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POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) 1. Definición El polietileno de baja densidad o PEBD (LDPE en inglés) es un polímero de cadena ramificada, por lo que su densidad es más baja.

Los objetos fabricados con LDPE se identifican, en el sistema de identificación americano SPI (Society of the Plastics Industry), con el siguiente símbolo en la parte inferior o posterior:

2. Propiedades El polietileno de baja densidad es un termoplástico comercial, semicristalino (un 50% típicamente), transparente y más bien blanquecino, flexible, liviano, impermeable, inerte (al contenido), no tóxico, tenaz (incluso a temperaturas bajas), con poca estabilidad dimensional, pero fácil procesamiento y de bajo coste. Además posee excelentes propiedades eléctricas (buen aislante eléctrico) pero una resistencia a las temperaturas débil. Su resistencia química también es muy buena pero es propenso al agrietamiento bajo carga ambiental. Su resistencia a los rayos UV es mediocre y tiene propiedades de protección débiles, salvo con el agua. Buena dureza y resistente al impacto en bajas temperaturas. Aunque vamos a poder resumir todas las principales propiedades en una serie de tablas que se muestran a continuación.

PROPIEDADES ELÉCTRICAS Constante dieléctrica a 1MHz

2,2-2,35

Factor de disipación a 1MHz

1-10 X 10 4

-

-

Resistencia dieléctrica (KV mm 1)

27

Resistencia superficial (ohm/sq)

1013

Resistencia de volumen (ohm cm)

1015-1018

PROPIEDADES FÍSICAS Absorción de agua en 24h (%) Densidad (g/cm

< 0,015

3

)

0,915-0,935

Índice refractivo

1,51

Resistencia a la radiación

Aceptable

Resistencia al ultra-violeta

Mala -

-

Coeficiente de expansión lineal (K 1)

1,7 x 10 4

Grado de cristalinidad (%)

40-50

PROPIEDADES MECÁNICAS Módulo elástico E (N/mm 2)

200

Coeficiente de fricción

-

Módulo de tracción (GPa)

0,1-0,3

Relación de Poisson

-

Resistencia a tracción (MPa)

5-25

Esfuerzo de rotura (N/mm 2)

8-10

Elongación a ruptura (%)

20

PROPIEDADES TÉRMICAS -1

-1

Calor específico (J K Kg ) 6

1900-2300 -1

Coeficiente de expansión (x 10 K )

100-200

Conductividad térmica a 23 ºC (W/mK)

0,33

Temperatura máxima de utilización (ºC)

50-90

Temperatura de reblandecimiento (ºC)

110

Temperatura de cristalización (ºC)

105-110

Temperatura mínima de utilización (ºC)

-60

RESISTENCIA QUÍMICA Ácidos-concentrados

Buena-Aceptable

Ácidos-diluidos

Buena

Alcalís

Buena

Alcoholes

Buena

Cetonas

Buena-Aceptable

Grasas y Aceites

Buena-Aceptable

Halógenos

Aceptable-Buena

Hidro-carbonios halógenos

Aceptable-Buena

Hidrocarburos aromáticos

Aceptable-Buena

3. Obtención El polietileno de baja densidad se produce por medio de una polimerización vinílica por radicales libres, que es un proceso de polimerización a altas presiones (desde 103 a 345 MPa) y a altas temperaturas (desde 150 a 300 ºC). El proceso de polimerización conlleva tres pasos básicos: iniciación, propagación y terminación. 1. La iniciación: requiere de un iniciador, usualmente un peróxido, que se descompone técnicamente en radicales libres (ecuación 1), los cuales reaccionan con el etileno (ecuación 2) iniciador (R)2 -> 2R' (ecuación 1)

R1 + CH2CH2 -> RCH2CH2' (ecuación 2) 2. La propagación: ocurre a medida que prosigue la reacción (ecuación 3) RCH2CH2' + CH2CH2 -> RCH2CH2CH2CH2' (ecuación 3) 3. La terminación de una cadena en crecimiento: ocurre cuando se combinan dos grupos de radicales libres (ecuación 4) o cuando un radical hidrógeno se transfiere de una cadena a otra (ecuación 5). RCH2CH2' + 'CH2CH2R -> RCH2CH2-CH2CH2R (ecuación 4) RCH2CH2' + 'CH2CH2R -> RCH2CH3 + RCHCH2 (ecuación 5)

En cuanto a los métodos comerciales de producción del LDPE, se utilizan dos: en autoclave y en tubo. - El proceso en autoclave emplea un reactor autoclave con agitación y flujo continuo con una relación L/D que va de 2:1 a 20:1. El reactor puede estar dividido por bastidores a fin de formar una serie de zonas de reacción bien agitadas. El proceso en autoclave puede producir resinas de LDPE con un amplio intervalo de distribuciones de pesos moleculares. - En el proceso tubular, el reactor consiste en un tubo largo con relaciones L/D mayores que 12000:1. Debido a que no hay agitación mecánica, la operación continua puede producir un flujo tapón. Aquí, la distribución de pesos moleculares generalmente está entre los extremos conseguibles mediante el autoclave. En ambos procesos, los separadores descendentes del reactor operan a presiones más bajas, separando el etileno que no reaccionó del polímero. Sólo de un 10 a un 30% del etileno es convertido en polietileno por paso a través del reactor. Del separador, se extruye el polietileno fundido a través de una nodulizadora sumergida en agua para formar gránulos o "pellets". Éstos son secados y almacenados en silos hasta que son cargados en vagones de ferrocarril, cajas o bolsas.

Conozcamos el Polietileno de Alta Densidad

El polietileno de alta densidad es un polímero de la familia de los polímeros olefínicos (como el polipropileno), o de los polietilenos. Su fórmula es (ch2=ch2). Es un polímero termoplástico conformado por unidades repetitivas de etileno. Se designa como HDPE (por sus siglas en inglés, High Density Polyethylene) o PEAD (polietileno de alta densidad). Este material se utiliza, entre otras cosas, para la elaboración de envases plásticos desechables. Polimerización: El polietileno de alta densidad es un polímero de adición, conformado por unidades repetitivas de etileno. En el proceso de polimerización, se emplean catalizadores tipo Ziegler-Natta, y el Etileno es polimerizado a bajas presiones, mediante radicales libres. Estructura química: El polietileno de alta densidad es un polímero cuya estructura es lineal, sin ramificaciones. Características del polietileno de alta densidad:

          

El polietileno de alta densidad es un polímero que se caracteriza por: Excelente resistencia térmica y química. Muy buena resistencia al impacto. Es sólido, incoloro, translúcido, casi opaco. Muy buena procesabilidad, es decir, se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como inyección y extrusión. Es flexible, aún a bajas temperaturas. Es tenaz. Es más rígido que el polietileno de baja densidad. Presenta dificultades para imprimir, pintar o pegar sobre él. Es muy ligero. Su densidad es igual o menor a 0.952 g/cm3. No es atacado por los ácidos, resistente al agua a 100 ºC y a la mayoría de los disolventes ordinarios. Procesos de conformado: Se puede procesar por los métodos de conformado empleados para los termoplásticos, como son: moldeo por inyección, rotomoldeo , extrusión y compresión.

