“ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO FÍSICO Y
MECÁNICO DE UNA PELÍCULA COEXTRUIDA DE TRES
CAPAS LLDPE Y HDPE – NYLON 6.6- LLDPE
COMO APLICACIÓN DE EMPAQUE AL VACIÓ PARA LA
EMPRESA POLIETILENOS DEL VALLE S.A”
TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO DE MATERIALES
Presentada por:
MANUEL ALEJANDRO MONTAÑA RONCANCÍO
Asesor y director:
Ph.D EDGAR FRANCO MEDINA
ESCUELA DE INGENIERIA DE MATERIALES
UNIVERSIDAD DE SANBUENAVENTURA
CALI - 2013
INTRODUCCIÓN
Uno de los sistemas más exitosos para la conservación de alimentos, ha sido el
empacado al vacío porque al retirar el aire del contenedor, se obtiene una vida útil mas
larga al poder conservar las características organolépticas ya que al eliminar el oxígeno
no existe crecimiento de gérmenes aeróbicos, psicrofilos, y mesófilos que son los que
originan la rancidez, la decoloración, y la descomposición de los alimentos.
El material de empaque utilizado en un sistema de vacío debe lograr el mantener el vacío
generado, durante la mayor cantidad de tiempo posible. Es importante resaltar que los
materiales de empaque tienen diferentes grados de barrera al aire o a los gases;
dependiendo de su aplicación bien sea para la industria alimenticia, farmacéutica o como
empaque secundario.
Los polímeros más usados hoy para el empaquetado al vacío, son mezclas
coextrusionadas de diferentes materiales para lograr mejores propiedades como
sellabilidad, barrera, brillantez, resistencia, flexibilidad, transparencia, y bajo costo. Se
encuentran disponibles para el empacador coextrusiones de 3, 5, 7, 9 capas con las
mejores características de cada polímero coextruído. Entre más capas posea una
coextrusora, así mismo se pueden lograr diferentes estructuras que aporten valor
agregado al empaque que se esté requiriendo. [1]
La importancia de este proyecto radica en optimizar la composición de la mezcla de la
película coextruida; la cual tiene potencial aplicación en la fabricación de bolsas
resistentes a diferentes condiciones de barrera y resistencia mecánica; además se
constituye como un nuevo desarrollo productivo para le empresa Polietilenos del Valle,
quien brinda su apoyo para la realización del proyecto.
3
TABLA DE CONTENIDO
Pág. INTRODUCCIÓN
2
JUSTIFICACIÓN 6 ANTECEDENTES 7 Objetivo general y específicos 9 Lista de Tablas 10 Lista de Imágenes 12 CAPITULO I. FUNDAMENTOS TEORICOS 1.1 MATERIALES PLASTICOS
15
1.2 Propiedades y características de los plásticos
15
1.2.1 Propiedades Físicas 15
1.2.2 Propiedades Mecánicas 15 1.2.3 Propiedades Térmicas 1.3 Aplicaciones y uso de los plásticos
16
1.3.1 Envase y empaque 16 1.3.2 Construcción 16 1.3.3 Industrial 16 1.3.4 Eléctricos – Electrónicos 16 1.3.5 Transporte 16 1.3.6 Médicos 16 1.3.7 Agrícola 16 1.4 POLIETILENO
17
1.4.1 Clasificación del polietileno
17
1.4.1.1 Polietileno de alta densidad 17
1.4.1.2 Polietileno de baja densidad 18
1.5 Propiedades y características del PE
18
1.5.1 Propiedades físicas 18
1.5.2 Propiedades Químicas 19
1.5.3 Usos y aplicaciones del PE 19
1.6 Polietileno lineal de baja densidad 19
1.6.1 Aplicaciones del LLDPE 21
1.6.2 Propiedades físicas y mecánicas
21
1.7 COEXTRUSION DE POLIETILENO
23
1.7.1 Combinación de propiedades especificas
24
1.8 Nylon 24 1.8.1 Propiedades del Nylon 25
1.8.1.1 Resistencia a la tensión 26
4
1.8.1.2 Elongación en la rotura 26
1.8.1.3 Modulo de elasticidad 26
1.8.1.4 Limite elástico 26
1.8.1.5 Creep 26
1.8.1.6 Elasticidad 27
1.8.2 Propiedades térmicas y relativas a la humedad
27
1.8.3 Estabilización a la luz y el calor 27
1.8.3.1 Luz 27
1.8.3.2 Calor 27
1.8.4 Estabilización contra la perdida de la resistencia a alta temperatura bajo altas cargas.
27
1.8.5 Estabilización contra la degradación por calor y humedad
28
1.8.6 Propiedades eléctricas 28
1.8.7 Propiedades físicas 28
1.8.8 Interacción Nylon – humedad 29 1.9 Características generales del Nylon
30
CAPITULO II. PRUEBAS DE CARACTEIZACION MECANICA 2.1 Ensayo y caracterización mecánica
33
2.2 Pruebas mecánicas para películas coextruidas
34
2.2.1 Resistencia a la tensión 34
2.2.2 Elongación 36
2.2.3 Resistencia al desgarro 36
2.2.4 Resistencia al impacto 37
CAPITULO III. DESARROLLO EXPERIMENTAL 3.1 Generalidades del desarrollo experimental
40
3.2 Metodología 41 3.3 Equipos 42 3.3.1 Coextrusora de tres capas 42 3.3.2 Calibrador 43 3.3.3 Prueba de impacto 43 3.3.4 Ensayo de tensión 44 3.4 Diseño de experimentos 45 3.5 Sellabilidad 50 3.6 Hermeticidad 52 3.7 Prueba de ensayo a tensión 52 CAPITULO IV. RESULTADOS Y ANALISIS 4.1 Pruebas de sellabilidad
54
4.2 Pruebas de hermeticidad 56 4.3 Pruebas de resistencia a la tensión 63
5
4.3.1 Condiciones del ensayo 64
4.3.2 Equipos utilizados 64
4.3.3 Desarrollo de la prueba 64
CONCLUSIONES 71 RECOMENDACIONES 72 ANEXOS 73 BIBLIOGRAFIA 81
6
JUSTIFICACION
Las películas coextruidas son usadas aproximadamente desde hace más de 10
años, por las diferentes industrias empaquetadoras del mundo. Las nuevas
tendencias del mercado en empaques cada vez son más rigurosas, los
empaques deben ir a la vanguardia con tecnología pero principalmente lograr
las funcionalidades que el mercado y los clientes necesitan y exigen.
Para Polietilenos del Valle, empresa líder del sector de empaques a nivel
regional y nacional, es importante llegar a ofrecer a sus clientes nuevos
empaques para diferentes productos; por esto las películas coextruidas
multicapas de LLDPE y HDPE– Nylon 6.6 – LLDPE son su gran mira y objetivo
de abarcar nuevos clientes del sector de empaques del país. Algunas
empresas Colombianas del sector de empaques, ya han desarrollado un tipo
de empaque con estas características, utilizando LLDPE y Nylon 6.6 en su
configuración; empaques que han sido creados para satisfacer la gran
demanda de este tipo que existe en el mercado; por lo anterior, es importante
para Polietilenos del Valle, ser una empresa competitiva en el mercado, con el
desarrollo de este nuevo empaque dentro su portafolio. La combinación de
LLDPE + HDPE + Nylon en una estructura multicapa proporciona propiedades
que un polímero monocapa no otorga a la película, como lo son propiedades de
barrera y transparencia con una alta resistencia; al ser una película coextruida,
se logran anchos mayores gracias al tamaño del molde, estructuras con
mayores propiedades mecánicas y de resistencia debido a ser multicapas,
nuevos desarrollos con estructuras en la capa interna y externa, entre otras.
Con este proyecto se pretende lograr la creación de la mezcla adecuada para
la obtención de la película coextruida, que permita el desarrollo de empaques
de óptimas condiciones de calidad, resistencia física y mecánicas que soporten
la protección y conservación adecuada de alimentos y productos de clientes
finales.
El proyecto se encamina en la investigación y desarrollo de la mezcla por
medio de un diseño de experimentos, ensayos físicos y mecánicos que
permitan establecer el logro y desarrollo del material multicapas coextruido
para la empresa Polietilenos del Valle.
7
ANTECEDENTES
Uno de los principales objetivos en el área de empaques, es el mejoramiento
de sus diseños y mayor funcionalidad que estos puedan presentar, empaques
innovadores, capaces de resistir la intemperie, aportar mayores propiedades de
barrera y protección, bajo costo, bajo peso, etc; son algunas de las
características de los empaques del futuro.
En la siguiente publicación, realizada por el PhD. Steve Sargeant, Director de
Investigación y desarrollo de Toray Plastic se evidenciara algunas
características del por que una película de nylon es aplicada en grandes
proporciones como empaque para diversos productos, se realizara una
comparación con otras películas también utilizadas como empaque y cual
responde mejor a las diversas necesidades que requieren los clientes.
Existen varias características que deben cumplir los empaques, entre las
cuales están las propiedades de barrera, en la publicación, se realiza una
comparación de esta propiedad en tres tipos de materiales, PET (Poliéster
Orientado), OPP (Polipropileno Orientado) y OPA (Nylon Orientado).
“Las películas de OPET, OPP y OPA tienen diferentes valores intrínsicos de
barrera contra oxígeno y la humedad. Adicionalmente, estas propiedades son
alteradas con el porcentaje de estiramiento, o grado de orientación, que se le
da a la película durante el proceso de fabricación. En general, a medida que
sean mayores los grados de estiramiento, mayores serán los incrementos en
cristalización y la densidad de la fase amorfa; y tales incrementos resultan en
mayores valores de barreras. Este efecto, es válido para las tres películas las
cuales son regularmente orientadas para aplicaciones de espesores delgados.
La siguiente tabla compara los tres materiales en términos del porcentaje de
transmisión de oxígeno (O2TR), medida en centímetros cúbicos (cc) por metro
cuadrado (m2), por día (cc/m2/día), y el porcentaje de transmisión del vapor de
agua (MVTR), medida en gramos (g) por metro cuadrado (m2) por día, (g/
m2/día).” [9]
MATERIAL 02TR (cc) MVTR (gr)
12µm
OPET 95 30
12µm OPP 3100 10
12µm OPA 40 210
Tabla N° 1. Comparación comportamiento de barrera de materiales OPET, OPP,
OPA
8
“En términos de propiedades mecánicas y térmicas, el OPET es generalmente
mejor que el OPP y el OPA. Sin embargo el OPET no siempre es elegido para
aplicaciones de empaque debido a su mayor densidad, pues a menudo resulta
en un costo más elevado por unidad de superficie. Aunque el OPA tiene una
densidad intermedia entre el OPP y OPET, su ventaja de densidad sobre el
OPET es derrotada debido a su desventaja de alto costo haciendo que la
película de OPA sea más costosa por unidad de superficie.
Además de su mayor rendimiento sobre el OPET en el mismo espesor de
película, OPA (Nylon orientado) ofrece muy buenas propiedades mecánicas y
térmicas. El tener un módulo de elasticidad menor resulta en su estiramiento
que se refleja en mejores resistencias a la perforación y de rotura por dobleces
en aplicaciones tales como en globos metálicos o en el proceso de autoclave.
Avances recientes en el desarrollo de películas han permitido que el OPP y el
OPET compitan contra el OPA en algunas de estas aplicaciones,
especialmente en el caso de OPET que puede ser adelgazado fácilmente.
Frecuentemente se usa OPA (Nylon Orientado) en una de las capas en las
películas de empaque para el proceso de autoclave. Aunque su uso como
película monocapa es limitada por su alto costo, nuevas películas multicapas
con OPA están siendo desarrolladas. Su propiedad de absorción de la
humedad está demostrando ser útil para laminaciones con papel evitándose así
problemas del enroscamiento de la estructura laminada. Probablemente
continuará la gran popularidad en el uso de Nylon para el empaquetamiento de
café”. [9]
9
OBJETIVOS
Objetivo General
Diseñar y obtener una película coextruida de tres capas LLDPE y HDPE -
Nylon 6.6 – LLDPE como aplicación para empaques al vacío y de barrera.
Objetivos Específicos
Ajustar el proceso de coextrusión para obtener películas de tres capas
LLDPE y HDPE – Nylon 6.6 – LLDPE.
Realizar sobre las películas coextruidas las siguientes prueba: resistencia
mecánica, resistencia al selle, fuerza de barrera.
Encontrar las mejores condiciones de proceso y de composición de la
película coextruida, para que sea validada como un nuevo empaque en la
empresa Polietilenos del Valle.
10
LISTA DE TABLAS
Tabla N° 1. Comparación comportamiento de barrera de materiales
OPET, OPP, OPA
Tabla N° 2. Características y propiedades del polietilenos lineal de baja
densidad LLDPE
Tabla N° 3. Características principales del polietileno lineal de baja
densidad LLDPE.
Tabla N° 4. Propiedades físicas y térmicas del Nylon.
Tabla N° 5. Propiedades físicas y mecánicas del Nylon.
Tabla N° 6. Materias primas a utilizar en el proceso de coextrusión.
Tabla N° 7. Configuración comercial del Nylon
Tabla N° 8. Posible configuración para la obtención del Coextruido de
nylon
Tabla N° 9. Variables para la realización de las mezclas Vs. su
participación en la misma.
