuando la permanencia prima sobre la flexibilidad en frío y el costo, esto se puede solucionar especificando Bastone DINA en lugar de DOA. Cuando el costo o el uso en ambientes húmedos son factores determinantes, el compuesto se mantiene en Bastone DOA.
El cambio en sí es económico de realizar. Dado que el DINA plastifica con prácticamente la misma eficacia que el DOA, su sustitución es casi equivalente a la de un phr, a diferencia de lo que ocurre al cambiar a un ftalato o trimelitato para lograr permanencia.
Su viscosidad ligeramente superior sí modifica la forma en que humedece los rellenos y dispersa los estabilizadores, por lo que el paquete de aditivos merece una segunda revisión en lugar de un simple reemplazo directo.
Cómo elegir su propio complejo
Clasifique sus compuestos según sus condiciones de servicio antes de modificar cualquier formulación. Todo lo que se calienta, debe durar años o es lo suficientemente líquido como para que la volatilidad determine su envejecimiento, debe clasificarse según la norma DINA para garantizar su durabilidad. Todo lo que requiere bajas temperaturas, está sumergido o tiene un precio limitado se clasifica según la norma DOA.
La idea de que cambiar a DINA implica sacrificar la flexibilidad a bajas temperaturas es, en general, errónea, ya que ambos tipos de adipatos se agrietan con una variación de medio grado. La verdadera diferencia radica en el costo y la extracción de agua, las únicas razones para mantener una pieza de larga duración y resistente a altas temperaturas en DOA en lugar de optar por la volatilidad y la menor migración que ofrece DINA.
Lo que significa que la cuestión de la norma DINA se resuelve con un termómetro y una prueba de salpicaduras, no con la especificación de flexión en frío en la que te has basado.