         

Algunas de sus aplicaciones son: Envases de alimentos, detergentes, y otros productos químicos. Artículos para el hogar. Juguetes. Acetábulos de prótesis femorales de caderas. Dispositivos protectores (cascos, rodilleras, coderas...). Impermeabilización de terrenos (vertederos, piscinas, estanques, pilas dinámicas en la gran minería). Empaques para partes automotrices. Charolas (trays)termoformados con la forma geométrica de la parte a contener. Tarimas. ush (Pallets). Mezclas poliméricas: El polietileno de alta densidad se puede copolimerizar con propileno. Algunas de sus aplicaciones son: Bolsas plásticas. Envases de alimentos, detergentes, y otros productos químicos. Artículos para el hogar. Juguetes. Acetábulos de prótesis femorales de caderas. Dispositivos protectores (cascos, rodilleras, coderas...). Impermeabilización de terrenos (vertederos, piscinas, estanques, pilas dinámicas en la gran minería). Empaques para partes automotrices. Charolas

(trays)termoformados con la forma geométrica de la parte a contener. Tarimas. ush (Pallets). coladeras ( actualmente estan haciendo esto)

El polietileno de alta densidad (hdpe) El polietileno de alta densidad (hdpe) se produce normalmente con un peso molecular que se encuentra en el rango entre 200.000 y 500.000, pero puede ser mayor. Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Es más duro, fuerte y un poco más pesado que el de baja densidad, pero es menos dúctil. El polietileno con peso molecular entre 3.000.000 y 6.000.000 es el que se denomina UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene). Con este material se producen fibras, tan fuertes, que pueden utilizarse para fabricar chalecos a prueba de balas. Para conocer mejor el HDPE, podemos ver un poco de su historia, sus propiedades, sus aplicaciones y su proceso de obtención. El polietileno (pe) es un polimero resultado de la polimerización del etileno. Es posiblemente el plástico más popular del mundo. Comunmente se distinguen dos tipos, el de baja densidad y el de alta densidad, que es el que vamos a estudiar. Aunque también, más detalladamente, los Polietilenos se pueden clasificar en base a su densidad (de acuerdo al código ASTM) como:

    

Polietileno de Baja Densidad (PEBD o LDPE) Polietileno Lineal de Baja Densidad (PELBD o LLDPE) Polietileno de Alta Densidad (PEAD o HDPE) Polietileno de Alta Densidad Alto Peso Molecular (HMW-HDPE) Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (UHMWPE)

Propiedades  Estructura Química:El análisis del polietileno (C, 85.7%; H, 14.3%) corresponde a la fórmula empírica (CH2)n resultante de la polimerización por adición del etileno.  Cristalinidad: Es cristalino en más de un 90%  Temperatura de transición vítrea: Tiene 2 valores, a -30ºC y a -80 ºC  Punto de fusión: 135ºC Esto le hace resistente al agua en ebullición  Rango de temperaturas de trabajo: Desde -100ºC hasta +120ºC

 Propiedades ópticas: Debido a su alta densidad es opaco.  Densidad: Inferior a la del agua; valores entre 945 y 960 kg por m3  Viscosidad: Elevada. Índice de fluidez menor de 1g/10min, a 190ºC y 16kg de tensión  Flexibilidad: Comparativamente, es más flexible que el polipropileno  Resistencia Química: Excelente frente a ácidos, bases y alcoholes.  Estabilidad Térmica: En ausencia completa de oxígeno, el polietileno es estable hasta 290 ºC. Entre 290 y 350 ºC, se descompone y da polímeros de peso molecular más bajo, que son normalmente termoplásticos o ceras, pero se produce poco etileno. A temperaturas superiores a 350 ºC, se producen productos gaseosos en cantidad creciente, siendo el producto principal el butileno.  Oxidación del polietileno: En presencia de oxígeno, el polietileno es mucho menos estable. Se produce oxidación y degradación de las moléculas del polímero a 50 ºC, y en presencia de la luz se produce una degradación incluso a las temperaturas ordinarias. La oxidación térmica del polietileno es importante en el estado fundido, porque influye sobre el comportamiento en los procesos de tratamiento, y en el estado sólido porque fija límites a ciertos usos.  Efectos de la oxidación: Los principales son variaciones en el peso molecular que se manifiestan primero por cambios en la viscosidad y, cuando son más intensos, por deterioro en la resistencia mecánica, variación en las propiedades eléctricas, cambio de color ... Una oxidación intensa, especialmente a temperaturas elevadas, conduce a la degradación de la cadena y a la pérdida de productos volátiles y el producto se hace quebradizo y parecido a la cera. El proceso de la oxidación es autocatalítico; aumenta la rapidez de la oxidación a medida que aumenta la cantidad de oxígeno absorbido.  Protección frente a la oxidación térmica: La oxidación térmica del polietileno puede reducirse o suprimirse durante algún tiempo incorporándole antioxidantes; en general, éstos son los mismos tipos que se usan para el caucho, y muchos son fenoles o aminas. Al elegir el antioxidante, se prestará atención a puntos como la ausencia de color y olor y a la baja volatilidad para evitar pérdidas durante el tratamiento a temperaturas altas.  Oxidación catalizada por la luz solar: Se tiene también aquí una reacción autocatalítica, como en el caso de la oxidación térmica. La fotooxidación produce coloración, deterioro en las propiedades físicas y pérdida de resistencia mecánica, que conduce al agrietamiento y ruptura de las muestras sometidas a tensión. Es un problema más grave que la oxidación térmica, ya que la protección no se consigue con tanta facilidad. Los antioxidantes normales son de poca utilidad y la protección más satisfactoria se obtiene incorporando aproximadamente 2% de negro de humo, bien dispersado en el polímero. Conviene insistir en que el

polietileno no protegido no sirve para usos en los cuales estará expuesto a la luz solar.

Aplicaciones

El HDPE tiene muchas aplicaciones en la industria actual. Más de la mitad de su uso es para la fabricación de recipientes, tapas y cierres; otro gran volumen se moldea para utensilios domésticos y juguetes; un uso también importante que tiene es para tuberías y conductos. Su uso para empaquetar se ha incrementado debido a su bajo coste, flexibilidad, durabilidad, su capacidad para resistir el proceso de esterilización, y resistencia a muchas sustancias químicas. Entre otros muchos productos en los que se utiliza el hdpe, podemos nombrar botes de aceite lubricante (automoción) y para disolventes orgánicos, mangos de cutter, depósitos de gasolina, botellas de leche, bolsas de plástico y juguetes. Para la fabricación de artículos huecos, como botellas, se usa un procedimiento parecido al de soplado del vidrio. Se usan también el moldeo por compresión y la conformación de láminas previamente formadas.