Tabla N° 10. Diseño experimental. Participación del Nylon 6.6 ultramid
considerando la relación de soplado.
Tabla N° 11. Relación de soplado Vs. Ancho de extrusión requerido
Tabla N° 12. Relación mezclas coextruidas Vs Dimensiones bolsas
formadas.
Tabla N° 13. Relación mezclas coextruidas Vs Temperaturas de
sellabilidad alcanzadas
Tabla N° 14. Mezclas coextruidas disponibles para prueba de
hermeticidad.
Tabla N°15. Datos de Acondicionamiento ensayo resistencia a la tensión
muestra B1*R1.
11
Tabla N°16. Datos de Acondicionamiento ensayo resistencia a la tensión
muestras A1*R2 y B1*R2.
Tabla N°17. Resultados ensayo de tensión para la muestra con mezcla
B1*R1.
Tabla N°17. Resultados ensayo de tensión para la muestra con mezcla
A1*R2.
Tabla N°17. Resultados ensayo de tensión para la muestra con mezcla
B1*R2.
12
LISTA DE IMÁGENES
Imagen Nº 1. Estructura de la cadena de diferentes tipos de polietileno
Imagen Nº 2. Ecuación porcentaje de deformación o alargamiento.
Imagen N°3. Peliculas sometidas a resistencia al impacto con esfera
metalica
Imagen N°4. Película coextruida de Nylon
Imagen N°5. Calibrador Mitutoyo Gauge Series 501
Imagen N°6. Maquina Universal de Ensayos. Shimadzu, UH50A
Imagen N°7. Molde y probetas para realizar pruebas de tensión
Imagen N°8. Ecuación Relación de Soplado
Imagen N°9. Selladora Industrial Zenner ZAS60
Imagen N°10. Plano Selles bolsa formada
Imagen N°11. Rango temperaturas selles planos a las diferentes
mezclas coextruidas
Imagen N°12. Medidor de Hermeticidad CV4D.
Imagen N°13. Ejemplo grafico comportamiento bolsa expuesta a
pruebas de hermeticidad de presión (bares) Vs. tiempo (s).
Imagen N°14. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla A1*R2. 30
% Nylon – Rs = 2.5
Imagen N°15. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla A1*R3. 30
% Nylon – Rs = 2.0
Imagen N°16. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R1. 25
% Nylon – Rs = 3.0
Imagen N°17. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R2. 25
% Nylon – Rs = 2.5
13
Imagen N°18. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R3. 25
% Nylon – Rs = 2.0
Imagen N°19. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R3. 20
% Nylon – Rs = 3.0
Imagen N°20. Equipo medidor – Resistencia al Rasgado
Imagen N°21. Comparativo comportamiento a la hermeticidad de las
diferentes mezclas ensayadas
Imagen N°22.Grafica σ/ε, muestra B1*R1 Transversal.
Imagen N°23. Grafica σ/ε, muestra B1*R1 Longitudinal.
Imagen N°24. Grafica σ/ε, muestra A1*R2 Longitudinal.
Imagen N°25. Grafica σ/ε, muestra A1*R2 Transversal.
Imagen N°26. Grafica σ/ε, muestra B1*R2 Longitudinal.
Imagen N°27. Grafica σ/ε, muestra B1*R2 Transversal.
Imagen N°28. Proceso de Coextrusión en un tornillo.
14
CAPITULO I
FUNDAMENTOS
TEORICOS
15
1.1 MATERIALES PLASTICOS
Bajo el nombre de plásticos se engloba un variado grupo de materiales de
origen orgánico cuya importancia crece día a día. Están constituidos por
macromoléculas (moléculas gigantes) naturales o sintéticas de elevado peso
molecular, cuyo principal componente es el carbono.
Estas moléculas reciben el nombre de polímeros, de ahí que a los materiales
plásticos se les conozca también por ese nombre. Las moléculas de alto peso
molecular que constituyen los materiales plásticos se construyen por la
repetición sucesiva de unidades químicas pequeñas y simples, llamadas
monómeros, que se unen mediante una reacción llamada polimerización [18]
1.2 Propiedades y características de los plásticos
1.2.1 Propiedades Físicas
Los polímeros tienen densidad más baja que otros materiales debido a que sus
cadenas son más desordenadas provocando absorción de humedad. La
absorción de humedad depende también de la polaridad de cada polímero, así
los materiales no polares absorben muy poca humedad y los materiales polares
presentan valores elevados de absorción de humedad. [10]
1.2.2 Propiedades Mecánicas
Las propiedades mecánicas de los materiales nos permiten diferenciar un
material de otro ya sea por su composición, estructura o comportamiento ante
algún efecto físico o químico, estas propiedades son usadas en dichos
materiales de acuerdo a algunas necesidades creadas a medida que ha
pasado la historia, dependiendo de los gustos y propiamente de aquella
necesidad en donde se enfoca en el material para que este solucione
a cabalidad la exigencia creada.
La mecánica de materiales estudia las deformaciones unitarias y
desplazamiento de estructuras y sus componentes debido a las cargas que
actúan sobre ellas, así entonces nos basaremos en dicha materia para saber
de que se trata cada uno de estos efectos físicos, aplicados en diferentes
estructuras, formas y materiales. Esta es la razón por la que la mecánica de
materiales es una disciplina básica, en muchos campos de la ingeniería,
entender el comportamiento mecánico es esencial para el diseño seguro de
todos los tipos de estructuras.
16
1.2.3 Propiedades Térmicas
Los plásticos en general son malos conductores de calor, por lo tanto se
consideran aislantes. Por otro lado los plásticos presentan baja conductividad
térmica, ya que no tienen electrones para transportar energía a través del
gradiente de temperatura. [11]
1.3 APLICACIONES Y USO DE LOS PLASTICOS [10]
1.3.1 Envase y empaque: botella, vasos, películas flexibles para fabricas
bolsas, cubetas, tapas y cajas.
1.3.2 Construcción: Tubos rígidos y flexibles, tanques, pisos, puertas,
ventanas, artículos para baño, enrejados y barandas, artículos para
iluminación.
1.3.3 Industrial: engranajes, bujes, poleas, carcasas, herramientas,
contenedores, tuberías para procesos químicos y alimenticios.
1.3.4 Electricos – Electronico: Recubrimientos de alambre y cables,
componentes electronicos como resistencias, baterias, partes para equipos de
cominicacion y computo, audio y sonico, fibra optica.
1.3.5 Transporte: Aplicaciones para automoviles, desde recipientes para
liquido de frenos y agua, acumuladores, lamparas, articulos utilizados en
camiones, motocicletas, bicicletas y aviones.
1.3.6 Medico: Recipientes rigidos y flexibles para empaques de sangres,
suero y medicamentos en general, jeringas, pinzas, accesorios desechables,
contenedores para residuos peligrosos, protesis, marcapasos, valvulas
completas para corazon, sistema respiratorio, sondas e indumentaria medica.
1.3.7 Agricola: Irrigadores, mangueras, contenedores, semilleros y lamina
estructural en invernaderos.
17
1.4 POLIETILENO (PE)
El polietileno PE pertenece al grupo de los polímeros de las poliolefinas, que
provienen de los hidrocarburos simples. Compuestos por átomos de carbono e
hidrogeno y con dobles enlaces C=C. Se obtiene por el método de
polimerización del etileno, el cual 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. [19]
Su temperatura de fusión Tf o Tm, se encuentran entre 110 y 135°C. Su baja
temperatura de transición vítrea (Tg) está asociada a una buena retención de
propiedades mecánicas incluyendo flexibilidad y resistencia al impacto. [10]
1.4.1 CLASIFICACION DEL PE
EL criterio más empleado para su clasificación es la densidad, por este los
polímeros de etileno están agrupados en dos grandes clases. A continuación
se describen cada uno de ellos:
1.4.1.1 Polietileno de Alta Densidad (HDPE)
Fue producido por primera vez entre 1956 y 1959, mediante los procesos de
Philips y Ziegler. En estos procesos la presión y la temperatura para la reacción
de conversión del etileno en polietilenos fueron realmente bajas. Tiene una
estructura ramificada y es de tipo cristalino; presenta una menor flexibilidad que
el LDPE, debido a su mayor peso molecular, por lo que se clasifica como un
plástico semi-rigido.
18
1.4.1.2 Polietileno de baja Densidad (LDPE)
Presenta una estructura ramificada y es de tipo amorfo. Se comporta como un
material altamente flexible y su naturaleza lo hace ser traslucido.
La siguiente imagen presenta una estructura de la cadena de los diferentes
tipos de polietilenos según la clasificación de la densidad. [12]
Imagen N°1. Estructura de la cadena de diferentes tipos de polietileno:
a) Alta densidad, b) baja densidad
Fuente: “Tesis: Obtencion y caracterización de un material polimerico
apartir de una mezcla de politileno de baja densidad y almidon de maíz
modificado”N. Martinez; M. Vasquez. Veracruz, Mexico.2009.
1.5 PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DEL PE
Por lo general todos los polietilenos poseen propiedades eléctricas excelentes,
una resistencia inmejorable a los disolventes orgánicos y a compuestos
químicos. Son materiales traslucidos, de peso ligero, resistente y flexible. [13]
A continuación se describen algunas de las propiedades más importantes del
PE.
1.5.1 Propiedades físicas
Una propiedad importante que tiene el PE, es la permeabilidad, ya que permite
el paso de fluidos, ya sean gases, vapores o líquidos, a través de su estructura
molecular. Cuando la densidad el PE aumenta, su permeabilidad disminuye.
[13]
19
1.5.2 Propiedades químicas
El PE es uno de los polímeros más estables e inertes, gracias a su estructura
sustancialmente parafínica.
A temperaturas inferiores a los 60°C, el PE, a excepción de las muestras de
peso molecular muy bajo, es muy poco soluble en los disolventes, pero a
temperaturas más altas es fácilmente soluble en hidrocarburos e hidrocarburos
halogenados, aunque sigue siendo poco soluble en líquidos más polares, como
alcoholes, ácidos, esteres, aminas, fenoles y nitrocompuestos. [13]
1.5.3 Usos y aplicaciones del PE
EL PE ha encontrado una amplia aceptación en virtud de su buena resistencia
química, falta de olor, nula toxicidad, poca permeabilidad para el vapor de
agua, excelentes propiedades eléctricas y ligereza de peso. Se emplea en
tuberías, fibras, películas asilamiento eléctrico, revestimientos, envases,
aparatos quirúrgicos etc.
Las aplicaciones del PE van desde bolsas, botellas en general, juguetes y
artículos para el hogar. Recientemente ha adquirido mayor importancia, los
usos que se basan en su resistencia mecánica, fisicoquímica y resistencia a la
degradación. Hoy se usa el PE en un grado cada vez mayor para realizar
botellas y otros envases, tuberías para agua y películas para envolver y
empacar, dichos usos consumen más del 50% del PE producido a nivel
mundial. [14]
1.6 POLIETILENO LINEAL DE BAJA DENSIDAD
“El polietileno lineal de baja densidad o LLDPE en inglés) es un polímero con
un esqueleto lineal con ramificaciones laterales muy cortas y uniformes, que
hacen que su temperatura de fusión y su resistencia a la tracción y al
agrietamiento sean superiores a la del polietileno de baja densidad. La longitud
y posición de las cadenas laterales también afecta las propiedades
del producto. El polietileno lineal de baja densidad (linear low density
polyethylene, LLDPE) se puede describir como un copolímero de etileno
que tiene una estructura molecular lineal.
20
Los monómeros más usados comercialmente son el buteno, el hexeno y el
octeno. Las resinas LLDPE tienen pesos moleculares de 10000 a100000 con
grados variables de cristalinidad. Es un material termoplástico duro y resistente
que consiste en un esqueleto lineal con ramificaciones laterales cortas. Las
propiedades del LLDPE en el estado fundido y en la parte terminada son
funciones del peso molecular, la distribución de pesos moleculares, y de la
densidad de la resina. La longitud y posición de las cadenas laterales también
afecta las propiedades del producto, las cuales son en gran parte controladas
por el comonómero usado en el proceso de producción.
LLDPE es esencialmente una mezcla de polietileno de alta densidad y
polietileno de baja densidad. Es creado por un proceso de polimerización bajo
presión tanto como HDPE, pero tiene más ramas al igual que el LDPE tiene.
Estas ramas son lo suficientemente largas para evitar que las moléculas esten
muy juntas entre sí. Esto resulta no solo una estructura de la molécula lineal
como el polietileno de alta densidad, sino también una de baja densidad
como polietileno de baja densidad. La densidad de LLDPE típicamente va
desde 0.918 -. 940 g / cm ³. [7] Los plásticos: materiales de nuestro tiempo. (1ª
edición). Barcelona, España. pp. 34-53.
Las características de LLDPE se pueden lograr mediante la adición de un
comonómero durante el proceso de polimerización, por lo general hexano, el
butano o el octano. El comonómero aumenta el entrelazamiento de la cadena,
que se traduce en mejores propiedades físicas, así como más fuerte la unión
secundaria. Las desventajas de LLDPE son más altas temperaturas de fusión
de procesamiento, la contracción del 8% mayor, una menor flexibilidad clara
(óptico) y menos.
