PE - Polietileno
El polietileno es un polímero parcialmente cristalino y flexible, cuyas propiedades están fuertemente influenciadas por la cantidad relativa de las fases amorfa y cristalina.
Los polietilenos son inertes frente a la mayoría de los productos químicos comunes, debido a su naturaleza parafínica, su alto peso molecular y su estructura parcialmente cristalina. En temperaturas inferiores a 60 ° C, son parcialmente solubles en todos los disolventes.
En condiciones normales, los polímeros etilénicos no son tóxicos, pudiendo incluso ser usados en contacto con productos alimenticios y farmacéuticos, sin embargo ciertos aditivos pueden ser agresivos. En el pasado, el polietileno estaba clasificado por su densidad y por el tipo de proceso utilizado en su fabricación. Actualmente, los polietilenos son más apropiadamente descritos como polietilenos ramificados y polietilenos lineales.
Dependiendo de las condiciones reaccionales y del sistema catalítico empleado en la polimerización, se pueden producir cinco tipos diferentes de polietileno:
- Polietileno de baja densidad (PEBD o LDPE)
- Polietileno de alta densidad (PEAD o HDPE)
- Polietileno lineal de baja densidad (PELBD o LLDPE)
- Polietileno de alto peso molecular (PEUAPM o UHMWPE)
- Polietileno de baja densidad (PEUBD o ULDPE)
El proceso de producción de PEBD utiliza presiones entre 1000 y 3000 atmósferas y temperaturas entre 100 y 300 ° C. Las temperaturas superiores a 300 ° C generalmente no se utilizan, ya que el polímero tiende a degradarse. Se han utilizado varios iniciadores (peróxidos orgánicos), pero el oxígeno es el principal. La reacción es altamente exotérmica y así una de las principales dificultades del proceso es la remoción del exceso de calor del medio reactivo. Esta naturaleza altamente exotérmica de la reacción a altas presiones, conduce a una gran cantidad de ramificaciones de cadena, las cuales tienen una importante relación con las propiedades del polímero.
El PEBD tiene una combinación única de propiedades: tenacidad, alta resistencia al impacto, alta flexibilidad, atóxis, transparente, buena procesabilidad, estabilidad y propiedades eléctricas notables.
A pesar de ser altamente resistente al agua ya algunas soluciones acuosas, incluso a altas temperaturas, el PEBD es atacado lentamente por agentes oxidantes.
La permeabilidad al agua del PEBD es baja en comparación con la de otros polímeros. La permeabilidad a compuestos orgánicos polares como alcohol o éster es mucho más baja que a los compuestos orgánicos apolares como heptano o éter dietílico.
El PEBD puede ser procesado por extrusión, moldeo por soplado y moldeado por inyección. Las películas destinadas a envases de alimentos líquidos y sólidos, películas laminadas y plastificadas para alimentos, envases para productos farmacéuticos y hospitalarios, juguetes y utilidades domésticas, revestimientos de hilos y cables, tubos y tuberías, Mangueras.
Polietileno lineal de baja densidad (PELBD) es un copolímero de etileno con una α-olefina (propeno, 1-buteno, 1-hexeno o 1-octeno). El PELDB presenta estructura molecular de cadenas lineales con ramificaciones cortas y distribución de peso molecular estrecha en comparación con la del polietileno de baja densidad (PEBD).
Las ramificaciones de cadena corta tienen influencia, tanto en el PELBD como en el PEBD, sobre la morfología y algunas propiedades físicas tales como rigidez, densidad, dureza y resistencia a la tracción.
Las propiedades de las películas de PELBD se asignan a su linealidad y cristalinidad. La estructura molecular del PEBDL es esencialmente lineal debido al tipo de catalizador utilizado. Su cristalinidad, aunque mucho menor que la del PEAD, es mayor que la del PEBD. Esta mayor cristalinidad en adición a la linealidad de las cadenas poliméricas, afectan positivamente las propiedades mecánicas de las películas sin causar una disminución en sus características ópticas. En comparación con el PEAD, el PEBDL presenta resistencia a la tracción y la dureza más bajas, conforme aumenta el contenido de ramificaciones, y muestra mayor resistencia al impacto y al rasgado (películas).
El PEBDL es un termoplástico con elevada capacidad de sellado en caliente, siendo muy utilizado en envases de géneros de primera necesidad, sustituyendo el PEBD en varias aplicaciones.
Se utiliza en películas para uso industrial, pañales desechables y absorbentes, lonas en general, juguetes, artículos farmacéuticos y hospitalarios, revestimiento de hilos y cables.
La extrusión de películas tubulares proporciona materiales para el embalaje de aves y de pan. En mezclas con PEAD o con PEBD, el PELBD se utiliza en bolsas industriales, embalaje para piensos y películas agrícolas. La extrusión de películas planos proporciona productos para ser utilizados en la burbuja de plástico.
El PEBDL puede ser utilizado para inyección de tapas para uso doméstico, recipientes, artículos flexibles y piezas de uso general.
La linealidad de las cadenas y consecuentemente la mayor densidad del PEAD hacen que la orientación, la alineación y el empaque de las cadenas sean más eficientes; Las fuerzas intermoleculares (Van der Waals) pueden actuar más intensamente y, como consecuencia, la cristalinidad es mayor que en el caso del PEBD. Siendo mayor la cristalinidad, la fusión puede ocurrir a una temperatura más alta.
Debido a la cristalinidad ya la diferencia de índice de refracción entre las fases amorfa y cristalina, películas de PEAD (obtenidas vía catalizadores Ziegler-Natta o Phillips) finos son translúcidos, menos transparentes que el PEBD (obtenido vía radicales libres), que es menos Cristalino.
