Las grasas lubricantes y los polímeros de ingeniería son fundamentales en este escenario, pero su rendimiento intrínseco rara vez es suficiente para las exigentes condiciones modernas. Aquí es donde intervienen los aditivos, componentes químicos de precisión diseñados para transformar un lubricante o polímero base en una solución de alto rendimiento.
Este artículo técnico explora el mundo de los aditivos para grasas y polímeros, detallando sus funciones, tipos y el impacto que tienen en la superación de los desafíos tribológicos más severos, desde la presión extrema (EP) hasta la estabilidad térmica.
Una grasa lubricante es un sistema semi-sólido compuesto por tres elementos: un aceite base (que realiza la lubricación), un espesante (que retiene el aceite en su lugar) y un paquete de aditivos. Los aditivos, generalmente en una proporción del 0 al 15% de la formulación, son sustancias químicas que se introducen para impartir nuevas propiedades o reforzar las existentes. Sus funciones principales incluyen:
En el sector de los polímeros (plásticos, cauchos), los aditivos cumplen funciones similares, como reducir el desgaste en componentes móviles (engranajes de nylon) o actuar como lubricantes internos para facilitar el procesamiento.
El paquete de aditivos es una mezcla compleja. Los lubricantes sólidos son una categoría crucial para aplicaciones de alta carga donde la película de aceite base no puede mantener la separación de las superficies.
El MoS2 ha sido el lubricante sólido de referencia durante décadas. Su estructura laminar (similar a la del grafito) le permite cizallarse fácilmente bajo carga, creando una película lubricante de bajo rozamiento.
Ventajas del disulfuro de molibdeno
Su principal ventaja es su probada capacidad para reducir el desgaste y proporcionar un excelente rendimiento EP. Es un aditivo robusto y bien conocido en la industria.
Aplicaciones comunes del MoS2
Se utiliza ampliamente en grasas automotrices, especialmente en juntas homocinéticas (CV joints), y en aplicaciones industriales con cargas pesadas y deslizantes, como en la minería o la construcción.
Los sulfuros metálicos sintéticos, como el sulfuro de estaño (SnS2) y el sulfuro de bismuto (Bi2S3), han surgido como alternativas avanzadas al MoS2, ofreciendo un rendimiento especializado y superando algunas de sus limitaciones.
Ventajas de los sulfuros sintéticos
Ofrecen una excepcional estabilidad térmica, crucial en aplicaciones de alta temperatura donde el MoS2 puede oxidarse. Además, su producción sintética permite un control preciso del tamaño y la morfología de las partículas, y sus precios tienden a ser más estables que los del molibdeno.
Aplicaciones comunes de los sulfuros sintéticos
Son ideales para grasas de alta temperatura, lubricación de polímeros durante el procesamiento y como componentes en materiales de fricción (pastillas de freno).
La serie BI de Innovamat es un sulfuro de bismuto sintético (Bi2S3) de alta pureza diseñado como un lubricante sólido de alto rendimiento.
Ventajas de la BI Series
Actúa formando una película protectora tenaz en las superficies metálicas. Los datos de pruebas (ASTM D2596 4-Ball EP Test) muestran que las grasas formuladas con la BI Series de Innovamat pueden alcanzar un Punto de Soldadura (Weld Point) superior a 3000 N, superando el rendimiento de las formulaciones estándar con MoS2 (aprox. 2450 N). Además, el bismuto ofrece una ventaja de coste-estabilidad.
Ver el sulfuro de bismuto BI10
Aplicaciones comunes de la serie BI
Formulaciones de grasas industriales para servicio pesado, lubricación de engranajes abiertos, aplicaciones de conformado de metales y cojinetes sometidos a cargas de choque.
Esta categoría incluye lubricantes sólidos de rendimiento extremo, como el disulfuro de tungsteno (WS2), ofrecidos por Innovamat.
Ventajas de la serie WS
El WS2 ofrece uno de los coeficientes de fricción más bajos entre los lubricantes sólidos, una estabilidad térmica superior y una capacidad de carga extremadamente alta. Generalmente supera al MoS2 en condiciones severas.
Aplicaciones comunes de la serie WS
Aplicaciones aeroespaciales, sistemas de vacío, rodamientos de ultra-alto rendimiento y donde la temperatura o la carga exceden las capacidades del MoS2.
La serie SN de Innovamat es un sulfuro de estaño (SnS2) sintético diseñado para una estabilidad térmica superior.