Determinar el tipo de PE para una aplicación a veces puede ser difícil. Botellas
de lejía y detergente son generalmente hechas de polietileno de alta densidad,
ya que deben ser hechas con paredes delgadas para reducir los costes
de material, pero también tienen que ser fuertes para que puedan mantener
su forma. La marca Tupperware crea sus productos con polietileno de alta
densidad, así como jarras de leche y mesas plegables. Las bolsas de la
compra se hacen a menudo con polietileno de baja densidad, ya que es ligero y
flexible y transparente. El LLDPE se usa cuando LDPE y HDPE no se pueden
utilizar, o cuando el costo se convierte en un problema, incluyendo una
envoltura de plástico y envoltura elástica.
El polietileno lineal de baja densidad se obtiene polimerizando el etileno con un
alqueno (especialmente 1-buteno) a baja presión, en disolución, suspensión o
fase gaseosa y en presencia de catalizadores. Se trata de un polímero con
ramificaciones muy cortas y uniformes que hacen que su temperatura de fusión
y su resistencia a la tracción yal agrietamiento sean superiores a las del
21
polietileno de baja densidad. Se utiliza en el recubrimiento de cables y en la
fabricación de objetos moldeados por extrusión o soplado.” [7]
Se obtiene polimerizando el etileno con un alqueno (especialmente 1-buteno) a
baja presión, en disolución, suspensión o fase gaseosa y en presencia de
catalizadores. Se trata de un polímero con ramificaciones muy cortas y
uniformes que hacen que su temperatura de fusión y su resistencia a la
tracción y al agrietamiento sean superiores a las del polietileno de baja
densidad. Se utiliza en el recubrimiento de cables y en la fabricación de objetos
moldeados por extrusión o soplado.
1.6.1 Aplicaciones del LLDPE
LLDPE ha penetrado en casi todos los mercados tradicionales de polietileno.
Se utiliza para:
• Las bolsas de plástico y hojas (donde se permite el uso de menor
espesor que el comparable LDPE).
•Envoltura de plástico.
•Película estirable.
•Bolsas.
•Juguetes.
•Tapas.
•Tubos.
•Cubos y contenedores.
•Cubierta de cables.
•Geomembranas.
•Tubería flexible.
•Bolsas para pañal.
•Costales para productos a granel.
•Costales de uso pesado.
En 2009 el mercado mundial de LLDPE alcanzó un volumen de casi
24 millones de dólares US (17 millones de euros)
1.6.2 Propiedades físicas y mecánicas
Las propiedades mecánicas del polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) son
mucho más altas que las del LDPE y HDPE
Posee una excelente resistencia a la tracción, al impacto, al rasgado, a la
perforación o punción, fuerzas en el sellado al calor, y al agrietado por efectos
ambientales. Además posee, buena resistencia al impacto a temperaturas muy
bajas (hasta -95ºC) y en películas posee excelente elongación. Podemos
22
resumir todas las características más importantes en la tabla que vemos a
continuación. [7]
PROPIEDADES LLDPE
PROPIEDADES VALOR
Densidad 0,92 g/cm3
Dureza de superficie SD48
Resistencia a la tracción 20 Mpa
Modulo de Flexión 0,35 Gpa
Expansión Lineal 20 x 10-5/°C
Alargamiento a la rotura 500%
Tensión en el rendimiento 20%
Temperatura de funcionamiento 50°C
Absorción de agua 0,01%
Índice de oxigeno 17%
Inflamabilidad UL94 HB
Resistividad de Volumen 1016 Ω cm
Rigidez Dieléctrica 25 MV/m
La constante dieléctrica de 1 kHz 2,3
Rango de temperatura de alcance 120 a 160 °C
Tabla Nº 2. Características y propiedades del polietilenos lineal de baja
densidad LLDPE
CARACTERISTICAS PRINCIPALES LLDPE
Grado de cristalinidad (%) 30-40
Densidad (g/cm3) 0,9-0,93
Temperatura de cristalización (°C) 121-125
Estabilidad Química Buena
Esfuerzo de ruptura (%) 10-30
Elongación a ruptura (%) 16
Modulo Elástico E (N/mm2) -
Coeficiente de expansión lineal (K-1) 2 x 10-4
Tabla N° 3. Características principales del polietileno lineal de baja densidad
LLDPE
23
1.7 COEXTRUSIÓN DE POLIETILENO
La coextrusión es la combinación de dos o más capas de polímeros fundidos
para formar una única película que cumple con requisitos específicos de
desempeño para una aplicación. En la imagen N°28, se observa las principales
partes del proceso de coextrusión observando uno de hasta los 9 extruder que
puede poseer una coextrusora. En América Latina, la coextrusión se desarrolló
inicialmente en pequeños nichos de mercado como películas con barrera al
oxígeno, utilizando resinas de Poliamida (PA) para barrera, recubiertas con
polietilenos para dar características de termo sellado. Así se obtenía en un sólo
proceso, y a un costo más bajo, el reemplazo de laminaciones de películas de
polietileno con foil de aluminio, o con otros materiales de barrera.
Imagen N°28. Proceso de Coextrusión visto desde uno de los extruder que posee
una maquina coextrusora.
Fuente: Blog Tecnología de los plásticos/2011.
Con el empleo de la coextrusión, se logra optimizar las características de
polímeros más costosos, minimizando la cantidad total necesaria para cumplir
un propósito específico (sellabilidad, adhesividad, tenacidad, brillo, etc.),
comparado a una película monocapa donde los componentes se encuentran
mezclados.
24
A continuación se hace un resumen de las principales ventajas de la
coextrusión como herramienta para capturar eficientemente el valor de los
polietilenos lineales.
Las principales ventajas de la coextrusión son las siguientes:
Permite la combinación de propiedades específicas en una sóla película
Se obtiene un mejor -costo/beneficio- que en mezclas monocapa
Se reduce el número de etapas de fabricación para obtener una película
específica
Permite el reciclado eficiente de materiales
1.7.1 Combinación de propiedades específicas
La resistencia mecánica final de una película coextruida es aproximadamente
igual a la suma de las resistencias de sus capas individuales. Teóricamente, en
una mezcla monocapa de dos o más materiales, la resistencia final debiera ser
aproximadamente igual a la suma de los aportes de cada uno de los
materiales. Sin embargo, factores relacionados con la no homogenización de la
mezcla de los distintos componentes, hacen que esto no se cumpla. Estudios
realizados demuestran que tanto las propiedades mecánicas y la sellabilidad de
películas coextruidas.
Las mezclas monocapa de LDPE con LLDPE presentan propiedades de
impacto y rasgado inferiores comparadas a las de coextrusiónes,
especialmente en el caso de mezclas con contenidos cercanos al 50% de los
dos materiales donde se hace más difícil obtener una buena dispersión y
homogeneización de la mezcla.
Aunque los problemas de no homogenización de mezclas pueden ser
minimizados con buena tecnología de extrusión, existe una variedad de
combinaciones de propiedades en películas coextruidas que no pueden ser
obtenidas por medio de mezclas en películas monocapa. [8]
1.8 NYLON 6.6
“El Nylon 6,6 es producto de la reacción policondensación de ácido adípico y
hexametilenediamina. La fabricación de los productos intermedios para las
poliamidas es sumamente importante, no sólo es la calidad del polímero, como
color, el grado de polimerización, y linealidad fuertemente dependiente de la
calidad del ingrediente, sino también el éxito económico del productor es a
25
menudo determinado por los rendimientos y el costo de fabricación de los
ingredientes”. [2]
“Los nylons también se llaman poliamidas, debido a los característicos grupos
amida en la cadena principal. Las proteínas, tales como la seda a la cual el
nylon reemplazó, también son poliamidas. Estos grupos amida son muy polares
y pueden unirse entre sí mediante enlaces por puente de hidrógeno. Debido a
esto y a que la cadena de nylon es tan regular y simétrica, los nylons son a
menudo cristalinos, y forman excelentes fibras.
Los nylons han encontrado campos de aplicación como materiales plásticos en
aquellos sectores o usos particulares donde se requiere más de una de las
propiedades siguientes: alta tenacidad, rigidez, buena resistencia a la abrasión,
buena resistencia al calor. Debido a su alto costo no han alcanzado,
naturalmente, la aplicabilidad de materiales tales como polietileno o
poliestireno, los cuales tienen un precio tres veces más bajo que el del nylon.
Las películas de nylon se emplean cada vez más en aplicaciones de embalaje
para productos alimenticios y farmacéuticos. El valor del nylon para estas
aplicaciones estriba en la posibilidad de hervir la bolsa con los alimentos dentro
y en la baja transmisión del olor.
Aunque los nylons no se consideran generalmente como aislantes, debido a su
tenacidad, y en cierto grado a su resistencia a la temperatura, se han abierto
camino en este sector (arrollamientos y bobinas, y bloques terminales). Las
ventajas que presentan en ciertos aspectos las resinas acetálicas y los
policarbonatos han mermado considerablemente la aplicabilidad del nylon en
este campo del aislamiento eléctrico”. [3]
1.8.1 Propiedades del Nylon 6.6
Un grupo de propiedades difíciles de medir cuantitativamente están asociadas
a la estética, el estilo y el valor percibido. En indumentaria, pueden
mencionarse la suavidad de los géneros, el movimiento, la reflexión de la luz y
el confort. En alfombras, pueden incluirse la firmeza, el brillo y su grado de
similitud con la felpa.
Otro grupo de propiedades son más fáciles de medir por métodos
convencionales, como la tenacidad, la resistencia a la abrasión, la recuperación
desde la deformación, el creep y la resistencia a cambios ambientales.
En algunos casos es difícil determinar si un comportamiento determinado
resulta primariamente de la estructura química y física o si es consecuencia del
proceso de fabricación. Por ejemplo, la estabilidad térmica en hilado para
26
neumáticos se relaciona con el estabilizante térmico utilizado, pero la adhesión
y la flexibilidad se ven afectados por el proceso de terminación o acabado de la
fibra, así como por la estructura química.
A continuación se describirá las propiedades que servirán para establecer las
características y funcionalidad del nylon; dichas propiedades de tipo físicas,
mecánicas y químicas.
1.8.1.1 Resistencia a la tensión
Es el máximo esfuerzo por unidad de área expresado en kPa o MPa. Se
calcula como: Resistencia a la tensión (MPa) = Tenacidad (N/m2) x Gravedad
específica x 1005
1.8.1.2 Elongación en la rotura
Es el incremento en longitud durante una prueba de tensión. Se expresa como
porcentaje de la longitud original.
1.8.1.3 Módulo de elasticidad
Es la carga requerida para estirar una muestra de una unidad de área de
sección transversal por unidad de cantidad. Se expresa como el cociente
incremental de la carga en la porción recta inicial de la curva tensión -
elongación extrapolada al 100 % de elongación de la muestra. El creep
primario y secundario, el grado de cristalinidad y orientación, las condiciones de
producción y proceso, temperatura y humedad tienen una influencia notoria en
el módulo de elasticidad.
1.8.1.4 Limite elástico
Es el punto sobre la curva de tensión - elongación donde la carga y la
elongación dejan de ser directamente proporcionales.
1.8.1.5 Creep
Es el cambio en la forma del material sujeto a esfuerzo y depende del tiempo.
El creep primario es la componente recuperable, y el creep secundario es la
componente irrecuperable.
27
1.8.1.6 Elasticidad
Es la capacidad del material de recuperar su tamaño y forma luego de la
deformación.
1.8.2 Propiedades térmicas y relativas a la humedad
El comportamiento térmico de la película de nylon y los efectos
interrelacionados con la humedad tienen una influencia considerable en las
propiedades físicas. Estas son básicas en la producción de la película extruida.
Las propiedades térmicas y de resistencia a la luz son en gran medida producto
de los estabilizantes específicos utilizados y de ciertos aspectos del proceso de
extrusión.
1.8.3 Estabilización a la luz y el calor
1.8.3.1 Luz
En la presencia de luz, el dióxido de titanio, comúnmente utilizado como un
realzador del brillo, reacciona con el oxigeno para formar peróxido,
autocatalíticamente, y el peróxido degenera poliamidas en la ausencia de
estabilizantes como las sales de manganeso. Se utilizan también aditivos como
ácidos hipofosforosos, fosfitos y fosfatos. [4] Fuente: Articulo “Características y
aplicaciones del Nylon 6.6 para formación de películas extruidas”. Empresa
Extrupelsa. Zaragoza, España. 2012.
1.8.3.2 Calor y luz
Los principales productos gaseosos de la pirólisis del nylon-6,6 son el agua, el
dióxido de carbono y el amoníaco. Las sales de cobre son los estabilizantes
más usados para películas sin brillo para evitar la degradación por calor y luz.
Las sales generalmente se agregan antes de la polimerización. [4]
1.8.4 Estabilización contra la pérdida de resistencia a alta temperatura
bajo altas cargas
Uno de los factores fundamentales que han hecho posible la producción
películas coextruidas de nylon 6,6 es la capacidad de incrementar la
temperatura de ruptura bajo altas cargas. Se emplean para su estabilización los
compuestos de 9,9 dialquilhidroacridina, que se agregan en un % en peso de
0.4-1.0 respecto del monómero antes o durante la polimerización. [4] Fuente:
28
Articulo “Características y aplicaciones del Nylon 6.6 para formación de películas
extruidas”. Empresa Extrupelsa. Zaragoza, España. 2012.
