La permeabilidad II PDF Print E-mail
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Articulos - plásticos y conversión
Written by Ing. Nemesio E. Delgado   
El acomodo de las moléculas en una película plástica no es homogéneo, hay dos estructuras bien definidas: unas zonas donde las moléculas están acomodadas, alineadas como A en la figura 2b, este acomodo se denomina cristalino, hay otras zonas en que el acomodo es aleatorio como las fibras de un estropajo B, figura 2b, estas configuraciones son llamadas amorfas.

 

figura 2a
figura 2b

 El término cristalino es del dominio de la fisicoquímica, no tiene nada que ver con la transparencia y se refiere al arreglo de átomos o moléculas de un cuerpo sólido en una configuración regular, uniforme (cristal elemental) que se repite en toda la masa y es propia de cada substancia. 

En el polietileno como en otros plásticos, vimos que además hay un componente amorfo, es en esta parte donde tiene lugar el fenómeno de la permeabilidad, esta condición de amorfo/cristalino del material se mide en porcentaje de cristalinidad, mientras mayor sea este, la densidad será mayor y menor la permeabilidad a los gases y vapor de agua, ya que existen menos espacios en las zonas cristalinas. 

Las zonas amorfas por su arreglo al azar, contiene huecos que  se abren y cierran debido al movimiento natural de las moléculas, cuya magnitud depende de la temperatura y permiten el paso de átomos o moléculas de los fluidos permeantes.

 Dijimos que el polietileno se encuentra clasificado por su densidad en tres denominaciones: alta media y baja, enseguida se muestran las permeabilidades  al oxígeno y al vapor de agua de sus películas tabla 3, donde se pone de manifiesto, la influencia de la densidad en la permeabilidad.

 Tabla 3 PERMEABILIDAD. POLIETILENO
Densidad  O2 WVTR CO2
Baja
Media
Alta
445
250
111
1.0-1.5
0.7
0.3-0.
1967
----
300-400

 La permeabilidad al oxígeno y al bióxido de carbono está dada en: cc Por milésima de pulgada de espesor, por una área de 100 pulgadas cuadradas en 24 horas a 23ºC, y la transmisión de vapor de agua (WVTR) en gramos en lugar de centímetros cúbicos.

 Los factores que regulan el flujo de los permeantes son entre otros, el tamaño de su molécula y la volatilidad. 

En la tabla 4 podemos ver la permeabilidad de las películas plásticas más comunes. 

 

Tabla 4  PERMEABILIDAD DE MATERIALES PLÁSTICOS
Material
Densidad
g/cm
3
WVTR
CO2
O2
LDPE 0.91-0.925 1.0-1.5 1967 445
HDPE 0.94-0.927 0.3-0.4 345 111
PVC sin aditivos 1.19-1.35 0.9-2 970 5-20
BOPP 0.884-0.901 0.25-0.7 150
PET 1.38-1.41 1.8-3.0 4.8-9
PA Nylon 6 1.01-1.88 6-22 160 0.02
PVDC 1.86-1.88 0.01-0.1 4 0.02
EOVH 1.25 2-6 0.01-1.15
EVA 0.94 3.9 515-545
Ionómero 0.94-0.96 1.3-2.1 226-484
PTFE 1.37-1.39 0.9-1.2 16 6
WVTR g/24h/100 in2/mil
CO2 y O2 cm3/24h/100, in2/mil

 

 La columna de la izquierda corresponde a los acrónimos de los materiales y los datos de la tabla, compilados de distintas fuentes pueden tener algunas variaciones dependiendo de el fabricante de la materia prima, del tipo de proceso para fabricar la película y de las condiciones de operación, es importante que al estudiar una estructura laminada se afinen más esas cifras consultando al fabricante. 

Cuando uno de esos materiales es muy delgado, digamos 0.75 milésimas de pulgada, puede presentar algunos agujeros microscópicos (pin holes) que producen resultados que no tienen que ver con la permeabilidad del material sino con su baja calidad. Es necesario someter a pruebas de laboratorio estos productos al recibirlos en la planta.

 Resistencia química 

 Debemos aclarar que por ataque químico se entiende el cambio de la estructura molecular, es decir, las moléculas resultantes corresponden a substancias distintas a las del plástico original; por otro lado hay líquidos que disuelven al plástico en mayor o menor grado, sin modificar la molécula, normalmente estos solventes son de origen orgánico, este fenómeno se manifiesta desde la aparición de un hinchado de la película hasta su disolución total dependiendo del plástico en estudio, del solvente que se esta probando y de la temperatura de la prueba. 

Cuando se diseña una estructura laminada se deben tener en cuenta estas propiedades.

 A continuación se tiene una tabla donde aparecen algunos solventes y no solventes de varios plásticos, no son los únicos y debe investigarse cada material en particular, en ciertos casos, la disolución sólo se logra elevando la temperatura.

 En lo que se refiere al ataque químico, también se cuenta con tablas que normalmente dan una calificación como satisfactorio, ataque ligero o insatisfactorio. Incluyo una tabla de este tipo para el LDPE y el HDPE. Desde el punto de vista técnico se le da el mismo tratamiento a los solventes que a los agentes químicos que destruyen la molécula, sin embargo no debe olvidarse que en este último caso  viene acompañado de un cambio de las propiedades organolépticas de las moléculas resultantes que en el caso de productos alimenticios es muy importante evitar.

 Por último, un activo destructor de las macromoléculas plásticas es la radiación ultravioleta (UV) que acompaña a la luz solar en gran proporción, este efecto se combate agregando aditivos anti UV o pigmentando de negro la película durante su fabricación o protegiéndola en la estructura laminada mediante un material opaco,(como papel) o metalizando los materiales que admiten ese proceso.

 
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