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Polietileno de baja densidad (LDPE): resumen


Tabla de contenido:

    1. Polietileno de baja densidad (LDPE) vs polietileno de alta densidad (HDPE) vs polietileno (PE)
    2. La cristalinidad del LDPE
    3. El punto de fusión del Polietileno de baja densidad
    4. La estabilidad térmica del LDPE
    5. La temperatura de transición vítrea del Polietileno de baja densidad
    6. Diferentes tipos de LDPE

Polietileno de baja densidad (LDPE) frente a polietileno de alta densidad (HDPE) frente a polietileno (PE)

Polietileno de Baja Densidad, LDPE, es un polímero termoplástico fabricado a partir del monómero etileno. Es un plástico altamente ramificado, lo que le confiere una baja densidad, así como una menor dureza, rigidez y punto de fusión.

El LDPE fue producido por primera vez en 1933 por el Dr. John C. Swallow y M.W. Perrin de Imperial Chemical Industries (ICI) utilizando un proceso de polimerización radical libre de alta presión. Esta producción requiere calor y presión y se lleva a cabo en autoclaves o reactores tubulares en grandes cantidades.

A pesar de la competencia de polímeros más modernos, el LDPE sigue siendo un plástico importante. Se utiliza en diversas aplicaciones, incluyendo envases de plástico, tuberías, artículos para el hogar, carcasas de baterías, piezas de automóviles, componentes eléctricos, películas, envases, aislamientos y dispositivos médicos.

El LDPE es popular debido a su flexibilidad, baja cristalinidad, resistencia a la humedad y resistencia a la corrosión. Es un polímero transparente, inodoro y 100 % reciclable que se utiliza en productos como bolsas de alimentos y basura, películas, envases, bandejas, anillos para paquetes de seis latas de bebida, tuberías, prótesis, botellas de lavado, cubiteras y piezas moldeadas por extrusión.

Bajo
Densidad

Alta
Flexibilidad

Baja dureza
y rigidez

Buena resistencia
a la corrosión

Características LDPE HDPE Polietileno
Densidad:  Bajo (0,910–0,940 g/cm3) Alta (0,941–0,965 g/cm3) 0.915–0.96 g/cm3
Estructura: Conectado Lineal Ramificado/lineal/cruzado
Transparencia: Transparencia Opaq Transparencia/Opaq
Dureza: Bajo Alta De bajo a alto (según el tipo de polietileno)
Flexibilidad: Alta Bajo De alto a bajo (según el tipo de polietileno)
Temperatura de fusión: Bajo (empieza a fundirse a 105°C) Alta (empieza a fundirse a 125°C) Variable (según el tipo de polietileno)
Aplicaciones: Películas, envases, recipientes Tubos, botellas, recipientes, tapones Varios, según la estructura

La cristalinidad del LDPE

Polyéthylène de Basse Densité, LDPE, es un polímero altamente ramificado con baja cristalinidad. Su alta ramificación le otorga una baja densidad, así como una menor dureza, rigidez y punto de fusión en comparación con otras formas de polietileno.

Debido a su baja cristalinidad, el LDPE es un polímero amorfo, lo que significa que no tiene una estructura cristalina regular. En su lugar, está compuesto por una disposición irregular de cadenas poliméricas, lo que resulta en una estructura amorfa y no cristalina.

Esta baja cristalinidad le confiere al LDPE su flexibilidad y resistencia características, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como películas, envases y contenedores. La cristalinidad del LDPE se puede medir utilizando un Calorímetro Diferencial de Barrido (DSC), que mide la cantidad de calor que un material absorbe o libera durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite determinar los puntos de fusión y ablandamiento, así como estudiar las transiciones de fase.

Dado que el LDPE tiene una baja cristalinidad, se derrite a temperaturas más bajas en comparación con polímeros altamente cristalinos, lo que lo hace adecuado para procesos como la inyección de moldes y otras técnicas de procesamiento.

El punto de fusión del polietileno de baja densidad

El punto de fusión del LDPE generalmente se encuentra entre 105 y 115°C, lo que le confiere una baja densidad y una gran flexibilidad. La temperatura de fusión del LDPE se puede medir utilizando un Calorímetro Diferencial de Barrido, que mide la cantidad de calor que un material absorbe o libera durante un aumento controlado de la temperatura, lo que permite la determinación de los puntos de fusión y ablandamiento.

El LDPE es un material muy flexible con propiedades de fluencia únicas, lo que lo hace especialmente adecuado para aplicaciones como bolsas de compras y otros filmes de plástico. Un ejemplo destacado es la fabricación de películas retráctiles.