1.8.5 Estabilización contra la degradación por calor y humedad
Los filamentos de nylon sin estirar del nylon 6,6, son susceptibles de
degradación en condiciones de humedad a 50 – 90C. La exposición a 8-
hidroxiquinolina protege efectivamente contra la degradación.
1.8.6 Propiedades eléctricas
La conductividad eléctrica del nylon es muy baja. La conductividad se
incrementa con el contenido de humedad; su valor para el hilado de nylon 6,6
se incrementa en muchos órdenes de magnitud para un incremento de la
humedad de 0 a 100 %.
Las propiedades aislantes del nylon se manifiestan en la capacidad de
acumular cargas eléctricas estáticas. Pueden generarse fácilmente tanto
cargas positivas como negativas sobre la superficie por rozamiento o con
sustancias apropiadas, seguidas de separación. Estas cargas no se disipan
fácilmente. La combinación de la facilidad de formación y dificultad en la
pérdida de cargas electrostáticas es una característica desfavorable en el
nylon, que posee baja retención de humedad.
El incremento de humedad relativa y la incorporación de ciertas sustancias en
el polímero fundido antes del proceso de hilado, ayudan a disipar las cargas
estáticas.
Los valores de las constantes eléctricas del nylon 6 son aproximadamente
similares a las del nylon 6,6, excepto por la constante dieléctrica que es menor
en el nylon-6,6.
1.8.7 Propiedades físicas
Estructurales: Las poliamidas son polímeros lineales y, por consiguiente,
materiales termoplásticos. Dichos polímeros cristalizan y mantienen una alta
atracción intermolecular. Estos compuestos también contienen segmentos de
cadena alifáticos, los cuales en función de su longitud, dan mayor o menor
flexibilidad a la región amorfa. De esta forma existe una combinación, por un
lado la alta atracción intermolecular en las zonas cristalinas y, de otra, la
flexibilidad impartida por los segmentos hidrocarbonados en las zonas amorfas,
29
confieren a los polímeros una alta tenacidad por encima de la temperatura de
transición vítrea aparente.
Cristalinidad: Los homopolímeros de poliamida lineal consisten en fases
cristalinas y amorfas. Comercialmente se estima una mezcla del 40 al 50 % en
peso de fase cristalina. La medida promedio del cristal de poliamida ha sido
determinada por escaneo de rayos X de pequeño ángulo y de ángulo amplio y
depende de la historia térmica y mecánica del polímero. La macroestructura de
volúmenes de poliamidas son usualmente no orientadas y esféricas.
Solubilidad: en general, los homopolímeros de poliamidas alifáticas son
insolubles en solventes orgánicos comunes a temperatura ambiente. Sin
embargo, sí lo son en ácido fórmico, fenoles, ácido clorhídrico, ácidos
minerales y alcoholes fluorados. Los copolímeros de poliamidas alifáticas son
más solubles. [4]
1.8.8 Interacción nylon- humedad
Todas las poliamidas absorben agua de manera reversible. El grado de
absorción acuosa depende de la humedad relativa del ambiente y del grado de
cristalinidad. Cuanto más cristalina es una pieza moldeada, tanto menos
humedad absorbe. (Esta cristalinidad está referida al orden y regularidad de la
estructura cristalográfica molecular: no confundir con transparencia).
Las piezas moldeadas de nylon 6,6 alcanzan un contenido de equilibrio de
humedad (estable) de 2,3 a 3 %, y las de nylon reforzado con fibra de vidrio tan
sólo 1 a 1,5 %.
La absorción de humedad ocasiona un aumento de volumen, es decir una
alteración dimensional. Este aumento debe tenerse en cuenta al calcular las
dimensiones del molde de inyección o soplado.
El contenido de humedad de las poliamidas no debe ser mayor del 0,3 %; por
eso deben secarse antes de soplar. Para esta operación de pre-secado, que
debe hacerse con aire caliente circulante a temperaturas de 80º C durante no
menos de dos horas (si no fuera suficiente, durante las horas que sean
necesarias), existen equipos especiales. Es importante no sobrepasar la
temperatura indicada en ningún caso, porque el exceso provocaría la oxidación
de las poliamidas y su inutilización. Asimismo se recomienda usar en las
extrusoras con tolvas que contengan mecanismos de calentamiento que
impidan el humedecimiento del nylon.
30
1.9 Características generales del Nylon
La densidad del nylon es de 1,14. El nylon tiene buena resistencia química ante
muchos productos, álcalis, hidrocarburos y otros, pero los ácidos, aún débiles,
lo atacan. Se disuelve en ácido fórmico concentrado, en fenoles y cresoles. Es
excelente en la resistencia a la intemperie, que es la resistencia de las piezas
moldeadas a modificaciones de las propiedades mecánicas. Pero la solidez a la
intemperie, que es la resistencia de las piezas moldeadas superficiales y del
color en la exposición a la intemperie, depende del tiempo que recibe los rayos
solares, de los períodos de lluvia, y de la temperatura y el tipo de coloración de
la masa.
“Los nylons tienen buena estabilidad al envejecimiento. Son resistentes al agua
hirviendo y esterilizables. Para el pegado se usa ácido fórmico así como
disolventes o lacas encolantes, soluciones de resorcina y ácido fórmico
concentrado, también diversos sólidos con o sin reticulación química. Se puede
soldar por los mismos métodos empleados para otros plásticos. Se suelda bien
por fricción y con elementos de calefacción (por presión, a tope, con cuña de
calentamiento), y también soldadura por gas caliente y por ultrasonido. Por alta
frecuencia y por impulsos térmicos se usa para pegar láminas”. [5]
PROPIEDADES DEL NYLON
PROPIEDADES FISICAS Y TERMICAS NORMA UNIDAD PA6 PA6,6
Masa Volumica DIN 53479 gr/cm3 1,14 1,14
Punto de fusión
ASTM
D789 °C 212 255
Coeficiente de dilatación lineal
VDE
0304/1 10-5K-1 12 11
Recuperación humedad ponderal (en agua
a 23°C Eh 50)
en agua a 23° hasta saturación)
DIN 53475 % 2,5 10 2,2 8,6
Variación dimensiones lineales de 0 a Eh
50 - % 0,6 0,5
Variación dimensiones lineales de 0 a Eh
100 - % 2,75 2,6
Conductividad Térmica a Eh 0
VDE
0304/1 W(K.M) 0,28 0,25
Temperatura de utilización admisible en el
aire por puntas
bajo débiles cargas. En el aire en trabajo
continuo. En frió
°C 150 90
-40
160 100
-30
Combustibilidad UL 94 espesor 1,6mm y - HB - V2 -V2
31
espesor 3,2mm HB
Valor del producto PV (P en daN/cm2, V en
m/min). En
servicio continuo en seco. En presencia de
agua.
En presencia de aceite
<70
<140
<250
<90 <
180
<320
Esfuerzo de compresión para una
deformación del 1% Eh 0
ASTM D
695-69 daN/mm2 2,8 3,1
Esfuerzo de compresión para una
deformación del 1% Eh 50
ASTM D
695-69 daN/mm2 1,6 2,1
Tabla N° 4. Propiedades físicas y térmicas del Nylon.
PROPIEDADES DEL NYLON
PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS NORMA UNIDAD PA6 PA6,6
Resistencia a la tracción
DIN
53455 daN/mm2 5 6,1
Modulo de elasticidad en tracción (Eh 0 - Eh
50)
DIN
53457 daN/mm2
285-
130
350-
144
Modulo de elasticidad en flexión (Eh 0 - Eh
50)
DIN
53457 daN/mm2
300-
120
310-
125
Esfuerzo de flexión para carga máxima
NTF51-
001 daN/mm2 4,4 5,2
Resistencia al choque sobre probetas
entalladas
(prueba Charpy) Eh 50
DIN
53453 J/cm2 1,4 1,5
Índice de dureza Eh 50
NTF51-
024 daN/mm2 308 5,8
Dureza Shore D Eh 50
DIN
53505 - 75 77
Esfuerzo de compresión para deformación
del 1%
(Eh 0 - Eh 50)
ASTM 95-
69 daN/mm2
2,8 -
1,6
3,1 -
2,1
Tabla N° 5. Propiedades físicas y mecánicas del Nylon.
32
CAPITULO II
PRUEBAS DE
CARACTERIZACION
MECANICA
33
2.1 Ensayo y caracterización de los materiales
La asociación encargada de caracterizar los polímeros generalmente la ASTM
(American Society for Testing and Materials - (Sociedad Americana para
pruebas y materiales) está asociada a la garantía de calidad basada en el
conocimiento de resultados positivos, de ensayos fiables y a largo plazo. Por
otro lado el mal comportamiento de los polímeros en algunos usos, están
asociados con fracasos que probablemente podrían haberse evitado mediante
en ensayos, diseño y control de calidad apropiados. [15]
Las normas sirven para establecer reglamentos que determinan parámetros de
propiedades, dimensiones y funcionamiento que a su vez garantizan un mejor
control de la producción y confiabilidad con proveedores, fabricando productos
consistentes. Existen asociaciones que regulan la forma de medir las
propiedades y unificar los métodos de prueba, otorgando normas y
procedimientos para cumplir con la “normalización”.
La ASTM, ha desarrollado numerosos ensayos normalizados a los que deben
referirse todos y usuarios de materiales poliméricos.
El ensayo de materiales puede basarse o no en la existencia de cambios
químicos en el material ensayado. Los ensayos no destructivos son aquellos
que no dan como resultado el cambio químico del material. Dentro de los
ensayos no destructivos se incluyen la determinación de numerosas
propiedades eléctricas, el análisis de espectro infrarrojo (IR), y ultravioleta (UV),
determinación sencillas del punto de fusión, determinación del color y de la
densidad y la mayoría de determinación de las propiedades mecánicas. Los
ensayos destructivos son aquellos donde se produce un cambio en la
estructura química en al menos una parte del material ensayado; como por
ejemplo la determinación de propiedades de inflamabilidad y los ensayos de
resistencia química, en los que el material no es resistente al agente atacante.
[16]
34
2.2 Pruebas mecánicas para películas coextruidas
2.2.1 Resistencia a la tensión
Es la capacidad que presentan los plásticos a oponerse al esfuerzo,
determinándose por la fuerza de tensión por unidad de área. Se define como la
máxima carga de tensión por unidad de área que resiste una muestra antes de
deformarse.
Para determinar la tensión que sufren los materiales poliméricos se aplica un
esfuerzo al extremo de la probeta, la cual se estira hasta llegar a su límite de la
rotura.
Esta propiedad es requerida para cintas, hilos piezas de sujeción y engranaje.
También se aplica para películas y láminas. Grande valores indica la
resistencia de los polímeros a la fractura. [16]
La resistencia a la tracción se reporta como la fuerza en un punto dado dividido
por el área de sección transversal original (anchura multiplicada por el espesor)
de la muestra del ensayo. El valor de la resistencia a la tracción se puede
informar en cualquier momento durante la prueba, pero los puntos más
frecuentemente elegidos son el punto de fluencia (donde la fuerza de la
película comienza a disminuir después de un aumento inicial), el punto más alto
alcanzado (final, que puede o no puede estar en el punto de rendimiento), y el
punto de rotura.
La resistencia a la tracción real de una muestra de película dada depende de
muchos factores. Lo más importante es la materia prima con la que se está
produciendo. Las diferentes resinas poliméricas tienen diferentes puntos
fuertes inherentes, incluso los diferentes grados del mismo polímero varían en
fuerza, los aditivos y materiales de carga incluidos en la película con el
polímero pueden tener un efecto significativo sobre la fuerza. Algunos aditivos,
tales como fibra de vidrio, se incluyen específicamente para reforzar (añadir
fuerza a) la película, mientras que otros aditivos pueden ser principalmente
para reducir el coste, pero pueden influir en la resistencia final.
Otro factor que puede afectar la resistencia a la tracción significativamente es
el conjunto de condiciones de procesamiento utilizado para extruir la película.
Casi todas las variables de extrusión tienen una influencia sobre las
propiedades de estado sólido de película soplada. Los ajustes de temperatura y
velocidad del tornillo de trabajar juntos para añadir calor al plástico fundido. El
calor excesivo puede causar degradación significativa al polímero, reduciendo
de este modo todas las propiedades mecánicas, incluso cuando la degradación
35
es insignificante, la cantidad de estiramiento aplicado a la película afecta
fuertemente la orientación de polímero, por lo tanto, las propiedades de
resistencia a la tracción
La cantidad de tiempo que el polímero necesita para enfriarse influye en la
estructura cristalina final, un factor importante en las propiedades de tracción.
Por último, las propias condiciones de prueba pueden influir en la resistencia a
la tracción medida de un espécimen. Por esta razón, es crucial seguir de cerca
los métodos de ensayo normalizados. La temperatura ambiente y la velocidad
de deformación que se utiliza durante una prueba afectarán a los datos.