Mientras que las propiedades eléctricas son poco afectadas por la densidad y el peso molecular del polímero, las propiedades mecánicas sufren una fuerte influencia del peso molecular, del contenido de ramificaciones, de la estructura morfológica y de la orientación.
La orientación de las cadenas poliméricas ejerce un fuerte efecto sobre las propiedades mecánicas del polímero. Los materiales fabricados con PEAD altamente orientado son aproximadamente diez veces más resistentes que los fabricados a partir del polímero no orientado, pues la orientación aumenta el empaque de las cadenas y consecuentemente aumenta la rigidez del polímero.
En general, el PEAD exhibe baja reactividad química.
A la temperatura ambiente PEAD no es soluble en ningún solvente conocido, a pesar de que muchos solventes, como xileno, por ejemplo, causan un efecto de hinchazón. Bajo altas temperaturas, PEAD se disuelve en algunos hidrocarburos alifáticos y aromáticos. El PEAD es relativamente resistente al calor.
El PEAD se utiliza en diferentes segmentos de la industria de transformación de plásticos, abarcando los procesos de moldeo por soplado, extrusión y moldeo por inyección.
– Inyección
Por el proceso de inyección, el PEAD se utiliza para la confección de baldes y cuencas, bandejas para pintura, bañeras infantiles, juguetes, cuentagotas para bebidas, jarros de agua, potes para alimentos, asientos sanitarios, bandejas, tapas para botellas y botellas Potes, cajones, boyas para rayas de piscina, cajas de agua, entre otros.
– Soplo
Mientras que por el proceso de soplo, se destaca la utilización en la confección de bombonas, tanques y tambores de 60 a 250 litros, donde se requieren principalmente resistencia a la caída, al apilamiento ya productos químicos, frascos y bombonas de 1 a 60 litros, Donde se envasan productos que requieran alta resistencia a la fisuración bajo tensión. También se utiliza en la confección de frascos que requieran resistencia al hendimiento por tensión ambiental, como: embalajes para detergentes, cosméticos y defensivos agrícolas, tanques para fluidos de freno y otros utilizados en vehículos y en la confección de piezas donde se requiere un producto atóxico, como Juguetes.
– Extrusión
Por extrusión, se aplica en aislamiento de hilos telefónicos, bolsas para congelados, revestimiento de tuberías metálicas, poliductos, tubos para redes de saneamiento y de distribución de gas, emisarios de efluentes sanitarios y químicos, ductos para minería y dragado, hilos de costura, Redes para embalaje de frutas, cintas decorativas, bolsas para basura y bolsas de supermercados.
Algunas industrias brasileñas ya están explorando un nuevo nicho del mercado, un tipo específico de polietileno de alta densidad para moldeo por soplado de tanques de combustible y otro para contenedores de mil litros.
El PEAD y el PEBD tienen muchas aplicaciones en común, pero en general, el PEAD es más duro y resistente y el PEBD es más flexible y transparente. Un ejemplo de la relación de dureza y flexibilidad está en el hecho de que el PEAD se utiliza en la fabricación de tapas con rosca (rígidas) y el PEBD en la de tapas sin rosca (flexibles).
El proceso de polimerización del PEUAPM emplea un catalizador Ziegler-Natta similar al utilizado para el PEAD convencional.
El PEUAPM es un polietileno de alta densidad (0,93-0,94 g / cm3), blanco y opaco, con una temperatura de transición vítrea (Tg) que varía entre -100 ° C y -125 ° C y una temperatura de transición (Tm) de 135 ° C, con una cristalidad de alrededor del 45%.
La larga cadena molecular, la alta densidad y la ausencia de ramificaciones en su estructura confieren al PEUAPM propiedades, tales como: resistencia a la abrasión mayor que la de los otros termoplásticos, buena resistencia a la corrosión, alta resistencia a la fatiga cíclica, alta resistencia a la fractura por Impacto, alta resistencia al tenso fisura, alta resistencia química, alta dureza y bajo coeficiente de fricción.
Las características de resistencia a la abrasión, al impacto ya los productos químicos, autolubricación, bajo coeficiente de fricción, absorción de ruidos y otras ya mencionadas, hacen que el PEAUPM sea particularmente adecuado para su uso en aplicaciones diversificadas:
• Minería: revestimientos, mezcladores, raspadores, cojinetes y tubos.
• Industria Química: tubos, bombas, válvulas, filtros, empaquetaduras, mezcladores, revestimientos de tanques metálicos y de hormigón.
• Industria alimentaria y bebidas: guías para líneas de embalaje, transportadores, rodillos, boquillas de llenado, bombas y cepos de corte.
• Papel y Celulosa: tapas de caja de succión, reglas y perfiles.
• Industria textil: tacos, guías, cojinetes y reductores de ruido.
• Otras aplicaciones: galvanoplastia, transportadores industriales, artículos deportivos, ortopédicos y quirúrgicos.
Es un polietileno con densidad aproximadamente igual a 0,865 g / cm3 y ofrece mayor resistencia, más flexibilidad y mejores propiedades ópticas en relación al PELBD.
El principal uso del PEUBD es como resina modificadora, principalmente para polietileno de alta (PEAD) y baja (PEBD) densidades y polipropileno (PP). La adición de PEUBD a los polietilenos y al PP mejora la resistencia al impacto, la flexibilidad y la resistencia al desgarro de estos polímeros.
Estas resinas son ideales para producir películas para envases de líquidos, pues además de evitar infiltraciones y derrames, el embalaje presenta alta resistencia al rasgón. El procesamiento de películas planas es hecho por soplado o extrusión.