Obtención

La obtencion del HDPE se hace mediante un proceso de polimerizacion ZieglerNatta, que es un proceso de polimerización catalítica (catalizador de ZieglerNatta). Hay tres procesos comerciales importantes usados en la polimerización del HDPE: los procesos en disolución, en suspensión y en fase gaseosa.

Los catalizadores usados en la fabricación del HDPE, por lo general, son o del tipo óxido de un metal de transición o del tipo Ziegler - Natta. En este proceso se

utiliza un solvente el cual disuelve al monómero, al polímero y al iniciador de la polimerización. Al diluir el monómero con el solvente se reduce la velocidad de polimerización y el calor liberado por la reacción de polimerización es absorbido por el disolvente. Generalmente se puede utilizar benceno o clorobenceno como solventes. En la polimerización en masa se polimeriza sólo el monómero, por lo general en una fase gaseosa o líquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en estado sólido. Esta es una polimerización directa de monómeros en un polímero, en una reacción en la cual el polímero permanece soluble en su propio monómero. Adicionalmente, con los catalizadores de Phillips (triódixo de cromo), se produce HDPE con muy alta densidad, y de cadenas rectas. El polietileno El polietileno (PE) es un material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, y es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados. Por la polimerización de etileno pueden obtenerse productos con propiedades físicas muy variadas. Estos productos tienen en común la estructura química fundamental (-CH2-CH2)n, y en general tienen propiedades químicas de un alcano de peso molecular elevado. Este tipo de polímero se creó para usarlo como aislamiento eléctrico, pero después ha encontrado muchas aplicaciones en otros campos, especialmente como película y para envases.

Tipos de Polietileno En general hay dos tipos de polietileno:  

De baja densidad (LDPE) De alta densidad (HDPE).

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada, mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta. El polietileno de baja densidad fue producido comercialmente por primera vez en el Reino Unido en 1939 mediante reactores autoclave ( o tubular) necesitando presiones de 14.500 psi ( 100 Mpa) y una temperatura de unos 300 ºC. El polietileno de alta densidad fue

producido comercialmente por primera vez en 1956-1959 mediante los proceso de Philips y Ziegler utilizando un catalizador especial. En estos procesos la presión y temperatura para la reacción de conversión del etileno en polietileno fueron considerablemente más bajas. Por ejemplo, el proceso Philips opera de 100 a 150 ºC y 290 a 580 psi ( 2 a 4 MPa) de presión. Sobre 1976 se desarrolló un nuevo proceso simplificado a baja presión para la producción de polietileno, el cual utiliza una presión de 100 a 300 psi ( 0,7 a 2 Mpa) y una temperatura de unos 100 ºC. El polietileno producido puede describirse como un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y tiene una estructura de cadena lineal con ramificaciones laterales cortas, inclinadas.

Consideraciones Generales Los termoplásticos pueden ser ablandados mediante calor repetidas veces y endurecidos mediante enfriamiento. Las resinas de polietileno son termoplásticas. Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente, sino exclusivamente a tres propiedades moleculares básicas: densidad, peso molecular promedio y distribución del peso molecular. Estas propiedades básicas a su vez dependen del tamaño, estructura y uniformidad de la molécula de polietileno. Algunas de las propiedades que hacen del polietileno una materia prima tan conveniente para miles de artículos manufacturados son , entre otras poco peso, flexibilidad, tenacidad, alta resistencia química y propiedades eléctricas sobresalientes. La enorme competencia en el mercado de polietileno ha traído consigo más trabajos acerca de la modificación de polietilenos con propiedades específicas para aplicaciones determinadas. Son de esperar mejoras en propiedades parejas con determinados usos, a medida que se comprenda mejor la estructura de los diversos polímeros de polietileno y su relación con las propiedades físicas y químicas. Jue, 25/08/2005 - 12:12        

Estructura química y física del polietileno Polietileno Verde Propiedades del polietileno Relación entre la estructura y las propiedades del polietileno Usos y aplicaciones del polietileno Obtención de Polietileno Fabricación de artículos de polietileno Impacto ambiental del polietileno

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Antes de describir las propiedades del polietileno examinemos con algún detalle la estructura química y física del polímero.

Estructura química El análisis del polietileno (C, 85.7%; H, 14.3%) corresponde a la fórmula empírica (CH2)n, resultante de la polimerización por adición del etileno. La estructura de un polietileno típico difiere de la de un alcano de cadena recta en que es de cadena ramificada y contiene grupos olefínicos de tres tipos ( por lo menos). Puede contener también otros grupos químicos derivados del catalizador usado en su fabricación o de impurezas en el etileno, pero éstas representan generalmente mucho menos de 0.1% en peso del polímero. La condición ramificada de la cadena del polímero influye profundamente en las propiedades físicas tanto del polietileno sólido como del polietileno fundido. En consecuencia, las propiedades físicas que se indican más adelante se refieren no sólo a un intervalo de pesos moleculares, sino también a cierto tipo de polímeros de cadena ramificada. Variando las condiciones en que se realiza la polimerización, es posible variar el grado de ramificación entre límites amplios y producir gran número de tipos de polímeros. Como en la mayoría de los polímeros, una muestra normal tiene una distribución amplia de pesos moleculares, y el fraccionamiento del polietileno indica que una muestra de un peso molecular medio numérico de 15000 contiene material de peso molecular inferior a 1000 y también superior a 80000. Por otra parte, el examen infrarrojo de fracciones del polietileno normal muestra que el número de ligaduras dobles por molécula es aproximadamente el mismo para fracciones de peso molecular elevado y de peso molecular bajo y que la frecuencia de las cadenas laterales a lo largo de la molécula es independiente del peso molecular de la fracción.