Además, cualquier defecto en la muestra de ensayo o muescas producidas
durante el corte de la muestra dará lugar a resultados erróneos. [17]
La resistencia a la tracción puede determinarse aplicando una fuerza al
material de ensayo hasta que se rompa. Se define mediante la siguiente
ecuación:
Resistencia a la tracción (Pa)= Fuerza necesaria para romper la muestra (N)
Área de sección transversal (m2)
El alargamiento o deformación se mide mediante el ensayo de tracción. Un
alargamiento o deformación recuperable se llama deformación elástica. El
porcentaje de alargamiento es igual a la variación dimensional dividida por la
longitud inicial de la muestra multiplicada por 100; de la siguiente manera:
Imagen N°2. Ecuación porcentaje de deformación o alargamiento
La resistencia a la tensión será la prueba mecánica más adecuada para
determinar propiedades de tipo mecánicas de la película coextruida. La relación
esfuerzo σ deformación ɛ determinara que mezcla de la película coextruida se
comporta mejor a la tensión mecánica y cual es más resistente a la rotura. [15]
36
2.2.2 Elongación
Es la máxima extensión que alcanza una probeta, hasta llegar al momento de
su ruptura, después de someterla al estiramiento. Dicha medición se reporta en
porcentaje.
Para determinar la elongación se somete a la probeta sujetándola por los
extremos y se estira hasta provocar la ruptura, debe medirse la distancia
central al inicio y al final de la prueba.
Es una medida del grado de estiramiento de los plásticos usados en cintas,
hilos, películas o para termoformado de láminas que requieren gran
profundidad. A valores altos existe gran estiramiento.
Otra de las propiedades a la tracción analizadas por el mismo método ASTM y
que está directamente relacionada con la resistencia a la tracción es
elongación. Esta propiedad describe la capacidad de la película para estirar
antes de romperse. Un material que se extiende de manera significativa antes
del punto de ruptura se llama un material dúctil, mientras que uno que rompe
después de sólo un pequeño grado de estiramiento se llama frágil. La mayoría
de las aplicaciones de películas sopladas en particular de polietileno, requieren
ductilidad. El alargamiento generalmente se reporta como un porcentaje y se
calcula dividiendo la extensión lograda en la muestra en la ruptura (o
rendimiento) por la longitud de la muestra original y multiplicanda por 100.
Como resistencia a la tracción, el alargamiento es altamente dependiente del
tipo de materia prima y la composición, condiciones de procesamiento de
extrusión, y las condiciones de ensayo de tracción. Para el caso del
procesamiento, el alargamiento tiende a estar inversamente relacionado con el
proceso de estiramiento, por lo tanto, a la orientación molecular. Al pesar de un
aumento del estrés del proceso (orientación) en una dirección dada se observa
que a mayor resistencia a la tracción, por lo general resulta en una menor
elongación. [17]
2.2.3 Resistencia al desgarro
La resistencia al desgarro es una propiedad importante para la medición del
control de calidad a las películas sopladas. Hay varios métodos para medir la
resistencia al desgarro en la película. Éstos se centran en la resistencia a
cualquiera iniciación de un desgarro (rotura) o la propagación de una rotura
existente.
37
El método más popular que se usa para el control de la calidad utiliza un
dispositivo de péndulo (Imagen N°20) a medir la resistencia al desgarre
progresivo (ASTM D1922). Para esta prueba, las muestras van troqueladas e
incluyen una abertura en un extremo. Las lengüetas formadas en cada lado de
la hendidura se sujetan en el dispositivo de modo que cuando el péndulo se
libera se genera una fuerza de desgarro que se aplica a lo largo de la muestra
en la dirección de la hendidura. El dispositivo de prueba informa el valor de la
fuerza de resistencia máxima soportada por la película.
Imagen 20. Equipo medidor – Resistencia al rasgado
Al igual que con todas las propiedades mecánicas de la película coextruida, la
orientación molecular impartida durante el proceso de formación de burbujas
tiene una significativa influencia en la resistencia a la rotura.[17]
2.2.4 Resistencia al impacto
En muchas aplicaciones la película se somete a cargas de impacto o de
punción. Estos tipos de cargas se aplican perpendiculares al plano de la film.
Las pruebas de resistencia de impacto están diseñadas para realizarse de
modo biaxial a la película para así medir su capacidad de absorción de
energía.
38
Existen varias pruebas de impacto diseñadas para aplicar a películas
coextruidas; estas se diferencian en los tipos de máquinas de la realización de
la prueba; utilizando caída de dardo vs péndulo o por medición de energía. En
un método conocido (D1709), se utiliza una esfera de diámetro d y masa m la
cual se deja caer sobre la muestra desde una altura específica según
normatividad. Si la muestra falla, los pesos podrían variar y la prueba se repite
con una nueva muestra. Si el espécimen no falla, algo de peso se añade al
dardo y se repite la prueba. Este proceso continúa hasta que se puso a prueba
un número estadísticamente representativo de las muestras resultantes en el
peso nominal al fracaso. En ese punto, la energía de ruptura impacto puede ser
determinado.
Se ha demostrado para este procedimiento que la fricción entre la superficie de
la esfera y el film puede tener un muy fuerte efecto en resultados de la prueba
como lo muestra la imagen (Imagen N°3).
Imagen N° 3. Peliculas sometidas a resistencia al impacto con esfera metalica
La resistencia al impacto por lo general mejora con el aumento de la tensión de
procesamiento (orientación), especialmente cuando la relación de
conformación se aproxima a un valor de uno. Cuando la película se produce
con altos valores de isotrópia (balanceado) le proporciona propiedades de
modo uniaxial y por lo general la resistencia al impacto maximizada. Cuando se
tiene una película altamente anisotrópica el film tiende a valores de impacto
bajos. [17]
39
CAPITULO III
DESARROLLO
EXPERIMENTAL
40
3.1 GENERALIDADES DEL DESARROLLO EXPERIMENTAL
El desarrollo experimental del presente trabajo fue realizado por el autor del
mismo, trabajando en las instalaciones y gracias a los recursos proporcionados
por la empresa Polietilenos del Valle S.A con el apoyo de la Universidad San
Buenaventura y SENA centro ASTIN (Asistencia Técnica a la Industria). En la
empresa se realizó el proceso de mezclas y posterior extrusión de las películas,
se ensayó resistencia al selle y resistencia a la permeabilidad; en el ASTIN se
ensayaron las películas mecánicamente con pruebas de impacto.
A continuación se muestra a manera de resumen, la metodología empleada,
los equipos utilizados, el diseño experimental que se usó para obtener las
condiciones optimas de operación para la coextrusora, y con ello la continuidad
de las mezclas poliméricas con diferentes porcentajes de nylon ultramid 6 a
diferentes relaciones de soplado.
41
3.2 METODOLOGIA
INVESTIGACION BIBLIOGRAFICA
RESINA
ADHESIVA
OBTENCION DE MATERIALES
LLDPE NYLON
ULTRAMID 6.6
MEZCLAS POLIMERICAS
BOLSAS
OBTENCION DE MUESTRAS
COEXTRUSION DE PELICULAS
LAMINAS
CARACTERIZACION FISICA
Y MECANICA
OBTENCION DE
RESULTADOS
42
3.3 EQUIPOS
3.3.1 Coextrusora de tres capas
La empresa Polietilenos del Valle, cuenta en sus instalaciones con una
Coextrusora de tres capas ROR; marca Rodofeli; maquina fabricada en
Canadá y ensamblada por la Empresa Rodofeli en la ciudad de Buenos Aires,
Argentina.
La ROR esta compuesta por 3 extrusoras, dos extrusoras de diámetro 60mm y
un tornillo extrusor de diámetro 55mm. Cada una de las extrusoras posee un
filtro de tipo abanico ubicado en el extremo del tronillo extrusor, dicho filtro
cumple la función de imposibilitar el paso de impurezas hacia el cabezal y
generar cierta contrapresión al tornillo extrusor para mejorar la plastificación.
Dicha maquina fue utilizada para soplar las películas con las diferentes
variables tomadas en cuenta (% participación del Nylon y Relación de soplado
Rs); se obtuvieron las laminas con las cuales posteriormente se formaron las
bolsas.
Imagen N°4 Película coextruida de Nylon
43
3.3.2 Calibrador
Con el calibrador se mide constantemente el calibre de la lámina, durante el
proceso de extrusión de la película, para determinar la homogeneidad de la
misma en todo su proceso. El calibre de las películas obtenidas con las
diferentes mezclas durante el proceso al final nos permitirá después de todas
las pruebas a realizar determinar cuál es la mezcla adecuada y que presenta
un mejor comportamiento físico y mecánico.
Imagen N° 5. Calibrador Mitutoyo Gauge Series 501
3.3.3 Prueba de Impacto
El medidor de impacto Gardner modelo IG-1120 ha ganado amplia aceptación
como un medio de probar la resistencia al impacto de muchos tipos de
recubrimientos, principalmente sobre materiales plásticos o poliméricos.
También se utiliza para establecer las normas de calidad para la resistencia a
daños por impacto y la penetración de la superficie de muchos materiales. La
muestra se coloca sobre un orificio de 0,640 pulgadas (1,63 cm) de diámetro en
una matriz montada en el yunque. El punzón de nariz redonda, en 0,625 (1,59
cm) de diámetro, se coloca sobre la muestra. El peso es elevado a la altura
deseada a 40 pulgadas o 100 cm de tubo graduado de guía y se deja caer. El
daño a la muestra se puede determinar visualmente o con un aumento de
potencia baja o mediante el uso de un detector de defectos. Los pesos de 2 y 4
libras ofrecer fuerzas de impacto de 80 y 160 libras/pulgada2 respectivamente,
mientras que las 1 kg y 2 kg de peso pueden ejercer fuerzas de 100 kg/cm2 y
200 kg/cm2.
44
3.3.4 Ensayo de Tracción
En la siguiente imagen se observa la maquina universal de ensayos marca
Shimadzu, modelo UH50A, que se encuentra en las instalaciones del Centro
Nacional de Asistencia Técnica a la Industria ASTIN en SENA. En esta
maquina se realizaron las pruebas de tracción mecánica a las películas que
mostraron un mejor comportamiento tanto físico como mecánico en las
diferentes pruebas (sellabilidad, calibre, y permeabilidad); para finalmente junto
con la prueba de impacto poder determinar la película con la mezcla mas
optima que servirá y se desempeñara como un futuro empaque al vacío,
desarrollado dentro de la empresa Polietilenos del Valle S.A.
Para poder realizar las pruebas en la maquina universal de ensayos de las
películas de Nylon, se deben cortar las muestras de acuerdo a la norma ASTM
D882-02, como se observa en la imagen.
Imagen N° 6. Maquina Universal de Ensayos. Shimadzu, UH50A
Posterior a tener y sacar las muestras, estas son llevadas a la maquina
universal de ensayos como se observa en la imagen N°7, para la realización de
la respectivas pruebas. Las probetas son puestas en las mordazas y se hace el
respectivo ajuste en maquina. En una pantalla se evidencia el comportamiento
que tiene cada probeta al aplicarle la carga; y se refleja en una curva Esfuerzo
(σ) deformación (ε).
45
Imagen N° 7. Molde y probetas para realizar pruebas de tensión
3.4 Diseño de Experimentos
Se cuenta con los materiales adecuados para la realización de la película
coextruida, pero debe lograr la mezcla óptima que permita el desarrollo del
nuevo empaque para la empresa Polietilenos del Valle. Para obtener la mejor
composición de la película coextruida y las más optimas condiciones de
proceso, es necesario realizar un diseño de experimentos, el cual arrojara
como resultados la mezcla ideal que debe ser introducida al proceso de
extrusión y posterior obtención de la película LLDPE y HDPE – Nylon- LLDPE
que cumpla con las características físicas y mecánicas de empaque al vacío.
Para la realización de las respectivas mezclas es necesario mostrar cuales
serán los tipos de materiales a utilizar comercialmente hablando; los cuales se
relacionaran en la siguiente tabla:
MATERIAS PRIMAS
RESINA ADHESIVA: ADMER AT2406A (Anexo 3)
RESINA BARRERA: NYLON COPOLIMERO ULTRAMID C33 LN01 (Anexo 4)
RESINA SELLANTE: ENABLE 2703 CH (Anexo 5)
RESINA RIGIDEZ: HDPE DOW 6200 (Anexo 6)
Tabla N ° 6. Materias primas a utilizar en el proceso de coextrusión
46
A la fecha diversas aplicaciones de empaque están basadas en estructura de
alta barrera, esto en gran medida debido a la necesidad de conservación de
los productos, para tal fin se requieren estructuras coextruidos con Nylon que
en general se procesan a 5 capas en coextrusoras con 5 tornillos, para poder
dejar la resina Nylon en capa diferente a las otras resinas por no ser
compatibles por su polaridad con las resinas de polietileno, para unirlo se usan
resinas Tie Layer como agente de unión y así evitar deslaminación entre capas;
presentando la siguiente configuración:
CAPA 1 POLIAMIDA
CAPA 2 CAPA UNION (resina adhesiva)
CAPA 3 POLIAMIDA
CAPA 4 CAPA UNION (resina adhesiva)
CAPA 5 CAPA SELLANTE
Tabla N° 7. Configuración comercial del Nylon
Con el fin de evitar la importación al país de este tipo de materiales por parte
de las empresas locales, se propone fabricar en Polietilenos del Valle una
estructura a tres capas; capacidad que da la maquina Coextrusora con la que
cuenta la empresa, donde el Nylon quedara encapsulado en la capa central y el
agente sellante se mezclara con la resina adhesiva, como se muestra a
continuación:
CAPA 1 CAPA UNION (resina adhesiva) + CAPA
SELLANTE
CAPA 2 POLIAMIDA
CAPA 3 CAPA UNION (resina adhesiva) + CAPA
SELLANTE
Tabla N° 8. Posible configuración para la obtención del Coextruido de nylon
En la realización de los experimentos, se tuvo en cuenta dos variables a
desarrollar. La relación de soplado y el porcentaje de nylon a utilizar, de la
siguiente manera:
Unidad experimental: Cada una de las mezclas (A, B, C), que serán sopladas
en la coextrusora.