Ventajas de la serie SN
Su principal ventaja es su rendimiento en altas temperaturas. En pruebas comparativas de 4-Ball, las formulaciones con SN Series no solo alcanzan Puntos de Soldadura superiores a 3000 N, sino que también demuestran una reducción significativa de la cicatriz de desgaste (Wear Scar) en comparación con el MoS2.
Aplicaciones comunes de la serie SN
Lubricantes para cadenas de alta temperatura, grasas para la extrusión de polímeros y como componente clave en materiales de fricción que requieren estabilidad a altas temperaturas.
La serie ZN de Innovamat se basa en sulfuro de zinc (ZnS) ultrafino.
Ventajas de la serie ZN
El ZnS actúa como un lubricante sólido blanco y un agente EP/AW. Es particularmente eficaz para reducir el desgaste en plásticos y elastómeros, y ofrece buena estabilidad térmica.
Aplicaciones comunes de la serie ZN
Aditivo anti-desgaste para compuestos poliméricos (nylon, acetal), grasas de color claro y aplicaciones donde se requiere un lubricante sólido no oscuro.
La combinación de diferentes lubricantes sólidos puede crear un efecto sinérgico, donde el rendimiento de la mezcla es superior al de los componentes individuales. Innovamat ha capitalizado esta sinergia en sus series MX, MS y WL.
La serie MX de Innovamat está diseñada para un rendimiento máximo, aprovechando las sinergias entre compuestos químicos avanzados.
Ventajas de la serie MX
Estas mezclas están diseñadas para ofrecer un rendimiento EP/AW incomparable. Los datos de prueba de 4-Ball muestran Puntos de Soldadura excepcionalmente altos (superiores a 3900 N) y una excelente protección contra el desgaste, sin provocar corrosión en el cobre (Clasificación 1b en ASTM D4048).
Aplicaciones comunes de la serie MX
Grasas de nivel superior (Tier 1) para la industria automotriz y aplicaciones industriales críticas donde el fallo no es una opción (por ejemplo, rodamientos de turbinas eólicas, maquinaria pesada).
La serie MS de Innovamat está diseñada para ofrecer la mejor relación coste-rendimiento, posicionándose como un reemplazo directo y mejorado del MoS2.
Ventajas de la serie MS
Las formulaciones MS igualan o mejoran la protección contra el desgaste del MoS2, pero lo superan drásticamente en capacidad de presión extrema (Puntos de Soldadura > 3900 N frente a ~2450 N del MoS2). Esto permite a los formuladores mejorar el rendimiento de EP sin aumentar los costes.
Aplicaciones comunes de la serie MS
Reemplazo directo del MoS2 en formulaciones existentes, grasas EP de uso general, lubricación de chasis y equipos de construcción.
Para aplicaciones donde el color oscuro del MoS2 o el grafito es un problema, se requieren lubricantes sólidos blancos.
La serie WL de Innovamat es una mezcla sinérgica de lubricantes sólidos blancos.
Ventajas de la serie WL
Ofrece un rendimiento EP extremo, superando a todos los demás aditivos en las pruebas (Punto de Soldadura > 6000 N) y proporcionando la menor cicatriz de desgaste (0.42 mm). Al ser blanco, es ideal para aplicaciones limpias.
Aplicaciones comunes de la serie WL
Grasas de grado alimentario (potencial H1/H2), lubricación en la industria textil, procesamiento de papel, rodamientos de plástico y aplicaciones en salas blancas.
Los aditivos anti-desgaste (AW) y los modificadores de fricción (FM) crean películas protectoras (tribofilms) sobre las superficies metálicas. Esto evita el contacto directo de las asperezas, reduciendo drásticamente el desgaste adhesivo y el coeficiente de fricción.
Los aditivos de Presión Extrema (EP), como los sulfuros sintéticos de las series BI, SN y MX de Innovamat, se activan térmicamente bajo cargas elevadas. Reaccionan químicamente con la superficie metálica para formar una capa sacrificial (ej. sulfuro de hierro) que es más fácil de cizallar que el propio metal, evitando así la soldadura y el gripado de los componentes.
En los polímeros, los aditivos lubricantes (como ZnS o SnS2) actúan como lubricantes internos, mejorando la fluidez del polímero fundido. Esto reduce la fricción en el molde, facilita el desmoldeo, disminuye el desgaste del equipo de procesamiento y puede mejorar las propiedades mecánicas y la resistencia al desgaste del producto final.