Estructura física del sólido El carácter más importante de la estructura física del polietileno es la cristalinidad parcial del sólido ( 2,5). Un polietileno no ramificado es casi completamente cristalino y tiene un punto de fusión relativamente neto. Un polietileno tiene una estructura parcialmente cristalina, parcialmente amorfa, y muestra un cambio gradual, a medida que aumenta la temperatura, hasta el estado completamente amorfo fundido. El grado de cristalinidad a temperaturas ordinarias se determina fácilmente por una medida del peso específico, y es aproximadamente 60% para un polietileno normal. Puede hacerse muestras más o menos cristalinas, y esta variación es debida a la variación en el grado de ramificación de la cadena. Ramificación de la cadena y cristalinidad Ramificación ( CH3 por 100 CH2) Densidad a 20 ºC

Cristalinidad (%)

0 ( polimetileno)

0.99

95

1

0.96

80

2

0.94

72

3

0.92

60

4

0.91

55

De la observación de la tabla anterior se deduce que al aumentar la ramificación de la cadena, disminuye la densidad del polietileno y su grado de cristalinidad. Varias propiedades son directamente afectadas por la cristalinidad y, en consecuencia por el grado de ramificación. Son ejemplo la dureza, el punto de reblandecimiento y el punto de cedencia por la tracción. Otras propiedades, como la resistencia a la tracción, la flexibilidad a temperaturas bajas y la resistencia al choque, son principalmente funciones del peso molecular medio. El gran número de tipos de polietileno es una consecuencia de la extensa variación en el peso molecular y en el grado de ramificación, y por consiguiente en la cristalinidad, propiedades que varían según las condiciones de polimerización. Los estudios del modo de cristalización del polietileno desde su estado fundido muestran que la cristalización empieza en puntos distribuidos al azar en la masa del material y prosiguen radialmente hacia afuera con una rapidez que depende de la temperatura a la cual se produce la cristalización.

Polietileno Verde Por Tomás Maqueda El polietileno es un polímero simple cuya estructura química es la cadena repetitiva (CH2CH2)n. Es un plástico barato e inerte, cuyas propiedades químicas son las de un alcano de alto peso molecular. Existen dos tipos de polietileno en el mercado: polietileno de alta densidad y polietileno de baja densidad. Se diferencian en que el primero tiene estructura lineal, con lo cual es más rígido y denso, y el segundo tiene estructura ramificada. Esto marca cierta diferencia en las aplicaciones:

Polietileno de baja densidad

Polietileno de alta densidad

Bolsas de todo tipo

Bolsas para supermercado

Envases alimenticios

Envases de todo tipo

Films

Tambores

Películas para el agro

Rubro automotriz

Tuberías para riego

Tuberías

También se suele encontrar un término intermedio que es el polietileno de baja densidad lineal, que siendo lineal posee ramificaciones cortas. El presente trabajo se basará en el proceso para fabricar polietileno de alta densidad a partir del etanol (producto de la caña de azúcar). El hecho de que la materia prima del proceso sea etanol, y no gas natural tal como se puede observar en el árbol petroquímico, da el nombre a este producto de polietileno verde. Esto se debe a que la materia prima es renovable, lo que le da también esa característica al producto, sin esta virtud tener relación alguna con la biodegradabilidad del mismo. El proceso de fabricación del polietileno verde es reciente y novedoso, a tal punto que una empresa brasilera denominada Braskem montó la primera planta de este producto en San Pablo e inició su funcionamiento el 24 de Septiembre del 2010. La inversión total fue de unos 250 millones de dólares y la capacidad de producción es de unas 200.000 toneladas al año de etileno en la nueva planta, que luego se procesarían en otra unidad para llegar a la misma capacidad para el producto final.

Propiedades del Polietileno A continuación, para profundizar el análisis de las características del producto en cuestión, se puede observar una tabla de propiedades físicas generales del polietileno sólido: Magnitud

Valor

Peso molecular medio

25.000

Viscosidad intrínseca ( en tetranidronaftaleno a 75 ºC),dlts/gr

1

Punto de Fusión, ºC

110

Densidad (g/cm3) a 20 ºC

0,92

a 50 ºC

0,9

a 80 ºC

0,87

a 110 ºC

0,81

Coeficiente de dilatación lineal entre 0 y 40 ºC, por ºC

0,0002

Aumento de volumen por calentamiento desde 20 a 110 ºC,

14

Compresibilidad a 20 ºC, por atm.

5,5 x 10-5

Calor específico a 20 ºC

0,55

a 50 ºC

0,7

a 80 ºC

0,9

Índice de refracción

1,52

Módulo de Young ( 0-5% de extensión), Kg/cm2

1.600

Resistencia a la tracción a 20 ºC., Kg/cm2

150

Resistencia al choque ( barra con muesca de 0,5 plg. en cuadro),Kgm

2,07

Dureza Brinell ( bola de 2 mm de diám., 3 Kg

2

Conductividad térmica, cal/ (seg.) (cm2) ( ºC/cm

0,0007

Alargamiento en la ruptura

500

Se debe tener en cuenta que el peso molecular es un factor importante para establecer estos números. Muchas de estas propiedades se pueden modificar si se modifica el mismo (resistencia a la tracción, resistencia al choque, alargamiento en ruptura). Lo mismo sucede si el material tiene historial térmico. Sin embargo, esta tabla sirve como base numérica informativa. Se puede observar que el polietileno es un material traslucido, de peso ligero, resistente, poco conductivo y flexible. En cuanto a lo que es la solubilidad del polietileno, se podría decir que es prácticamente insoluble en los disolventes con excepción de las muestras de peso molecular bajo a menos de 60°C. A altas temperaturas, en cambio, es soluble en líquidos halogenados pero sigue sin serlo en moléculas polares como alcoholes. La permeabilidad de este material aumenta con la temperatura, pero en términos generales es poco permeable al vapor de agua, y más permeable a vapores orgánicos y al oxígeno. Una característica que hace interesante al uso de este material es que es reciclable, al igual que otros termoplásticos:

Un problema importante que se puede presentar en este polímero fundido es la oxidación, que se da de dos formas:  

Oxidación térmica: por estar expuesto a altas temperaturas. Oxidación fotocatalizada: por estar expuesto a la luz solar.

Los efectos y los medios de protección se exhiben en la siguiente tabla, siendo el caso de la oxidación fotocatalizada más peligrosa y difícil de proteger que la primera: Tipos

TÉRMICA

Características

Efectos

Variaciones del PM. Variación de las propiedades eléctricas. Desarrollo de olor autocatalizada rancio. Cambio de color. Degradación de la cadena.

FOTOCATALIZADA autocatalizada

Coloración. Deterioro en las propiedades físicas. Pérdida de resistencia mecánica: grietas.

Protección

Incorporación de antioxidantes.