47
Factores: Porcentaje de participación del nylon 6 ultramid en la mezcla (A1, B1,
C1) y relación de soplado (R1, R2, R3).
Unidad Experimental Nylon 6.6 Ultramid
(Porcentaje de
Participación)
Relación de
Soplado
A A1= 30 % R1= 3
B B1= 25% R2= 2.5
C C1= 20 % R3= 2
Tabla N°9. Variables para la realización de las mezclas Vs su participación en la
misma.
A continuación, se relacionaran las mezclas finales que serán sopladas
tendiendo en cuenta las proporciones de Nylon establecidas a 30, 25 y 20 % de
participación en la mezcla.
Porcentaje de participación del Nylon 30% A1
MATERIALES EXTERNA CENTRO INTERNA TOTALES
%
Peso Kg
Peso Kg
Peso Kg
Kg
ADMER 30,0% 10,50 0,00 30,0% 10,50 21,00
PEAD 6200 15,0% 5,25 0,00
0,00 5,25
ENABLE 2703 HH 55,0% 19,25 0,00 70,0% 24.50 43,75
NYLON 0,00 100,0% 30,00
0,00 30,00
TOTAL Kg 100% 35,0 100% 30,00 100% 35,00 100,0
Porcentaje de participación del Nylon 25% B1
MATERIALES EXTERNA CENTRO INTERNA TOTALES
%
Peso Kg
Peso Kg
Peso Kg Kg
ADMER 30,0% 11,25 0,00 30,0% 11,25 22,50
PEAD 6200 15,0% 5,63 0,00
0,00 5,63
ENABLE 2703 HH 55,0% 20,62 0,00 70,0% 26.25 46.87
NYLON 0,00 100,0% 25,00
0,00 25
TOTAL Kg 100% 37,50 100% 25,00 100% 37,50 100,0
48
Porcentaje de participación del Nylon 20% C1
MATERIALES EXTERNA CENTRO INTERNA TOTALES
%
Peso Kg
Peso Kg
Peso Kg Kg
ADMER 30,0% 12,00 0,00 30,0% 12,00 24,00
PEAD 6200 15,0% 6,00 0,00
0,00 6,00
ENABLE 2703 HH 55,0% 22,00 0,00 70,0% 28,00 50,00
NYLON 0,00 100,0% 20,00
0,00 20,00
TOTAL Kg 100% 40,0 100% 20,00 100% 40,00 100,0
La relación de soplado esta directamente relacionada con el ancho del material
y el molde en el que se vaya a sacar la película coextruida, y esta dado por la
siguiente ecuación:
Imagen N° 8. Ecuación Relación de Soplado
Donde:
: Ancho de la película coextruida en mm
: Constante de relación igual 0.64
: Molde de la maquina Coextrusora (200 mm).
Las variables que se tuvieron en cuenta para la realización de este proyecto,
son la relación de soplado Rs y el porcentaje de participación del Nylon en la
estructura total de cada una de las mezclas, teniendo en cuenta esto, se
procedió a desarrollar el siguiente diseño de experimentos:
49
Mezclas
A1*R1 B1*R1 C1*R1
A1*R2 B1*R2 C1*R2
A1*R3 B1*R3 C1*R3
Tabla N°10. Diseño experimental. Participación del Nylon 6 ultramid
considerando la relación de soplado
Donde A1, B1 y C1 representan los porcentajes de participación del Nylon en
cada mezcla y R1, R2 y R3, son la diferentes relaciones de soplado que se
tendrán en cuenta para coextruir las películas; dichas variables afectaran
directamente la resistencias y las propiedades de tipo físico-mecánicas de las
laminas coextruidas.
Teniendo en cuenta esta información, se debió relacionar los anchos de
extrusión requeridos Vs las relaciones de soplado logradas; de la siguiente
manera:
Relación de Soplado
Ancho extrusión
requerido
R1 3,0 95 cm
R2 2,5 80 cm
R3 2,0 65 cm
Tabla N° 11. Relación de soplado Vs. Ancho de extrusión requerido.
Después de dosificar las mezclas establecidas anteriormente, con previo
conocimiento y conocer los anchos de extrusión a los que se debía soplar las
diferentes películas, se procedió a realizar el proceso de coextrusión de cada
una de las mezclas, basados en el diseño experimental. Cada una de las
variables fue diligenciada en el formato FOR-ASC-023 (Anexo 1); que maneja
internamente la empresa para levantar un procedimiento en el área de
extrusión de una mezcla que se sopla y se procesa por primera vez. Además
permite establecer parámetros de control las diferentes variables que se
presentan en el proceso.
50
3.5 Sellabilidad
La sellabilidad es una de las propiedades de mayor importancia que debe
cumplir una bolsa de empaque ya sea primaria o secundaria, pues ella
soportara carga en contacto directo o indirecto con el producto.
La sellabilidad se probó elaborando una bolsa con la película coextruida. Estas
bolsas fueron selladas en una selladora Zenner ZAS60, la cual realiza un
sellado de selles especiales, principalmente se selles planos que está diseñada
para modificar sus condiciones de proceso y cuenta con la tecnología
necesaria para sellar una película gruesa o delgada de un material coextruido
como lo es la mezcla LLDPE y HDPE – Nylon- LLDPE y HDPE.
Se modificaran condiciones de proceso como temperaturas, presión, velocidad
que llevaran a una condición adecuada que permita el desarrollo de una bolsa
de nylon. Dichas condiciones serán plasmadas en un formato interno FOR-
ASC-027 (Anexo 2); dicho formato es el que se maneja internamente dentro de
la empresa para levantar un procedimiento en el área de sellado cuando se va
a llevar a cabo un selle nuevo por primera vez; permite establecer parámetros y
controlas las diferentes variables que se presentan durante el proceso.
Imagen N° 9. Selladora Zenner ZAS60
Después de soplar las películas con las diferentes mezclas establecidas en el
proceso coextrusión, se procedió al armado de la bolsas en el área de sellado
el cual es el principal objetivo a lograr. La maquina selladora cuanta con la
posibilidad de realizar selles especiales como doy pack, flow pack y selles
planos.
En este caso se realizaron tres selles planos de 6 mm +/- 2mm de ancho, en
cada una de las bolsas sin importar su largo.
51
Como se muestra en la siguiente tabla; se formaron bolsas de los mismos
anchos pero de diferentes largos debido al ancho de la lamina coextruida.
Mezclas
Coextruidas
Ancho Películas
Coextruidas
Ancho Bolsa
Formada
Largo Bolsa
Formada
A1*R1 95 cm 18 cm 45 cm
B1*R1 95 cm 18 cm 45 cm
C1*R1 95 cm 18 cm 45 cm
A1*R2 80 cm 18 cm 40 cm
B1*R2 80 cm 18 cm 40 cm
C1*R2 80 cm 18 cm 40 cm
A1*R3 65 cm 18 cm 32 cm
B1*R3 65 cm 18 cm 32 cm
C1*R3 65 cm 18 cm 32 cm
Tabla N° 12. Relación mezclas coextruidas Vs Dimensiones bolsas formadas
Imagen N°10. Plano Selles bolsa formada
52
3.6 Hermeticidad
En la actualidad, la barrera al oxigeno es la principal propiedad que debe
cumplir los empaques principalmente en la industria alimenticia y farmacéutica.
Para la empresa Polietilenos del Valle S.A, es importante entrar a nuevos
mercados que cada vez son más exigentes en cuanto a la calidad y
propiedades que otorgan los empaques al vacío. La empresa no cuenta con la
tecnología necesaria para llevar a cabo pruebas de hermeticidad de las bolsas
de Nylon que se fabricaron; por eso fue necesario recurrir a un laboratorio
especializado en este tipo de pruebas que prestan este servicio a las industrias
de la ciudad de Cali llamado Hibroprob S.A. A esta empresa solo se enviaron
las muestras que alcanzaron un mejor desempeño en las pruebas de
sellabilidad, tres muestras tuvieron que ser rechazadas por que no sellaban en
maquina o presentaban selle débil en alguno o todos de los tres selles que
armaba la bolsa.
3.7 Ensayo de Tensión
Finalmente se enviaron al laboratorio del centro ASTIN – SENA las tres
muestras con mezclas que mostraron un mejor desempeño en la prueba de
hermeticidad para la realización de resistencia al ensayo de tensión; con el fin
de determinar cuál de las estructuras debía ser desarrollada como empaque
dentro de la empresa Polietilenos del Valle S.A.
53
CAPITULO IV
RESULTADOS Y
ANALISIS
54
4.1 Pruebas de Sellabilidad
La selladora con la que se cuenta para realizar el selle de las bolsas posee un
rango de temperatura para los selles planos laterales y para el selle plano
longitudinal; entre 0° a 400 °C. Según la temperatura que se observa en la
teoría, el nylon sella aproximadamente entre un rango de 280 – 350° C
dependiendo de la estructura que se maneje en una mezcla coextruida; por eso
se tomaron estas temperaturas como punto de partida para la realización de la
bolsa.
Al realizarse las respectivas pruebas de sellabilidad de las diferentes mezclas,
se obtuvieron los siguientes resultados:
Mezclas
Coextruidas
Temperatura
Selles planos
laterales (°C)
Temperatura
selle plano
paralelo (°C)
Golpes por
minuto (GPM)
A1*R1 400 400 30
A1*R2 375 380 30
A1*R3 368 373 30
B1*R1 365 371 30
B1*R2 355 362 30
B1*R3 338 340 30
C1*R1 325 323 30
C1*R2 305 315 30
C1*R3 295 305 30
Tabla N° 13. Relación mezclas coextruidas Vs Temperaturas de sellabilidad
alcanzadas
55
Imagen N° 11. Rango temperaturas selles planos a las diferentes mezclas
coextruidas
En la tabla N° 13 se muestra como tres de las mezclas presentan
inconsistencias en los rangos de temperatura; por un lado la muestra con
mezcla A1*R1, alcanza los 400 °C máximos de los cabezales de la maquina
selladora, sin proporcionar el selle adecuado, pues al realizarle fuerza de
resistencia al selle, este se abre, lo que quiere decir que el material sellaría a
mas de 400 °C, pero no se puede lograr ya que el rango máximo que alcanza
la maquina es de 400 °C tanto en los selles planos laterales como en el selle
plano longitudinal.
El nylon es una resina con una alta dureza, su estructura le permite soportar
grandes cantidades de carga y soportar altas temperaturas; como se observa
gracias a la tabla anterior y a la imagen N°11, la mezcla A1*R1 no sello a la
hora de realizar y formar la bolsa y esto es debido a la alta proporción de nylon
(30 %) en esta mezcla en la participación total de la estructura; adicional a esto,
esta mezcla posee una relación de soplado Rs = 3.0; y se sabe que entre
mayor relación de soplado mas duro y resistente va a ser la película coextruida;
ya que la relación de soplado es directamente proporcional a las propiedades
mecánicas de los materiales soplados en procesos de coextrusión.
Para las mezclas C1*R2 y C1*R3, ocurre totalmente lo contrario, a la hora de
armar y sellar las bolsas se inicio con una rango de temperatura de
aproximadamente 200 °C en los dos cabezales; se observo que las bolsas no
sellaban; seguidamente se procedió a aumentar progresivamente las
temperaturas hasta conseguir el posible selle adecuado. Para la mezcla C1*R2,
las temperaturas mostradas en la tabla N°13 son las temperaturas que se
consiguieron hasta que el material no se quemara; después de ellas, el material
56
se quemó en los selles y por debajo de estas temperaturas el material no
presento un selle adecuado. El mismo caso se presentó con la mezcla C1*R3;
a excepción que la temperatura que se alcanzó antes de que el material
perdiera sus propiedades de resistencia al calor fueron menores a las de la
mezcla C1*R2; aproximadamente 15 °C de diferencia.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos; las mezclas C1*R2 y C1*R3 son
las mezclas que presentan la menor cantidad de Nylon (20%), lo que hace que
sean las mezclas con menos resistencia; pues el nylon aumenta tanto la
resistencia mecánica como la resistencia al calor en una mezcla de un material
coextruido; adicional a esto, estas dos mezclas presentan las dos relaciones de
soplado menores 2.5 y 2.0 respectivamente. Si se tiene en cuenta que a menor
relación de soplado menor es la resistencia mecánica y física del material, se
podrá explicar el comportamiento de estas dos mezclas a la hora de realizar las
pruebas de sellabilidad en maquina.
Después de la realización de las respectivas pruebas de sellabilidad a cada
una de las mezclas coextruidas, tres de estas mezclas (A1*R1, C1*R2 y
C1*R3) son descartadas; pues no cumplen con los parámetros mínimos que
deben caracterizar el desempeño de una bolsa de nylon coextruido; el cual es
buena sellabilidad. A las seis mezclas restantes se les realizó pruebas de
hermeticidad y paso de oxigeno; con dichos resultados se escogieron las tres
muestras con mejor desempeño y barrera para pasar a ser ensayadas a través
del ensayo de tensión.