Un área distinta pero crítica de los aditivos para polímeros son los retardantes de llama. Los retardantes de llama no halogenados son esenciales para cumplir con las normativas de seguridad contra incendios, un área de especialización de Innovamat.
A diferencia de los sistemas bromados o clorados, los retardantes de llama no halogenados (como los basados en fósforo, nitrógeno o hidróxidos metálicos) no liberan gases halógenos tóxicos y corrosivos cuando se queman. Cumplen con regulaciones ambientales estrictas (ej. RoHS) y ofrecen una solución más segura para aplicaciones en electrónica, construcción y transporte.
Utilizados en rodamientos, engranajes abiertos, guías y cadenas en industrias como la siderurgia, la papelera, la minería y la generación de energía (ej. turbinas eólicas). Estas aplicaciones exigen una alta resistencia EP (series MS, MX) y, a menudo, resistencia al agua y a altas temperaturas (series SN).
Se incorporan a compuestos de nylon, acetal (POM) o PTFE para crear «plásticos autolubricados». Reducen el desgaste en engranajes de plástico, bujes y sellos. Los aditivos blancos (serie WL) son preferidos para no alterar el color del producto.
Los lubricantes sólidos (MoS2, WS2, WL Series) se dispersan en resinas para crear recubrimientos de película seca o «Anti-Friction Coatings» (AFC). Estos recubrimientos proporcionan lubricación de por vida en componentes inaccesibles, como roscas de tornillos o mecanismos internos.
Los aditivos no son opcionales; son la tecnología que permite a las grasas y polímeros soportar las condiciones industriales modernas. Mientras que el MoS2 ha sido un pilar, los desafíos actuales de mayor temperatura, cargas más altas y mayor eficiencia exigen soluciones avanzadas.
Las soluciones de Innovamat, como los sulfuros sintéticos (Bismuto, Estaño) y las mezclas sinérgicas (series MX, MS, WL), están demostrando ofrecer un rendimiento superior en Presión Extrema y estabilidad térmica, proporcionando a los ingenieros y formuladores las herramientas necesarias para diseñar la próxima generación de lubricantes y materiales de alto rendimiento.
¿Qué factores se deben considerar al elegir un aditivo para grasas industriales?
Se debe considerar el «Tribosistema» completo:
¿Cómo afectan los aditivos la eficiencia energética en sistemas industriales?
Los modificadores de fricción y los lubricantes sólidos (MoS2, WS2) reducen el coeficiente de fricción entre las superficies. Un menor coeficiente de fricción significa que se pierde menos energía en forma de calor por rozamiento. Esto se traduce directamente en una menor demanda de energía (electricidad, combustible) para operar la maquinaria, mejorando la eficiencia energética general.
¿Qué diferencia hay entre los aditivos orgánicos y los metálicos en las aplicaciones tribológicas?
¿Cómo los aditivos para polímeros mejoran las propiedades de los plásticos y cauchos?Mejoran las propiedades de dos maneras:
¿Cuál es la importancia de los aditivos sinérgicos en la formulación de grasas y polímeros?
La sinergia ocurre cuando la combinación de dos o más aditivos produce un efecto mayor que la suma de sus partes. Esto es vital porque un solo aditivo rara vez puede resolver todos los problemas. Por ejemplo, un aditivo EP puede proteger contra la soldadura, pero puede aumentar ligeramente el desgaste; al combinarlo con un agente AW, se obtiene protección EP y bajo desgaste. Las series MX y MS de Innovamat son ejemplos de cómo la sinergia entre diferentes sulfuros y lubricantes crea un producto con un rendimiento EP y AW superior al de cualquier componente por sí solo.
¿Por qué los formuladores buscan alternativas al Disulfuro de Molibdeno (MoS2)?
Principalmente por tres razones: coste, rendimiento específico y compatibilidad.
¿Existen preocupaciones regulatorias o ambientales sobre el futuro del MoS2?
Sí. El molibdeno es un metal pesado y existe una creciente presión regulatoria a nivel global (similar a REACH) para monitorizar y limitar el uso de metales pesados debido a su potencial de bioacumulación en el medio ambiente. Aunque su uso no está prohibido, esta incertidumbre regulatoria impulsa a los formuladores a buscar alternativas más sostenibles y con un perfil ambiental más favorable, como los sulfuros sintéticos de bismuto (Serie BI) o las mezclas optimizadas, para «preparar para el futuro» sus formulaciones y alinearse con los objetivos de sostenibilidad corporativa.
