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Polietileno de baja densidad (LDPE) frente a polietileno de alta densidad (HDPE) frente a polietileno (PE)
El polietileno de baja densidad, LDPE, es un polímero termoplástico fabricado a partir del monómero etileno.
Es un plástico muy ramificado, lo que le confiere una baja densidad, así como una menor dureza, rigidez y fusión temperatura de fusión.
El LDPE fue producido por primera vez en 1933 por el Dr. John C. Swallow y M.W. Perrin de Imperial Chemical Industries (ICI) mediante un proceso de alta presión por polimerización de radicales libres.
Este método de producción requiere calor y presión y se lleva a cabo en autoclaves o reactores tubulares en grandes lotes.
A pesar de la competencia de polímeros más modernos, el PEBD sigue siendo un plástico importante.
Se utiliza en diversas aplicaciones, como recipientes de plástico, tuberías, artículos domésticos, carcasas de baterías, piezas de automóvil, componentes eléctricos, películas, envases, aislamientos y dispositivos médicos.
El PEBD es popular debido a su flexibilidad, baja cristalinidadresistencia a la humedad y a la corrosión.
Es un polímero transparente, inodoro y 100% reciclable que se utiliza en productos como bolsas de comida y basura, películas, envases, bandejas, anillos de seis envases para latas de bebidas, mangueras, prótesis, botellas de lavado, bandejas de cubitos de hielo y piezas moldeadas por extrusión.
PROPERTIES | LDPE | HDPE | POLYETHYLEN |
|---|---|---|---|
| Density: | Low (0,910–0,940 g/cm3) | High (0,941–0,965 g/cm3) | 0.915–0.96 g/cm3 |
| Structure: | Branched | Linear | Branched/Linear/Cross-linked |
| Transparency: | Transparent | Opaq | Transparent/Opaq |
| Hardness: | Low | High | Low to high (depends on the polyethylene grade) |
| Flexibility: | High | Low | High to low (depends on the polyethylene grade) |
| Melting temperature: | Low (starts to melt at 105°C) | High (starts to melt at 125°C) | Different (depends on the type of polyethylene) |
| Applications: | Films, packaging, containers | Tubes, bottles, containers, closures | Various, depending on the structure |
La cristalinidad del LDPE
El LDPE es un polímero muy ramificado con baja cristalinidad. Su elevada ramificación le confiere una baja densidad, así como una menor dureza, rigidez y temperatura de fusión en comparación con otros tipos de polietileno.
Debido a su baja cristalinidad, el LDPE es un polímero amorfo, lo que significa que carece de una estructura cristalina regular. En su lugar, consiste en una disposición irregular de cadenas poliméricas, lo que da lugar a una estructura amorfa, no cristalina.
Esta baja cristalinidad confiere al PEBD su flexibilidad y tenacidad características, que lo hacen adecuado para aplicaciones como películas, envases y recipientes. La cristalinidad del PEBD puede medirse con un calorímetro diferencial de barrido (DSC), que mide la cantidad de calor que absorbe o desprende un material durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite determinar los puntos de fusión y reblandecimiento, así como investigar las transiciones de fase.
Como el PEBD tiene baja cristalinidad, funde a temperaturas más bajas que los polímeros altamente cristalinos, lo que lo hace adecuado para procesos como el moldeo por inyección y otras técnicas de transformación.
El punto de fusión del polietileno de baja densidad
El punto de fusión del LDPE se sitúa entre 105 y 115°C, lo que le confiere una baja densidad y una gran flexibilidad.
La temperatura de fusión del PEBD puede medirse con un calorímetro diferencial de barrido (DSC)que mide la cantidad de calor que absorbe o desprende un material durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite determinar los puntos de fusión y reblandecimiento.
El PEBD es un material muy flexible con propiedades de fluidez únicas, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones como las bolsas de la compra y otras películas de plástico.
Un ejemplo notable es la producción de films retráctiles.
En la fabricación de estas láminas, el LDPE suele calentarse a temperaturas cercanas a su punto de fusión, a menudo en torno a los 110°C.
En este estado, el material se vuelve estirable y fácilmente moldeable.
Una vez que la lámina tiene la forma deseada, se enfría rápidamente para fijar su estructura.