4.2 Pruebas de Hermeticidad
Mezclas Coextruidas
A1*R2
A1*R3
B1*R1
B1*R2
B1*R3
C1*R1
Tabla N° 14. Mezclas coextruidas disponibles para prueba de hermeticidad
57
Después de realizar las pruebas de sellabilidad, seis de las mezclas se
comprobaron que funcionaron como bolsas de nylon; dichas mezclas se
muestran en la tabla N°14. Las mezclas anteriores fueron seleccionadas para
realizar pruebas de hermeticidad, pues se sabe que esta propiedad es una de
las más importantes para empaques al vacío el cual es el objetivo a lograr con
este proyecto.
Esta prueba consiste en la aplicación de presión desde el interior de la bolsas
sellada completamente por sus 4 extremos omitiendo la abertura por la cual se
realiza la adaptación de la aguja inyectadora de aire. La prueba se realiza en el
agua gracias a un dispositivo llamado “Medidor de hermeticidad”. La detección
de fuga se hace visualmente cuando se detecta la primera burbuja de aire
dentro de la cámara de vacío.
En la imagen N° 12 se observa el aparato medidor de hermeticidad con unas
dimensiones internas de (550x550x550mm), con el cual se le realizaron las
pruebas a las bolsas formadas de las diferentes mezclas logradas
coextruidamente.
Imagen N°12. Medidor de Hermeticidad CV4D. Dispositivo empleado en la
empresa Hibroprop para la realización de la prueba de hermeticidad.
El medidor de hermeticidad, posee un rango de 0.0 a 1.0 bares de presión, y su
escala de tiempo depende directamente hasta el tiempo de prolongación de la
prueba en cada una de las bolsas. Posee un control regulable de presión
digital, que permite controlar las presiones ejercidas sobre el material. A
58
continuación, se mostraran los respectivos comportamiento que tuvieron las
muestras coextruidas en la prueba de hermeticidad.
El dispositivo electrónico esta conectado a un procesador de datos, el cual
arroja los valores de presión en bares por cada segundo transcurrido en la
prueba; por lo general y para este caso en especial, se tuvieron en cuenta los
primeros 25 segundos de la prueba que son los mas representativos y con los
cuales se puede concluir el comportamiento de la bolsas a este tipo de prueba.
Al realizar las pruebas de hermeticidad de las bolsas con sus respectivas
mezclas, se obtuvieron gráficos que representan el comportamiento de cada
una de las mezclas, estos gráficos se mostraran a continuación:
Imagen N° 14. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla A1*R2.
30 % Nylon – Rs = 2.5
En la imagen N°14, se observa el comportamiento de la muestra coextruida con
30% Nylon y una relación de soplado Rs de 2.5; como se observa, debajo del
grafico, se grafico también una línea de tendencia, la cual muestra los
comportamientos de la muestra de modo mas lineal; con la que se puede
analizar que a los 7seg de trascurrido el proceso de inflado de la bolsa, esta se
infla por completo alcanzado una presión de 0,11 bares; posteriormente se
hace constante a 0,13 bares de presión y a los 20 segundos se alcanza la
presión máxima soportada por la bolsa 0.73 bares. Seguidamente la presión
empieza a descender por lo que se concluye que hay fuga de aire por los
bordes sellados de la bolsa. A los 25 segundos se registra el último dato con
una presión final de 0,29 bares.
59
Imagen N° 15. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla A1*R3.
30 % Nylon – Rs = 2.0
La imagen N° 15, muestra el comportamiento que arrojo la mezcla con un
aporte de 30% de Nylon y una relación de soplado de 2,0; esta muestra
alcanzo su punto de mayor resistencia a la presión de aire a 17 segundos, con
un valor de 0,61 bares de presión. Posteriormente se observa un cambio
brusco en los valores de presión a medida que transcurre el tiempo. El valor
mínimo alcanzado fue de 0,17 bares de presión a 25 segundos de transcurrida
la prueba.
Imagen N° 16. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R1.
25 % Nylon – Rs = 3.0
60
Imagen N° 17. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R2.
25 % Nylon – Rs = 2.5
En las imágenes N° 16 y N° 17, se observo el mejor comportamiento en cuanto
a la prueba de hermeticidad se refiere; estas imágenes corresponden a las
muestras con mezclas con 25 % Nylon y Rs = 3.0 y 25 % Nylon – Rs = 2.5
respectivamente. Se observan picos altos en resistencia a la presión interna
generada en la bolsa; la mezcla B1*R1 alcanza una 0,88 bares de presión a 21
segundos mientras que la mezcla B1*R2 alcanza 0.79 bares de presión a 20
segundos de tiempo. También se observa que a 25 segundos que es el tiempo
final tomado en cada una de las mezclas los valores de presión generados son
valores altos 0,44 y 0,38 bares de presión respectivamente.
61
Imagen N° 18. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R3.
25 % Nylon – Rs = 2.0
La imagen N°18 muestra el comportamiento de la mezcla con 25% nylon y una
relación de soplado de 2,0. Se observa que alcanza su máximo capacidad de
resistencia a los 16 segundos con 0,67 bares de presión y posteriormente se
presenta fuga de aire en los bordes de la bolsa, lo que hace que la presión
soportada por la misma descienda de manera abrupta hasta alcanzar un valor
bastante bajo de presión a los 25 segundos de 0,13 bares.
Imagen N° 19. Comportamiento prueba hermeticidad mezcla B1*R3.
20 % Nylon – Rs = 3.0
Finalmente se tiene el comportamiento de la muestra con mezcla de 20% nylon
y una relación de soplado de 3,0. Esta muestra alcanza su punto más alto a 17
segundos con un valor de presión de 0,64 bares. Presenta un comportamiento
similar a la muestra anterior con mezcla B1*R3, pues también presenta fuga de
aire y la capacidad de resistencia de hermeticidad empieza a disminuir
presentando un valor mínimo de 0,12 bares de presión a 25 segundos de
transcurrida la prueba.
Al observar los resultados obtenidos en la prueba de hermeticidad en cada una
de las mezclas sometidas a las respectivas pruebas, se observa que las
muestras con mezclas A1*R2, B1*R1 y B1*R2, presentan los datos de mayor
resistencia 0.73, 0.88 y 0.79 bares respectivamente antes de presentar fuga las
bolsas; esta resistencia las muestras la presentan en un tiempo más
prolongado con valores de 20, 21 y 20, respecto a las muestras con mezclas
62
A1*R3, B1*R3 y C1*R1 que arrojan resultados de 17, 16 y 17 segundos
respectivamente. Se concluye que las muestras A1*R2, B1*R1 y B1*R2
presentan un mejor comportamiento en cuanto a hermeticidad se refiere, por
que poseen mayor tiempo de exposición de la bolsa a la prueba sin que está
presente fuga y una mayor resistencia a la presión interna, como se observa
más detalladamente en la imagen N° 20, donde se muestra un comparativo de
las diferentes muestras.
Imagen N° 21. Comparativo comportamiento a la hermeticidad de las diferentes
mezclas ensayadas.
Es por ese motivo que se escogen las tres (3) mezclas para realizar las
respectivas pruebas de tensión, pues son las más apropiadas y son las que
podrían presentar un mejor comportamiento de tipo mecánico. Finalmente
después de analizar los resultados de estas pruebas se escogerá la muestra
con el mejor comportamiento y determinar la estructura final que servirá como
punto de partida para la elaboración de bolsas por parte de la empresa
Polietilenos del Valle S.A.
63
4.3 Resistencia a la Tensión
Las muestras de las tres mezclas A1*R2, B1*R1 y B1*R2, son enviadas a los
laboratorios de ensayos físicos a polímeros del centro de asistencia técnica a la
industria ASTIN-SENA. Con el fin de realizar las pruebas de resistencia a la
tensión y optimizar cuál de las muestras presenta un mejor comportamiento de
tipo mecánico, para posteriormente ser escogida como la más óptima para la
realización y desarrollo del empaque de nylon coextruido al vacío por la
empresa Polietilenos del Valle S.A.
Las muestras se acondicionaron en el laboratorio de física de polímero del
centro ASTIN, obteniendo los resultados consignados en las tablas N° 15 y N°
16.
Min. Max. Promedio Desviación
Temperatura
(°C) 22,9 23,1 23,0 0,0
% Humedad
Relativa 46,9 52,8 50,1 0,2
Tabla N°15. Datos de Acondicionamiento muestra B1*R1
Min. Max. Promedio Desviación
Temperatura
(°C) 22,9 23,1 23,0 0,0
% Humedad
Relativa 48,1 54,2 50,1 0,2
Tabla N°16. Datos de Acondicionamiento ensayo resistencia a la tensión
muestras A1*R2 y B1*R2.
64
4.3.1 Condiciones del ensayo
Las muestras de la mezcla B1*R1 se ensayaron el día 19 de abril de 2013 a
una temperatura de 21,2 °C y una humedad relativa de 48%.
Las muestras de las mezclas A1*R2 y B1*R2 se ensayaron el día 23 de abril de
2013 a una temperatura de 21,8 °C y una humedad relativa de 52%.
4.3.2 Equipos Utilizados
- Maquina Universal de Ensayos GOODBRAND, celda de carga 50 Kg/f
código EF-A02MU01, trazado con el laboratorio de calibración de
ingeniería de control de calidad ICC LAB mediante certificado N° 1907.
- Cámara ambiental DIES, código EF-E00CL01, trazada con el laboratorio
Metrologic Colombia S.A.S, mediante certificados 2670C y en
temperatura y 02443C en humedad relativa.
- Termohigrómetro OAKTON, código EF-E00TH01, trazado con el
laboratorio de metrología dimensional del ASTIN – SENA mediante
informe de verificación N°MD0420-12-5.
- Calibrador pie de rey MITUTOYO, código EF-E00CA01, trazado con el
laboratorio de metrología dimensional del ASTIN – SENA mediante
certificado N°MD-0256-12-2.
- Medidor de espesores MITUTOYO, código EF-E00MM01, trazado con
el laboratorio de metrología dimensional del ASTIN – SENA mediante
certificado N°MD-0256-12-1.
4.3.3 Desarrollo de la Prueba
Determinación de la Resistencia a la tensión. Según método interno 9230-ST-I-
06 basado en la norma ASTM D882-02; método de prueba estándar para las
propiedades de tracción de láminas de plástico delgadas.
a. Descripción del ensayo: Mediante la maquina universal de ensayos se
aplica una carga uniaxial en la sección transversal dela probeta a una
velocidad constante, practicándole un estiramiento hasta producirle la
rotura.
65
b. Método de preparación de las probetas: Las probetas se obtuvieron
mediante un corte con bisturí y una plantilla metálica como lo muestra la
imagen N°7.
c. Las dimensiones aproximadas en mm se muestran en la tablas N°17,
N°18 y N°19.
d. Se usaron cinco (5) probetas por cada una de las muestras.
e. Celda de carga utilizada: 50Kgf
f. Velocidad de ensayo: 500mm/min
g. Separación inicial entre las mordazas: 50,00 mm (promedio)
Muestra B1*R1
Longitudinal
Muestra B1*R1
Transversal
Propiedad Unds Promedio Desviación
Estándar Promedio
Desviación
Estándar
Ancho mínimo mm 25,0 0,0 25,0 0,0
Espesor mínimo mm 0,076 0,004 0,08 0,002
Resistencia máxima a
la tensión
MPa 19,181 0,821 18,820 1,542
Resistencia a tensión
en rotura
MPa 19,181 0,821 18,820 1,542
Deformación en rotura % 286,392 10,094 319,948 9,052
Tabla N°17. Resultados ensayo de tensión para la muestra con mezcla
B1*R1
Muestra A1*R2
Longitudinal
Muestra A1*R2
Transversal
Propiedad Unds Promedio Desviación
Estándar Promedio
Desviación
Estándar
Ancho mínimo mm 25,0 0,0 25,0 0,0
Espesor mínimo mm 0,080 0,002 0,084 0,001
Resistencia máxima a
la tensión
MPa 22,576 0,819 22,682 1,012
Resistencia a tensión
en rotura
MPa 22,576 0,819 22,682 1,012
66
Deformación en rotura % 279,384 9,495 333,872 10,817
Tabla N°18. Resultados ensayo de tensión para la muestra con mezcla
A1*R2
Muestra B1*R2
Longitudinal
Muestra B1*R2
Transversal
Propiedad Unds Promedio Desviación
Estándar Promedio
Desviación
Estándar
Ancho mínimo mm 25,0 0,0 25,0 0,0
Espesor mínimo mm 0,070 0,001 0,069 0,001
Resistencia máxima a
la tensión
MPa 23,698 1,692 22,172 0,421
Resistencia a tensión
en rotura
MPa 23,698 1,692 22,172 0,421
Deformación en
rotura
% 251,148 19,111 325,152 19,254
Tabla N°19. Resultados ensayo de tensión para la muestra con mezcla
B1*R2
A continuación se mostraran las gráficas que representan el comportamiento
de las películas sometidas a las pruebas de tensión. Las gráficas muestran
valores basados en la curva Esfuerzo Vs Deformación.