Negro de humo: 2%

Origen del Polietileno Las razones por las cuales surge la idea de utilizar a la caña de azúcar como materia prima son las siguientes: 

Alta productividad del cultivo: la caña de azúcar es el cultivo con mayor productividad para la elaboración del etanol, lo que se ve en el siguiente gráfico:









El mismo representa cuantas unidades de energía equivalente se forman a partir de una unidad de combustible fósil, siendo 1.4 para los cereales, 2 para la remolacha y 9,3 para la caña de azúcar. La gran superficie cultivable en Brasil: este país de clima tropical tiene un 22 % de parte cultivable de caña de azúcar del mundo, debido a la gran intensidad de precipitaciones que se presenta en estas zonas. De este porcentaje, esta cultivado el 85 %, y se utilizaría solo el 5% para el etanol del polietileno verde, lo que representa que hay flexibilidad frente a la posibilidad de un aumento brusco de la demanda. No provoca deficiencia alimentaria: se suele decir que, en países con grandes problemas sociales de pobreza como Brasil o Argentina, utilizar a materias primas alimenticias para producir energía es poco ético como proyecto. Sin embargo, una consecuencia evidente de las dos ventajas anteriores es que este cultivo no provoca perjuicios en ese sentido, a diferencia del resto. Contribuye a la mejora del medio ambiente: el proceso de fabricación del polietileno verde captura 2-2,5 kg de CO2 por tonelada de producto (debido al balance entre la fotosíntesis de la planta y las pérdidas del proceso), mientras que de la forma tradicional esta cantidad de CO2 se emite provocando efectos negativos al medio ambiente como efecto invernadero y calentamiento global.

Proceso de obtención del Polietileno Hemos visto dos procesos de obtención del producto en cuestión:  

Tradicional ( a partir del gas natural) Sustentable ( a partir de la caña de azúcar)

Tradicional:

Para obtener polietileno a partir del gas natural, la primera operación es la separación de las distintas moléculas, seguidas por un cracking de las distintas moléculas de etano. Dicho proceso puede ser térmico (por ser sometido a alta temperatura y presión) o catalítico (por aplicación de calor y catalizadores) De esta forma, se obtienen las distintas olefinas: etileno, propileno, butileno, butadieno y gas de pirólisis.

El polietileno se obtiene finalmente en sus tres formas comerciales por la polimerización del etileno. Este proceso final es similar al del polietileno sustentable y será ampliado en esa sección. Árbol Petroquímico

Sustentable:

La elaboración del polietileno en forma sustentable tiene los siguientes pasos:     

Extracción de sacarosa de la caña de azúcar. Obtención de etanol a partir del jugo. Deshidratación de etanol para formar etileno. Polimerización del etileno. Conformado de productos finales

Cada uno de estos será explicado a continuación con mayor detalle, centrándonos en los procesos más industrializados.

1. Extracción de sacarosa de la caña de azúcar:

El proceso se inicia en el campo con las siguientes etapas: 

Cosecha: cortado y recolección de la caña de azúcar. Una vez cortada, se transporta rápidamente a la fábrica en tractores procurando el menor tiempo de permanencia.



Almacenaje en patios: La caña que llega del campo se muestrea para determinar las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas. Luego se pesa en básculas y se conduce a los patios donde se almacena temporalmente o se dispone directamente en las mesas de lavado de caña para dirigirla a una banda conductora que alimenta las picadoras.



Trituración: La caña es picada en máquinas especialmente diseñadas para obtener pequeños trozos. Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductores accionados por turbinas, provistos de cuchillas giradoras que cortan los tallos y los convierten en astillas, dándoles un tamaño más uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos.



Molienda: La caña preparada por las picadoras llega a un tándem de molinos, constituido cada uno de ellos por tres o cuatro mazas metálicas y mediante presión extrae el jugo de la caña. Cada molino está equipado con una turbina de alta presión. En el recorrido de la caña por el molino se agrega agua, generalmente caliente, para extraer al máximo la cantidad de sacarosa que contiene el material fibroso. Éste proceso de de extracción es llamado maceración.

2. Obtención del etanol a partir del jugo:

Para obtener etanol a partir del jugo, se aplican dos pasos de gran importancia: 

Hidrólisis de la sacarosa y fermentación: en esta etapa, el jugo es arrojado en cubas de fermentación, donde inicialmente se hace la hidrólisis de la sacarosa con ácidos diluidos (HCl) para formar azúcares reductores (más reactivos): C12H2O11 + H20 → C6H1O6 + C6H12O6 Sacarosa

Glucosa

Fructosa

En las cubas de fermentación, se agrega también una sustancia denominada levadura, que actúa como catalizador para acelerar el proceso de fermentación. La aceleración de la reacción de fermentación hace que se libere una gran cantidad de dióxido de carbono: C6H12O6 + C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 ↑

Glucosa



Fructosa

Etanol

Destilación: este es el último paso para purificar el etanol. Se utilizan torres de destilación aprovechando que el etanol tiene punto de ebullición menor al agua (78 º C contra 100 º C). La destilación hace que la pureza del producto crezca de un 60 % a un 95 %.

3. Deshidratación de etanol para formar etileno:

Un proceso de lecho fluidizado a 300 º C se utiliza para esta parte del proceso. Se obtienen numerosos subproductos como ser éteres, aldehídos, acetonas e hidrocarburos superiores (polimerizados del etileno). El dietil éter ingresa nuevamente al reactor para formar etanol. La reacción es endotérmica y absorbe el calor del aire y del catalizador, el cual es necesario regenerar periódicamente para remover restos de carbono y otros compuestos. El catalizador por excelencia para este proceso es la alúmina, pero existen otros como zeolitas, zeolitas modificadas con metales y agentes superácidos que se utilizan en diferentes condiciones de reacción.

La reacción química que ocurre en el Reactor II es la de formación de una molécula de agua y de etileno a partir del etanol: C2H5OH → H2O + 2 C2H4 Etanol

Etileno

Vemos también que la reacción catalítica formará etileno en un gran porcentaje, debido a existir regeneración.

4. Polimerización del etileno:

El proceso de polimerización del etileno se inicia con una purificación del etileno para obtener un producto de mayor calidad. Se limpiaran tanto las impurezas inorgánicas (compuestos de azufre, óxido carbónico, anhídrido carbónico) como las orgánicas (etano, hidrógeno). Para esta parte se usan lavadores que actúan a modo de columnas, aprovechando el bajo punto de ebullición de ciertas impurezas para que salgan por arriba. Los componentes de alto punto de ebullición salen por la parte inferior de la columna. Una vez limpio existen tres procesos posibles para polimerizar el etileno: 

Gas phase (en fase gaseosa): alimentando etileno gaseoso junto con oxígeno y un catalizador de titanio a un reactor de lecho fluidizado, se obtendrán el producto y el gas, que luego será separado del polímero.Este es un proceso de baja temperatura, alta presión y que puede utilizar varios catalizadores: Cromo, Zeigler-Natta, Metalocenos.



Slurry (en suspensión): se obtiene polietileno en este caso en un reactor en determinadas condiciones de presión y temperatura (85ºC), mediante un proceso catalítico utilizando etileno con hidrógeno y buteno en suspensión de hexano. El proceso de polimerización es llevado a cabo en un diluyente líquido, en el cual el polímero es insoluble a las P y T de trabajo, y así queda en suspensión. El catalizador utilizado es el Zeigler-Natta y en general a partir de este proceso se obtienen envases.