Cuando se expone a una fuente de calor, como una pistola de calor, la película retráctil de LDPE empieza a encogerse a temperaturas que oscilan entre unos 90 °C y 110 °C.
Este proceso de retracción crea un envoltorio ajustado y protector para las mercancías.
La estabilidad térmica del PEBD
El Polietileno de Baja Densidad es térmicamente estable en el intervalo de temperaturas de -50 a 85°C y, en ausencia de oxígeno, hasta un grado de 290°C. Más allá de este punto, empieza a descomponerse, formando productos termoplásticos de menor peso molecular.
A temperaturas superiores a 350°C, se forma una mayor cantidad de productos gaseosos, que contienen principalmente buteno en lugar de etileno. En presencia de oxígeno, el PEBD es menos estable. La estabilidad térmica del PEBD puede medirse con un STA PT 1000 o un Chip-DSC, que pueden analizar las propiedades térmicas de los materiales, incluido su comportamiento de descomposición.
La estabilidad térmica del LDPE permite su uso en aplicaciones cotidianas, como la producción de film transparente para conservar alimentos, ya que puede soportar una amplia gama de temperaturas sin descomponerse. Los films transparentes de PEBD protegen eficazmente los alimentos del aire y la humedad, prolongando su vida útil.
Gracias a las propiedades térmicas del LDPE, esta lámina puede utilizarse con seguridad en el microondas sin fundirse ni descomponerse, siempre que no se exponga a temperaturas extremas. Además, se adhiere fácilmente a sí misma y a otros materiales, formando una barrera eficaz contra las influencias externas y conservando el sabor de los alimentos.
La temperatura de transición vítrea del polietileno de baja densidad
El temperatura de transición vítrea (Tg) del LDPE es de aproximadamente -100 grados Celsius.
Por debajo de esta temperatura, el PEBD se encuentra en un estado duro y rígido.
Por encima de la Tg, el PEBD se vuelve blando y gomoso.
La temperatura de transición vítrea es un parámetro importante que influye en las propiedades mecánicas y la procesabilidad del PEBD.
La Tg puede medirse mediante varios métodos, entre ellos Análisis Termomecánico (TMA) y la Calorimetría Diferencial Dinámica de Barrido (DSC).
A DIL L75 o TMA puede utilizarse para medir propiedades mecánicas como la resistencia y la conformabilidad del material.
La Tg es un parámetro crítico que determina la procesabilidad y las aplicaciones potenciales del PEBD.
Varios tipos de PEBD
Los distintos tipos de LDPE, que difieren en peso molecular y ramificación, dan lugar a productos con propiedades físicas y aplicaciones diferentes.
Aquí tienes algunos ejemplos concretos de productos de PEBD y una explicación de sus propiedades especiales:
Bolsas de la compra:
- Las bolsas de la compra fabricadas con polietileno de baja densidad son omnipresentes en supermercados y tiendas. Ofrecen una buena combinación de resistencia y flexibilidad, lo que les permite transportar con seguridad diversos artículos. Su flexibilidad, atribuida a la baja densidad y temperatura de transición vítrea del PEBD, facilita su plegado y almacenamiento. Además, suelen ser resistentes al desgarro, gracias a la resistencia a la tracción del PEBD utilizado.
Juguetes:
- Muchos juguetes infantiles, especialmente los que requieren cierto grado de flexibilidad, como los juguetes de baño o las pelotas, están fabricados con LDPE. La resistencia química del PEBD garantiza que estos juguetes no se dañen fácilmente en contacto con el agua o la saliva. Además, se benefician de la suavidad y flexibilidad del PEBD, reduciendo el riesgo de lesiones.
Revestimientos de cables:
- El PEBD se utiliza a menudo para aislar cables eléctricos, principalmente por sus propiedades de aislamiento eléctrico. El revestimiento de polietileno de baja densidad protege a los conductores internos de daños físicos y evita cortocircuitos. Como el polietileno de baja densidad también es flexible, los cables pueden doblarse e instalarse fácilmente sin que el material se rompa o deforme.
Revestimientos de LDPE:
- Se utiliza para cartones de leche de papel recubierto y vasos de bebidas frías y calientes.
Botellas de LDPE:
- Se utiliza para algunos frascos exprimibles (miel, mostaza), envases de alimentos y tapas de recipientes.