67
Imagen N°22. Grafica σ/ε, muestra B1*R1 Transversal.
Imagen N°23. Grafica σ/ε, muestra B1*R1 Longitudinal.
68
Imagen N°24. Grafica σ/ε, muestra A1*R2 Longitudinal.
Imagen N°25. Grafica σ/ε, muestra A1*R2 Transversal.
69
Imagen N°26. Grafica σ/ε, muestra B1*R2 Longitudinal.
Imagen N°27. Grafica σ/ε, muestra B1*R2 Transversal.
70
En las tablas N°18, N°19 y N°20, se observa el comportamiento de las
muestras sometidas al ensayo de tensión. Se tomaron diez (10) muestras por
cada una de las mezclas; cinco (5) muestras fueron ensayadas en sentido
longitudinal (sentido maquina) y cinco (5) fueron ensayadas en sentido
transversal.
Para la muestra con mezcla B1*R2 (25% Nylon – 3.0 Relación soplado), se
observa que la resistencia a la tensión en sentido longitudinal es mayor a la
resistencia a la tensión en sentido transversal con un valor de 19,181 MPa
frente a un 18,820 MPa respectivamente. A pesar de que los valores son
distintos, son valores muy aproximados, con una diferencia de 0,36 MPa entre
sí. Lo que quiere decir que el material soplado es isotrópico y se orienta
similarmente hacia los dos lados (sentido máquina y sentido transversal a la
línea de soplado). Libro “Blown Film Extrusion” Kirk Cantor, Página 96.
Para la muestra con mezcla A1*R2 (30% Nylon – 2.5 Relación soplado), se
observa que la resistencia a la tensión en sentido longitudinal es menor a la
resistencia a la tensión en sentido transversal con un valor de 22,576 MPa
frente a un 22,682 Mpa respectivamente. Para este caso, la diferencia es un
valor 0,11 MPa, lo que nos evidencia que el comportamiento y la orientación de
las cadenas de las estructura del material son de tipo isotrópicas, pues los
valores tienden a ser los mismos para ambos mezclas mencionadas
anteriormente.
Para la muestra con mezcla B1*R2 (25% Nylon – 2.5 Relación soplado), se
observa que la resistencia a la tensión en sentido longitudinal es mayor a la
resistencia a la tensión en sentido transversal con un valor de 23,698 MPa
frente a un 22,172 Mpa respectivamente. Para esta estructura, la diferencia
entre los valores es de 1.53 MPa.
Al obtener estos resultados, se corrobora la información en la que se trabajaron
las diferentes estructuras con una relación de formación FR aproximadamente
con un valor igual a uno (1). Ya que como lo evidencia los resultados, los
valores de las resistencias a tensión en sentido longitudinal, son valores
aproximados a los obtenidos en el sentido transversal.
A partir de los resultados obtenidos, la muestra con la mezcla B1*R2 (25%
Nylon – 2.5 Rs), es la que presenta el mejor comportamiento de tipo mecánico,
pues en la realización de la prueba es la que presenta el valor mas alto antes
de su rotura, por eso se recomienda el desarrollo del empaque con esta
estructura.
71
CONCLUSIONES
En el proyecto se logró desarrollar el empaque de Nylon coextruido con
funcionalidad de empaque primario o secundario de industrias que así lo
requieran.
Gracias a la prueba de sellabilidad se concluye que las estructuras con altas
relaciones de soplado y alto porcentaje de Nylon, son muy rígidas y no son
aptas para empaques, pues el umbral de temperatura del selle es demasiado
alto. Mientras que las muestras con el menor porcentaje de Nylon y menores
relaciones de soplado no presentan buen desempeño a la hora de realizar
selles planos y poseen poca resistencia térmica, por lo cual no tuvieron un
buen desempeño y comportamiento como empaque al vacío.
El nylon es un material duro con valor alto de melt index, por lo cual en menor
proporción en una mezcla o en porcentajes bajos, disminuye las propiedades
mecánicas y térmicas de una película coextruida.
La resistencia a la presión de oxigeno está directamente relacionada con las
relaciones de soplado y la resistencia mecánica del material, pues a relaciones
de soplado más bajas y bajas cantidades de Nylon, las bolsas alcanzaron
menor resistencia a la presión de oxigeno desde su interior, presentando fugas
en algunos de sus selles.
A relaciones de soplado medias y porcentajes medios de participación de
Nylon, la película coextruida con estructura HDPE y LLDPE – Nylon - HDPE y
LLDPE presenta mejor comportamiento físico y mecánico a la hora de ser
sometido a pruebas de tipo físicas y mecánicas.
La mezcla con el mejor comportamiento e ideal para el desarrollo del empaque
al vacío fue la obtenida con una relación de soplado Rs=2.5 y un porcentaje de
participación de Nylon del 25% en la estructura total de la mezcla.
La cantidad de Nylon en las películas coextruidas, afectó directamente las
propiedades de opacidad y traslucidez de la bolsa; a pesar de que no fue una
variable calculada, de modo experimental se evidencio el cambio de apariencia
de la película, a mayor porcentaje de Nylon menos traslucida se hacia la
misma.
72
RECOMENDACIONES
Para mejorar la apariencia del empaque en cuanto a su traslucidez, se
recomienda instalar en la maquina coextrusora un sistema de refrigeración
distinto al de los anillos de enfriamiento, como por ejemplo un IBC (Internal
bubble cooling), que no solo mejorara apariencia de las películas, sino que
además provocara que la productividad sea cada vez mayor, mejorando las
características mecánicas de la película debido al choque térmico que genera.
Es necesario que la resina adhesiva referencia Admer AT2406A, sea
remplazada por una resina adhesiva que proporcione una mayor adherencia
entre las tres capas coextruidas que formaron la estructura del empaque
desarrollado, con el fin de que no incida en las propiedades mecánicas y en el
comportamiento final de la bolsa.
73
ANEXOS
Anexo 1
FICHA TÉCNICA DE COEXTRUSIÓN FOR-ASC-023
CÓD. SISTEMA
CLIENTE MUESTRAS REFERENCIA EMPAQUE AL VACIO
SÍMBOLO USO DEL EMPAQUE RELACIÓN SOPLADO MOLDE (mm)
RENDIMIENTO(kg/h)
VACIO 2 200 70,0
MEDIDAS
MATERIAL ANCHO EXTRUSIÓN
(mm) FUELLE LATERAL
(cm) SOLAPA
(cm)
CAL.(mils)/GRAM.(g/m2)
ÁNGULO DESLIZ.
(º)
TRATAMIENTO
AMPERAJE TRATADOR
(A)
TENSIÓN SUPERFICIAL
(DINAS)
No. CARAS
TRATADO 1½ CARAS
ÁREA TRATADA (cm)
DISTANCIA PLATINA AL BORDE DEL MATERIAL (cm)
IZQUIERDA DERECHA
CARACTERÍSTICAS DEL PEDIDO FORMA PESO MILLAR
(kg) TRANSPARENTE PIGMENTADO GRAFILADO TUBULAR SEMITUBULAR LÁMINA
CARACTERÍSTICAS DE MÁQUINA
MEZCLA 1 OT MEZCLA 2 OT MEZCLA 3 OT
Te
mp
era
tura
(ºC
)
EXT. 1
EXT. 3
EXT. 5
CABEZAL
Te
mp
era
tura
(ºC
)
EXT. 1
EXT. 3
EXT. 5
CABEZAL
Te
mp
era
tura
(ºC
)
EXT. 1
EXT. 3
EXT. 5
CABEZAL
RPM RPM RPM
Presión Presión Presión Temapera
tura
Temaperatura
Temapera
tura
Parámetro
Bobinador # 1
Bobinador # 2
OT TURBI
NA
TIRO OSCILAN
TE
TIRO FIJO
TIRO INTERMEDIO ALTUR
A CUELL
O Manual
Autom.
Manual
Autom.
Tensión Velocidad
Tensión
Velocidad
Torque
74
MEZCLAS
CAPAS OT OT OT
REFERENCIA MP %
MP % CAPA
REFERENCIA MP
% MP % CAPA
REFERENCIA MP
% MP % CAPA
1
EXTERNA
3
CENTRO
5
INTERNA
OBSERVACIONES/CAMBIOS
ELABORADO POR: REVISADO Y APROBADO POR: FECHA:
NOMBRE: NOMBRE
:
75
Anexo 2
FICHA TÉCNICA DE SELLADO
FOR-ASC-027
CÓD. SISTEMA
CLIENTE REFERENCIA
SÍMBOLO MÁQUINA USO DEL EMPAQUE TIPO DE
MATERIAL
PESO MILLAR
(kg)
TIPO DE SELLE LATERA
L FONDO PLANO FLOWPACK DOYPACK ZIPPER
GUILLOTINA
OTRO
DIMENSIONES
ANCHO (mm)
LARGO (mm)
FUELLE SOLAPA
LATERALES
(mm)
FONDO (mm)
BOCA (mm)
INTERN
A (mm)
EXTERNA (mm) MARBET
TE (mm)
SENCILLA SELLADA
PERFORACIONES TROQUEL PRECORTE CIRCULAR EN CRUZ MEDIA LUNA BANANA CAMISETA DISTANCIA AL
FONDO O BOCA DE LA BOLSA
(mm) CTDA
D DIMENSIÓN (mm)
CTDAD
DIMENSIÓN (mm)
CTDAD
DIMENSIÓN (mm) DIMENSIÓN (mm) DIMENSIÓN (mm)
PARÁMETROS DE CUADRE
GOLPES POR MINUTO
SELLE LATERAL SELLE DE
FONDO SELLES PLANOS
Tº CABEZAL (ºC) Tº CABEZAL (ºC) Tº CABEZAL
SUPERIOR (ºC) Tº CABEZAL
INFERIOR (ºC)
SELLE ZIPPER SELLE FLOWPACK SELLE DOYPACK
Tº CABEZAL LATERAL (ºC)
Tº MORDAZA ZIPPER (ºC)
Tº CABEZAL LONGITUDINA
L (ºC)
Tº CABEZAL (ºC) Tº CABEZAL SUPERIOR (ºC)
Tº CABEZAL INFERIOR (ºC)
SUPERIOR INFERIOR
EMBALAJE
BOLSAS PLÁSTICAS BULTOS CAJAS DE CARTÓN
CAJAS PLÁSTICAS
PAQUETES DE: BOLSAS DE: PAQUETE BULTOS PAQUET CAJAS PAQUETES CAJAS DE:
76
S DE: DE: ES DE: DE: DE:
PLANO DE LA BOLSA
OBSERVACIONES/CAMBIOS
ELABORADO POR: REVISADO Y APROBADO
POR: FECHA:
NOMBRE: NOMBR
E:
FIRMA: FIRMA:
V. 4.0, 23-08-2008
77
Anexo 3
78
Anexo 4
79
Anexo 5
80
Anexo 6
81
Bibliografía
[1] Envapack. Revista Online del envase, empaque y embalaje. Artículo
“Empaque al Vacio”. Enero 2010.
[2] Textos Científicos. Revista Online. Nylon características, usos y
aplicaciones. Ultima publicación. Enero 2012
[3] http://www.eis.uva.es. Articulo Nylon 6.6. Edición 19. 2011
[4] Articulo “Características y aplicaciones del Nylon 6.6 para
formación de películas extruidas”. Empresa Extrupelsa. Zaragoza,
España. 2012.
[5] http://www.petrolene.com.ar/nylon.htm. Empresa productora de pelets
de Nylon. Revista Online. Edición Especial. Argentina. 2008
[6] Empresa Resopal S.A. Productos y servicios técnicos. Características
de sus productos. Nylon. 2010.
[7] ANAIP, Confederación Española de Empresarios de Plásticos y CEP,
Centro Español de Plásticos, ed (1991). Los plásticos: materiales de nuestro
tiempo. (1ª edición). Barcelona, España. pp. 34-53.
[8] “La Coextrusión. Una herramienta para lograr diferenciación en el
mercado” Latinoamérica PE news/2. Felipe Martinez e Isabel Arroyo.
DOW.2012.
[9] Comparando Películas de Empaque. Consideraciones al elegir OPET,
OPA y BOPP. Por PhD. Steve Sargeant. Toray Plastic. 2012.
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Plástico. México Pag. 41-42.
[11] Harmer, E.D “Ensaye e Inspección de los materiales en Ingeniería”. Mc
GrawHill. Pag 46.
[12] Smith F. W “Fundamentos para la ciencia e ingeniería de materiales”
3ra edición. Mc Graw Hill Interamericana, España 2008. Pag 327-328.
[13] http://www.textoscientificos.com/polimeros/polietilenos/propiedades
[14] http://www.textoscientificos.com/polimeros/polietilenos/usos
82
[15] Seymour, B.R. Carraher Jr. C. E “Introducción a la química de los
polímeros” Ed. Reverte. Pag 122-124.
[16] Enciclopedia Virtual del Plástico 2000 Tomo 1. Centro Empresarial del
Plástico. México Pag. 323 y 325.
[17] Kirk Cantor “Blown Film Extrusion”. Hanser Publishers, Munich •
Hanser Gardner Publications, Cincinnati. January 2006
[18] Revista Tecnología Industrial. “Materiales de uso plástico”. Edición
8va, México. 2010.
[19] Textos científicos.com. Sección plásticos. Obtención del Polietileno.
Octubre 2005.