Solution (en disolución): utilizado para buscar productos con propiedades específicas, se basa en que el producto se disuelve en un solvente combinado con un catalizador

específico. Crea polímeros homogéneos de moléculas uniformes, que se utilizan para embalajes de comida, films industriales, etc. El catalizador más utilizado en esta ocasión también es el Zeigler-Natta. 5. Reciclaje:

Si bien lo conveniente siempre es el ahorro máximo de la materia prima para evitar arrojar desechos al medio ambiente, existen distintas posibilidades ordenadas por preferencia o importancia decreciente que son posibles para reciclar el material: 

Reutilización mecánica: a partir del lavado y la molienda del material utilizado, muchas veces se puede volver a utilizar para producir artículos de menor calidad o que no requieran las propiedades de los materiales fabricados por primera vez.



Recuperación energética: las propiedades energéticas de los plásticos son comparables con las de los combustibles fósiles, lo que hace que también los materiales a reciclar puedan cumplir la función de entregar energía.



Reciclado químico: a través de reacciones químicas, se vuelve al estado original del material. La dificultad que enfrenta este tipo de reciclaje es el costo.



Relleno sanitario: si no queda otra opción, los residuos serán enterrados. Afortunadamente, el polietileno es inerte y no se degrada en perjuicio del medio ambiente.

Productividad de planta de polietileno verde:

Habiendo analizado el ciclo productivo del polietileno verde, es importante conocer en números el grado de utilización de los recursos implicado.

Como se observa en el diagrama anterior, una hectárea de terreno produce 3,08 toneladas de polietileno verde anuales (MT: measurement ton). Esto significa que para producir las 200.000 toneladas anuales, bastará solo con 65.000 hectáreas productoras de caña. Este número es bajo para un país extensivo como Brasil.

Conclusiones

Brasil presenta excelentes condiciones naturales para la producción de polietileno verde, debido a poseer un clima tropical donde tiene muchas regiones de altas precipitaciones veraniegas y sequías invernales, lo cual es necesario para la cosecha de la caña. Por otro lado, la producción de etanol alcanza para abastecer el mercado local y es el principal exportador a nivel mundial de etanol. Por otro lado, la moneda del país es estable y la mano de obra es barata. En esta situación, Braskem, la compañía petroquímica más grande de América Latina (produce más de un millón de toneladas anuales de polietileno) invierte en el polietileno verde. Lamentablemente, la Argentina no presenta condiciones favorables para este tipo de inversiones en el presente. La materia prima (caña de azúcar) sólo es cosechable en las provincias de Tucumán, Salta y Jujuy, y junto con regiones de riego intensivo, se alcanzan 435.000 hectáreas cultivables, cuando se requerirían 176.000 hectáreas para fabricar la cantidad de etanol necesario para abastecer a la industria de polietileno nacional, suponiendo que en su totalidad proviene del polietileno verde. Aparte de esto, a partir del 2010 rige la ley de Biocombustibles, por la cual es obligatorio cortar la Nafta en un 5 % con bioetanol. Está medida ha creado demanda insatisfecha en este mercado. A pesar de que no es considerada viable la producción de polietileno verde en Argentina, vale la pena aclarar que este avance de la tecnología proponiendo el reemplazo del gas natural por materias primas renovables es un gran aporte para el medio ambiente y para la sustentabilidad de los recursos. Se espera que en un futuro que se empiecen a aplicar legislaciones favoreciendo la fabricación de los mismos. Otra gran novedad es que en el 2.011 se abrirá una nueva planta de Dow Chemical de una capacidad de unas 350.000 toneladas de este producto, habiendo negociado con la firma Crystalev para llevar a cabo este proyecto.

Bibliografía http://wikipedia.org http://procesopolietileno.blogspot.com/ http://www.ciber.gatech.edu/Braskem.pdf http://www.chemsystems.com/reports/search/docs/toc/0607S11_toc.pdf http://www.inazucar.gov.do http://w4.siap.gob.mx/sispro/IndModelos/SP_AG/cazucar/Transformacion_Ind.pdf http://www.textoscientificos.com/polimeros/polietileno/propiedades http://www.una.ac.cr/redibec-cisda/ponencias/Energia/Marco.pdf Monografía HDPE Martín Rosetti Instituto Petroquímico Argentino (IPA) Jue, 27/01/2011 - 11:31 ‹ Estructura química y física del polietileno arriba Propiedades del polietileno ›

Obtención de Polietileno

Polietileno de alta presión Para la obtención del polietileno de alta presión es preciso un etileno muy puro. No solamente deben eliminarse las impurezas inorgánicas, como los compuestos de azufre, el óxido de carbono, el anhìdrido carbónico y otros, sino también el metano, el etano y el hidrógeno que, aunque no tomen parte en la reacción de polimerización, actúan como diluyentes en el método de alta presión e influyen en la marcha de la reacción. Para obtener el etileno puro se utilizan lavadores, que actúan a modo de columnas, en ellas se evaporan sobre todo los componentes de más bajo punto de ebullición, como el metano (punto de ebullición -161,4 ºC) y el hidrógeno (punto de ebullición -252,78 ºC) y salen por la cabeza de la columna. Los componentes de más alto punto de ebullición, como el etano (punto de ebullición -88,6 ºC) y los hidrocarburos inmediatamente superiores, con mucho etileno, se reúnen en el fondo de la columna. Luego se utiliza una columna o lavador de etano, en la que tiene lugar la separación completa del etileno de todos los hidrocarburos con punto de ebullición más alto. Estos salen por el fondo, mientras que por la cabeza lo hace el etileno puro. El etileno puro se mezcla entonces con oxígeno (que actúa como catalizador) en una proporción del 0,1 al 0,2 %. Esta mezcla se comprime, mediante compresores, a presiones de 1000 a 2000 atm y, pasando por un separador de aceite, se hace llegar al reactor, en el que tiene lugar el proceso de polimerización. El polietileno, todavía caliente, se extrae finamente por un extrusor, donde se refrigera y sale de él ya sólido para ser seguidamente troceado, mediante un dispositivo picador, en pequeños granos, que sirven de materia prima para la fabricación de objetos de todas clases.

Polietileno de baja presión Hasta el año 1949 se pensaba, en los medios de la especialidad, que el etileno solamente se podía polimerizar a alta presión. Entonces encontró el profesor Karl Ziegler, en los años 1949-1955, un camino completamente nuevo para la obtención del polietileno a la presión normal. Cuando se inyecta etileno en una suspensión de etilato de aluminio y éster titánico en un aceite, se polimeriza el etileno con desprendimiento de calor y forma un producto macromolecular. De esta manera se pueden unir en una macromolécula más de 100.000 monómeros (frente a los 2.000 monómeros en el método de la alta presión), Este alto grado de polimerización confiere al polietileno de baja presión una solidez y dureza especialmente elevadas.