Durante la fabricación de estas películas, el LDPE generalmente se calienta a temperaturas cercanas a su punto de fusión, a menudo alrededor de 110 °C. En este estado, el material se vuelve elástico y fácilmente maleable. Una vez que la película se forma según sea necesario, se enfría rápidamente para fijar su estructura.

Cuando la película retráctil de LDPE se expone a una fuente de calor, como una pistola térmica, comienza a contraerse a temperaturas entre aproximadamente 90 °C y 110 °C. Este proceso de retracción crea un envoltorio protector ajustado alrededor de los productos.

La estabilidad térmica del LDPE

El LDPE es térmicamente estable en el rango de temperatura de -50 a 85°C y, en ausencia de oxígeno, puede resistir temperaturas de hasta 290°C sin sufrir descomposición térmica. Por encima de 350°C, forma principalmente productos gaseosos que contienen buteno en lugar de etileno. En presencia de oxígeno, el LDPE es menos estable. La estabilidad térmica del LDPE se puede medir utilizando un STA PT 1000 o un Chip-DSC, que pueden analizar las propiedades térmicas de los materiales, incluido su comportamiento de descomposición.

La estabilidad térmica del LDPE permite su uso en aplicaciones cotidianas, como la producción de película de plástico para el envasado de alimentos, ya que puede resistir un amplio rango de temperaturas sin descomponerse. Los films adhesivos de LDPE protegen eficazmente los alimentos del aire y la humedad, prolongando su vida útil.

Gracias a las propiedades térmicas del LDPE, este film se puede utilizar de manera segura en microondas sin fundirse ni descomponerse, siempre que no se exponga a temperaturas extremas. Además, se adhiere fácilmente a sí mismo y a otros materiales, formando una barrera eficaz contra influencias externas y preservando el sabor de los alimentos.

La temperatura de transición vítrea del polietileno de baja densidad

La temperatura de transición vítrea (Tg) del LDPE es de aproximadamente -100 grados Celsius. Por debajo de esta temperatura, el LDPE se encuentra en un estado duro y rígido.

Por encima de la Tg, el LDPE se vuelve blando y elástico. La temperatura de transición vítrea es un parámetro importante que influye en las propiedades mecánicas y la transformabilidad del LDPE.

La Tg se puede medir con diferentes métodos, incluyendo el análisis termomecánico (TMA) y la calorimetría diferencial de barrido (DSC).

Con un DIL L75 o una TMA, se pueden medir propiedades mecánicas como la resistencia y la maleabilidad del material. La Tg es un parámetro importante que determina la transformabilidad y las aplicaciones del LDPE.

Diferentes tipos de LDPE

Diferentes tipos de LDPE, que resultan de variaciones en el peso molecular y la ramificación, dan lugar a productos con diferentes propiedades físicas y aplicaciones.

Aquí tienes algunos ejemplos concretos de productos de LDPE y una explicación de sus propiedades específicas:

  • Bolsas de compras: Las bolsas de compras de LDPE son omnipresentes en supermercados y tiendas. Ofrecen un buen equilibrio entre resistencia y flexibilidad, lo que les permite transportar de manera segura una variedad de artículos. Su flexibilidad, debido a la baja densidad y temperatura de transición vítrea del LDPE, facilita su plegado y almacenamiento. Además, suelen ser resistentes a desgarros, gracias a la resistencia a la tracción del LDPE utilizado.

  • Juguetes: Muchos juguetes para niños, especialmente los que requieren cierta flexibilidad, como los juguetes de baño o las pelotas, están fabricados con LDPE. La resistencia química del LDPE garantiza que estos juguetes no se dañen fácilmente por el contacto con el agua o la saliva. Además, se benefician de la suavidad y flexibilidad del LDPE, lo que reduce el riesgo de lesiones.
  • Sobres de cables: El LDPE se utiliza a menudo para el aislamiento de cables eléctricos, principalmente debido a sus propiedades de aislamiento eléctrico. El sobre de LDPE protege los conductores internos contra daños físicos y previene cortocircuitos. Dado que el LDPE también es flexible, los cables se pueden doblar e instalar fácilmente sin que el material se rompa o deforme.

  • Revestimientos de LDPE: Utilizados en cartones de leche recubiertos de papel y vasos para bebidas calientes y frías.
  • Botellas de LDPE: Utilizadas para algunas botellas flexibles (miel, mostaza), envases de alimentos y tapas de envases.