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Polietileno de alta densidad (HDPE) frente a polietileno (PE)
El polietileno de alta densidad (HDPE) y el polietileno (PE) son dos tipos de polietileno, pero presentan propiedades diferentes debido a las variaciones en sus procesos de fabricación.
El HDPE es un tipo específico dentro de la familia del polietileno, que se distingue por su alta cristalinidadque resulta de una baja proporción de grupos laterales ramificados en las cadenas poliméricas principales y de la ausencia de ramas laterales largas.
Como resultado, las moléculas de HDPE pueden disponerse en una estructura ordenada, pseudocristalina, que confiere propiedades mecánicas únicas al material.
Por otra parte, el polietileno se produce como una clase de materiales con diversas densidades, y el grado y la forma de ramificación lateral en la cadena polimérica influyen significativamente en sus propiedades.
Las diferencias de fabricación dan lugar a distintas densidades y a diversas denominaciones comerciales y científicas del polietileno, incluido el HDPE.
Las diferencias entre el HDPE y el Polietileno en cuanto a sus propiedades físicas se resumen en la tabla siguiente:
PROPERTIES | HDPE VALUE (METRIC) | PE VALUE (METRIC) |
|---|---|---|
| Density: | 0.933–1.27 g/cm³ | 0.915–0.96 g/cm³ |
| Shore D Hardness: | 55–69 | 42–56 |
| Tensile Strength, Ultimate: | 15.2–45 MPa | 8.96–54 MPa |
| Tensile Strength, Yield: | 2.69–200 MPa | 7.6–14 MPa |
Estas diferencias de densidad, dureza y resistencia a la tracción ilustran las propiedades mecánicas únicas del HDPE en comparación con otros tipos de polietileno.
La cristalinidad del HDPE
El HDPE es un grado específico dentro de la familia del polietileno y se caracteriza por su alta cristalinidad.
Esto significa que las moléculas de HDPE están dispuestas en una estructura ordenada y cristalina, lo que confiere al material unas propiedades mecánicas únicas.
Para cuantificar con precisión la cristalinidad, se puede utilizar el sistema especial y patentado Chip-DSC.
La alta cristalinidad del HDPE se traduce en una impresionante resistencia química y una gran resistencia a la tracción.
Estos atributos se derivan de su disposición molecular específica, que proporciona al material no sólo resistencia, sino también cierto grado de rigidez.
Como resultado, el HDPE es muy demandado para aplicaciones como sistemas de tuberías, envasado y construcción de barcos y canoas.
El punto de fusión del polietileno de alta densidad
Una característica física central del HDPE es su fusión de fusiónque suele oscilar entre 120 °C y 180 °C.
Un método habitual para determinar el punto de fusión es el uso de un Calorímetro Diferencial Dinámico, también conocido como DSC.
Esto hace que el material sea muy adecuado para diversos métodos de fabricación industrial.
Un ejemplo excelente es el proceso de extrusión para fabricar botellas y recipientes.
Durante este proceso, el HDPE se calienta hasta aproximadamente 150°C a 160°C, cerca de su punto de fusión, lo que lo hace maleable.
A continuación, se insufla en un molde y se enfría, adoptando su forma final.
Gracias a este rango de temperatura específico, el HDPE mantiene una gran robustez y estanqueidad durante este procesado, propiedades especialmente esenciales para envasar productos de limpieza o aceites de motor.
La robustez y la temperatura de transición vítrea del HDPE
La robustez del HDPE a altas temperaturas abre posibilidades para aplicaciones en las que el material se expone a condiciones térmicas extremas sin perder su estructura o funcionalidad.
Un ejemplo excelente son los sistemas de tuberías geotérmicas.
En estos sistemas, el calor geotérmico caliente circula desde el subsuelo, alcanzando temperaturas que van de 50°C a 370°C, según la profundidad y la región, para calentar edificios o generar electricidad. Las tuberías de HDPE están presentes en este entorno, ya que soportan líquidos calientes sin perder su forma ni romperse.
Esta resistencia térmica también hace que el HDPE sea la mejor elección para otras aplicaciones, como los sistemas de calefacción por suelo radiante, en los que el agua caliente fluye por las tuberías, proporcionando temperaturas ambiente confortables.
El vidrio transición vítrea vítrea (Tg) del polietileno de alta densidad (HDPE) suele situarse entre -100°C y -130°C aproximadamente.
Esta baja Tg significa que el HDPE permanece en un estado rígido y duro a temperaturas inferiores a este intervalo.
La temperatura de transición vítrea es la temperatura a la que un polímero amorfo pasa de un estado duro y vítreo a un estado blando y gomoso, o viceversa.
En el caso del HDPE, esta transición se produce a temperaturas muy bajas, lo que refleja su gran rigidez y fragilidad en estado vítreo.
El Chip-DSC también puede determinar con precisión la temperatura a la que se produce la transición vítrea.
La Tg del HDPE es significativamente inferior a la de otros polímeros, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un comportamiento a bajas temperaturas.
El conocimiento de la Tg del HDPE es crucial para las aplicaciones en las que las propiedades mecánicas y el comportamiento a diferentes temperaturas desempeñan un papel vital.
Diferentes tipos de HDPE
Hay varios grados de HDPE, según el peso molecular y la ramificación. Los números que siguen al HDPE, como «500», «300» o «1000», suelen representar el peso molecular en miles.
Esto significa que el HDPE 500 tiene un peso molecular medio de aproximadamente 500.000, el HDPE 300 alrededor de 300.000 y el HDPE 1000 aproximadamente 1.000.000.
Un mayor peso molecular puede dar lugar a una mayor resistencia, tenacidad y resistencia química, dependiendo de la formulación específica y del método de fabricación.
Algunos de los grados más comunes son:
- HDPE 500:
- Este tipo, con un peso molecular en torno a 500.000, es conocido por su gran resistencia a los impactos y se utiliza habitualmente en la construcción de canoas y barcos. Debido a su resistencia a la corrosión del agua salada y a su naturaleza robusta, las embarcaciones y canoas fabricadas con HDPE 500 son duraderas y requieren un mantenimiento mínimo.
- HDPE 300:
- Este tipo, con un peso molecular en torno a 300.000, se utiliza habitualmente para envasar alimentos. Su resistencia a los productos químicos y su baja absorción de agua garantizan que los alimentos se mantengan frescos y se evite la contaminación. Además, el HDPE 300 es conforme a la FDA, lo que significa que es seguro para el contacto con alimentos.
- HDPE 1000:
- Con un peso molecular en torno a 1.000.000, este tipo se utiliza habitualmente en aplicaciones industriales debido a su gran resistencia a la abrasión y a las influencias químicas. Un ejemplo es la fabricación de cojinetes deslizantes o bandas de desgaste en sistemas transportadores, ya que estas piezas están sometidas a una fricción constante.
Dependiendo de los requisitos específicos de una aplicación, ya sea la resistencia a la radiación UV, la resistencia mecánica o la idoneidad para el contacto con alimentos, se puede seleccionar un grado concreto de HDPE para conseguir los mejores resultados. Esto subraya la versatilidad y adaptabilidad del HDPE en diversos sectores industriales y comerciales.
Ventajas de utilizar polietileno de alta densidad
- Consistencia química
- Apto para alimentos
- Consistencia UV
- Resistencia a la humedad
- Durabilidad y ligereza
- Reciclabilidad
- Versatilidad