El campo de aplicación del este polietileno, el Z-polietileno como le llamó el descubridor, es el mismo que el del polietileno de alta presión, pero es esencialmente apropiado para objetos que precisan una gran solidez y rigidez, como las tuberías, que con paredes de pequeño espesor resisten altas presiones. La elaboración del producto se hace de manera análoga a la del polietileno de alta presión, es decir, mediante prensas. Sin embargo, la temperatura de elaboración del producto Z es más elevada, a causa del mayor grado de polimerización. Puede llegar a 170 ºC.

Descripción de la polimerización La reacción es sensible a un número muy grande de catalizadores y es iniciada con facilidad especial por compuestos que producen radiicales libres.La producción de un polímero termoplástico de longitud de cadena del orden de 1000 unidades de etileno sólo se consiguió cuando se sometió el etileno a una presión próxima a 1000 atm. a 200 ºC. Aunque después se demostró que podían producirse polietilenos termoplásticos algo semejantes a presiones más bajas, sigue siendo un requisito esencial para la producción de un gran polímero un etileno de alta densidad. La producción de polietileno exige una fuente de etileno puro, equipo de compresión adecuado para trabajar a 1000 atm, y un reactor de alta presión para realizar la polimerización rápida y altamente exotérmica bajo control. El polímero, que suele producirse a una temperatura en que es líquido, tiene que separarse del etileno que no ha reaccionado (que puede devolverse al recipiente de polimerización) y el producto tiene que ponerse en forma física apropiada para la venta. El proceso se lleva a cabo de manera cómoda y económica en operación continua. La polimerización del etileno se realiza normalmente en presencia de catalizadores que producen radicales libres. El mecanismo general es semejante al de otros compuestos de vinilo e implica las fases de iniciación del radical libre, propagación de la cadena del polímero y terminación de la cadena. Un carácter importante de la polimerización del etileno, por efectuarse el proceso en un gas comprimido, es la posibilidad de variar la concentración del etileno entre límites amplios, proporcionando así un medio, además de las variaciones de la temperatura y de la concentración del catalizador, para controlar la rapidez de la polimerización y el peso molecular del polímero. Otro punto importante es que la producción de moléculas de cadena ramificada es mayor en la polimerización del etileno que en otras polimerizaciones vinílicas, lo que influye en las propiedades físicas y mecánicas del polímero. Los principales problemas planteados en la producción de polietileno al pasar de una escala pequeña a la fase fabril, han sido los relacionados con la manipulación de los gases a alta presión y, más especialmente, el control de la polimerización altamente exotérmica: n C2H4 (gas)

(C2H4)n (gas)

AH = -22 kcal/mol AF298 = -12 kcal/mol

Estas cifras de calor y energía libre dependen, en cierto grado, de la presión y de la temperatura, pero en todas las condiciones es grande el calor de polimerización, por unidad de masa, comparado con los calores producidos en la formación de otros polímeros: Monómero Calor de polimerización, cal /g

Etileno

Isobutileno

Estireno

800

228

164

La eliminación de este calor de reacción es uno de los problemas más importantes en el control de la polimerización. Aparte la disminución en el peso molecular que resultaría de una elevación no controlada de la temperatura durante la polimerización, pueden producirse otras reacciones de descomposición del etileno si la temperatura sube demasiado. Esto fue un problema grave al principio de la fabricación en gran escalaf del polietileno. Son condiciones típicas para la producción de polietileno termoplástico una presión aproximada de 1000 atm. ( proceso de alta presión) y una temperatura en la región de 100300 ºC. La polimerización del etileno comprimido es algo parecida a la polimerización de líquidos, pero la mayor compresibilidad del etileno hace posible variaciones mayores de la concentración sin la incorporación de segundos componentes, y la influencia de la presión sobre la velocidad de polimerización es mayor que en un monómero líquido como el estireno. La mayor velocidad por aumento en la presión se debe al aumento en la longitud de la cadena del polímero y al aumento en el número de cadenas iniciadas. Como sucede en la mayoría de las otras polimerizaciones, una elevación de la temperatura provoca un aumento en la rapidez de polimerización, pero disminuye la longitud de la cadena. En los primeros trabajos sobre la polimerización a presiones elevadas, se usó como catalizador oxígeno molecular. En las condiciones en que es eficaz el oxígeno, oxida rápidamente el etileno, y es probable que los radicales libres producidos en esta reacción sean los que inician realmente la polimerización. El uso de oxígeno como catalizador es interesante, porque este gas inhibe otras polimerizaciones vinílicas. Después de los trabajos iniciales con oxígeno, se han usado muchas sustancias como catalizadores de la polimerización, todas ellas como productos de radicales libres. El peróxido de benzoilo y el de di-ter-butilo pueden emplearse en solución acuosa, disueltos en un disolvente orgánico o en el etileno comprimido. Los peróxidos inórganicos y los compuestos peroxi, entre ellos el peróxido de hidrógeno y los persulfatos, son catalizadores eficaces y se usan en solución acuosa. Los compuestos azoicos y los alquilmetales son otros tipos de catalizadores. La temperatura de polimerización es el factor más importante en la elección de catalizador.

Relación entre la estructura y las propiedades del polietileno Tres propiedades moleculares básicas: densidad, peso molecular promedio y distribución del peso molecular son las que afectan a la mayoría de las propiedades esenciales en el uso

de polietileno para obtener productos de buena calidad. Pequeñas variaciones en la estructura molecular pueden mejorar o afectar algunas de estas propiedades considerablemente. Las propiedades eléctricas de las resinas de polietileno, por otra parte, son poco afectadas por estos tres factores moleculares básicos ( ya que la composición química de los diversos polietilenos es idéntica; esto es, (CH2)n).

Efectos producidos por variaciones en la densidad Una clasificación general basada en tres clases distintas de densidad es ahora generalmente aceptada en la industria. Baja densidad

0,910 a 0,925 gr/cm3

Mediana densidad

0,926 a 0,940 gr/cm3

Alta densidad

0,941 a 0,965 gr/cm3

Los polietilenos más densos son lógicamente más pesados, pero aún los artículos fabricados con los polietilenos de alta densidad flotarán en agua. Esta es una ventaja para el moldeador pues le permitirá obtener más volumen por cada kilogramo de polietileno que usando cualquier otro plástico. Propiedades

Densidad

0,915-0,918

0,924

0,929-0,938

Punto de ablandamiento

más elevado

máximo

Resist. al estiramiento

más elevada

máxima

Resist. a la tracción

máxima

más elevada

Elongación en rotura

máxima

más elevada

Rigidez

más elevada

Resist. a la contracción

máxima

más elevada

Resist. a la deformación

máxima

más elevada

Resist. al impacto

máxima

más elevada

Resist. a la desgarradura

máxima

Resist. a la fragilidad a bajas temperaturas

máxima

más elevada

Resist. al cuarteo bajo tensiones

máxima

más elevada

máxima

máxima

ambientales Impermeabilidad a gases y líquidos

más elevada

máxima

Resist. a la absorción de grasas y aceites

más elevada

máxima

Transparencia

más elevada

máxima

Ausencia de opacidad

más elevada

máxima

Brillo

más elevado

máximo

Tiraje

más elevado

máximo

Resist. a la desgarradura en caliente

más elevada

máxima

Resist. al pegado entre sí y al molde

más elevada

máxima

menor

más corto

Ciclo de inyección

Efectos producidos por variaciones en el peso molecular promedio Cada resina de polietileno consiste en una mezcla de cadenas cortas y largas, esto es moléculas de alto y bajo peso molecular. El promedio de estos pesos moleculares es la segunda propiedad molecular básica. Dentro de ciertas limitaciones el peso molecular promedio es inversamente proporcional al índice de fusión, es decir si el peso molecular promedio aumenta, el índice de fusión disminuye y viceversa. El índice de fusión describe la fluencia de una resina de polietileno a una determinada temperatura ( 190 ºC) y a una determinada presión. Si el índice de fusión de una resina es bajo, su viscosidad es elevada y viceversa, siendo viscosidad de fusión la resistencia de la resina fundida a fluir durante la formación de película, tubería o recipientes. Por lo tanto, las resinas de mayor índice de fusión fluyen más fácilmente en el estado de fusión que aquellas con menor índice. La fluencia del polietileno fundido es afectada por condiciones de procesado tales como presión, temperatura, y estas condiciones pueden variar extensamente. El índice de fusión debe ser utilizado juntamente con otras normas para describir la fluencia y otras propiedades de las resinas. En lugar del índice de fusión, los moldeadores por inyección se refieren a resinas de PE de mediana, alta o muy alta fluencia. Los moldeadores por extrusión se referirán a polímeros de baja, mediana o alta velocidad de extrusión. Generalmente las resinas de polietileno más indicadas para aplicaciones tales como extrusión de película, y soplado de botellas deben tener un peso molecular promedio un

tanto mayor que aquellas resinas indicadas para otras aplicaciones, tales como moldeo por inyección.

Efectos producidos por variaciones en la distribución del peso molecular La distribución del peso molecular da una idea general sobre la proporción de las cadenas moleculares grandes, medianas o pequeñas de la resina. La distribución del peso molecular se considera estrecha si la resina está formada por cadenas de un largo cercano al promedio, y se considera amplia si la resina está formada por cadenas de longitud muy variada. Las resinas de PE con una distribución del peso molecular estrecha son superiores en algunas propiedades esenciales, mientras que aquellas con una amplia distribución son mejores con respecto a otras propiedades.

Efecto producido por las tres propiedades moleculares básicas PROPIEDADES MOLECULARES BÁSICAS Si se aumenta la Si se aumenta el Si se hace más PROPIEDADES FÍSICAS densidad peso molecular estrecha la (Cristalinidad) entre promedio o se distribución del peso disminuye el índice 0,915 y 0,938) Molecular de Fusión Viscosidad de la masa fundida

más elevada

más elevada

ligeramente mayor

Punto de ablandamiento

mucho mayor

ligeramente mayor

ligeramente mayor

Resist. al estiramiento

mucho mayor

ligeramente mayor

…

ligeramente menor

más elevada

ligeramente mayor

menor

más elevada

…

Resist. al escurrimiento

más elevada

Ligeramente mayor

más elevada

Rigidez a la flexión

mucho mayor

ligeramente mayor

...

menor

...

...

mucho mayor

ligeramente mayor

...

Resist. a la tracción en rotura Elongación en rotura

Flexibilidad Dureza

Resistencia a la abrasión

más elevada

ligeramente mayor

...

Contracción

más elevada

más elevada

...

Deformación

ligeramente mayor

más elevada

más elevada

Resist. al impacto (Tenacidad)

menor

más elevada

...

Resist. a la fragilidad

menor

ligeramente mayor

ligeramente mayor

Resist. a la desgarradura

depende del proceso de fabricación de la película y dirección de la rotura.

Resist. a la fragilidad a bajas temperaturas

menor

más elevada

más elevada

Resist. al cuarteo bajo tensión ambiental

menor

más elevada

ligeramente mayor

Impermeabilidad a la absorción de grasas y aceites.

mucho mayor

ligeramente mayor

...

Transparencia

más elevada

menor

...

Ausencia de opacidad

más elevada

menor

...

Brillo

más elevada

menor

...

Tiraje

ligeramente mayor

mucho menor

menor

más elevada

ligeramente mayor

...

ligeramente mayor

no afecta

no afecta

Resist. al pegado entre sí y al molde Propiedades eléctricas.

Las relaciones entre estas tres propiedades moleculares básicas y otras propiedades físicas del PE no siempre son sencillas y claras. Otras características estructurales aparte de las tres nombradas, ejercen con frecuencia su influencia sobre las propiedades físicas de la resina. Las condiciones de operación pueden alterar la orientación (alineamiento) de las moléculas y por lo tanto afectar las propiedades de dicha resina. 

Con un incremento en la densidad se mejoran propiedades tan importantes como el punto de ablandamiento, impermeabilidad a gases y líquidos, claridad de la película (transparencia y ausencia de opacidad) y brillo, pero con perjuicio de la flexibilidad y tenacidad.





Un aumento en el peso molecular promedio puede hacer a la resina más apropiada para usos en que se requiera mayor tenacidad. Un artículo fabricado con una resina de polietileno de mayor peso molecular promedio, tendrá mayor resistencia al cuarteo bajo tensión ambiental, o sea a cuartearse cuando es sometido a esfuerzos en presencia de líquidos tales como detergentes, aceites o solventes. Dado que la viscosidad ( la propiedad de fluir más lentamente en estado de fusión) aumenta con el peso molecular, las resinas de PE de más alto peso molecular son más difíciles de extruir y , por lo tanto, requieren temperaturas más elevadas. Por otra parte, las resinas de PE de menor peso molecular se utilizan para aplicaciones tales como moldeo por inyección a menores temperaturas y ciclos más cortos. Las resinas de PE tienen una estrecha distribución del peso molecular son particularmente resistentes al cuarteo bajo tensión ambiental y a la fragilidad a bajas temperaturas.

Debido a que un número muy variado de resinas pueden ser producidas controlando las tres propiedades moleculares básicas mencionadas, el productor puede determinar la resina y las propiedades del producto terminado. Vie, 26/08/2005 - 14:01 ‹ Propiedades del polietileno arriba Usos y aplicaciones del polietileno ›

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