INFORMACION SOBRE POLIPROPILENO Y GENERALIDADES

INFORMACION SOBRE POLIPROPILENO Y GENERALIDADES
INDICE
1.Qué es el Polipropileno………………………………………..…………...……….…pg. 2
2. Qué es la Cristalinidad ….…………………………………………………..………..pg. 2
3. Qué es la Temperatura de fusión..……………………………….……………………pg. 4
4. Qué es la Temperatura de Transición Vítrea (Tg)…………………………………….pg. 4
5. Qué es un Homopolímero…………………………………………………………….pg. 4
6. En qué aplicaciones se utilizan los Homopolímeros…………………..…………..….pg. 4
7. Qué es un Copolímero Random ………………………………………..……….……pg. 4
8. En qué aplicaciones se utilizan los Copolímeros Random….…………...………...….pg. 4
9. Qué es un Copolímero de Impacto ……………………………………………….…..pg. 4
10. En qué aplicaciones se utilizan los Copolímeros de Impacto………………....…….pg. 5
11. Qué es el melt flor (MF)……………………………………………………….…….pg. 5
12. Qué es la contracción en un polímero…………………………………………...…..pg. 5
13. Qué melt flow o índice de fluidez debo emplear para mi proceso………………......pg. 5
1. Qué es el Polipropileno:
Es un polímero termoplástico formado de enlaces simples carbono-carbono y carbonohidrógeno, perteneciente a la familia de las poliolefinas. El polipropileno tiene una
densidad 0,90 gr/cc y su estructura molecular consiste de un grupo metilo (CH3) unido a un
grupo vinilo (CH2) - (molécula de propileno ó propeno). Por medio del arreglo molecular
del grupo metilo se logran obtener diferentes configuraciones estereoquímicas (isotáctico,
sindiotáctico y atáctico). El ordenamiento uniforme del grupo metilo estereoquímicamente
genera la configuración isotáctica (la más usada en el polipropileno).
2. Qué es la Cristalinidad:
En resinas termoplásticas semicristalinas, como el Polipropileno (PP), las moléculas son
capaces de ordenarse espacialmente minimizando la energía libre del sistema mediante
estructuras cristalinas. Estas estructuras se forman por flexiones de cadenas y se pueden
ordenar en diversos niveles, de esta forma:
Como un primer nivel se muestran las cadenas del polímero que mantienen un orden con
las adyacentes definiendo estructuras cristalinas caracterizadas por la organización de los
átomos de la celda unitaria. Como segundo nivel, las flexiones de las cadenas definen las
"lamelas". Para el siguiente nivel, estas lamelas se encuentran formando parte de
estructuras microscópicas conocidas como "esferulitas". El crecimiento radial de estas
lamelas forma las esferulitas, constituyendo la principal morfología en la que cristalizan
esta clase de resinas poliméricas y concentrando así la fase cristalina del polímero.
La forma en que crecen estos cristales se efectúa principalmente por el aumento en la
longitud de las lamelas, tal como se puede ver en la siguiente foto (vista con transmisión
óptica de luz polarizada) de una esferulita formada:
Se considera que las lamelas dentro de la esferulita están envueltas por una matriz de fase
amorfa, denominada espacio interlamelar, en el que se encuentran sin orden las cadenas que
no se han incorporado a la fase cristalina.
Los materiales que cristalizan de una manera más uniforme, con tamaño de cristales más
homogéneo y controlado, donde la fase amorfa tiene una alta participación en la estructura
final, son características que conciben un producto final idóneo para promover una alta
transparencia. Pero la transparencia no solo es dependiente de estos lineamientos, también
es dependiente del tipo de acabados o accesorios en donde se procesa el material, ya sea
molde de inyección, molde de soplado, calandras de extrusión, boquillas de soplado, por
nombrar algunos.
En algunos casos, las cadenas de un mismo polímero pueden adoptar conformaciones
diferentes, originando distintas formas de empaquetamiento cristalino; el producir un
empaquetamiento u otro, depende de varios factores, como pueden ser la presencia de
aditivos específicos (agentes nucleantes o clarificantes), la propia historia térmica del
material o las condiciones de transformación (presión, temperaturas de procesamiento,
velocidad de enfriamiento, grado de cizalla, orientación del material).
3. Qué es la Temperatura de fusión:
Temperatura en la cual los cristales empiezan a fundirse y donde existe un movimiento total
de las moléculas del polímero. Esta temperatura se encuentra para los Homopolímeros
alrededor de 164ºC (alta Cristalinidad), de 145°C a 155ºC para los Copolímeros Random y
de 150ºC para los Copolímeros de impacto . Es relevante conocer esta temperatura ya que
manifiestan al procesador temperaturas base para el procesamiento.
4. Qué es la Temperatura de Transición Vítrea (Tg):
Temperatura en la cual existe el primer movimiento molecular y marca el paso del polimero
de zona vítrea a la zona seudoplastica. Para el polipropileno varía desde -30°C a 0°C,
dependiendo de la familia empleada y ayuda a determinar la temperatura mínima en la cual
una aplicación puede trabajar antes de presentar características frágiles en una pieza dada.
5. Qué es un Homopolímero:
Es un polipropileno cuya estructura molecular esta hecha de solo propileno; es una resina
altamente cristalina, con alta temperatura de fusión (164 °C), con Tg de aprox. 0°C. El
homopolímero posee buenas propiedades dieléctricas, su resistencia a la tensión es
excelente en combinación con la elongación (permitiendo ser biorentado de manera
relativamente sencilla), presenta apariencia translúcida, excelente resistencia a altas
temperaturas y buena resistencia a diversos productos químicos.
6. En qué aplicaciones se utilizan los Homopolímeros:
Los homopolímeros son empleados ampliamente para extrusión de lámina, envases
soplados, tubería, TWQ, BOPP, fibra, multifilamentos e inyección de alta rigidez, entre
otros. No es recomendado para uso a temperaturas inferiores a 0°C, en cambio es
recomendado para aplicaciones de llenado en caliente.
7. Qué es un Copolímero Random:
Es un polipropileno cuya estructura molecular esta constituida de Propileno y Etileno
(menos del 10%). El etileno le imparte alta transparencia, resistencia al impacto, baja
cristalinidad, baja temperatura de fusión (145°C - 155 °C) y alta flexibilidad.
Tiene temperaturas de sello bajas, presenta también una temperatura más baja de
deformación térmica que los homopolímeros y a -10°C su resistencia mecánica disminuye.
8. En qué aplicaciones se utilizan los Copolímeros Random:
Empaques de mejor transparencia, y que requieran buena resistencia al impacto; son
recomendados para procesos especialmente de extrusión soplo, inyección, inyecto soplado,
inyecto estirado soplado, aplicaciones
como película monorientada, entre otros.
9. Qué es un Copolímero de Impacto:
Es un polipropileno que en su estructura molecular esta constituido por una parte de
homopolímero y otra de un copolímero de etileno-propileno (fracción de caucho). Es una
mezcla íntima de un caucho de etilenopropileno y un homopolímero de propileno, el cual
genera un balance entre rigidez y resistencia al impacto altos, presentando mejor resistencia
a bajas temperaturas.
10. En qué aplicaciones se utilizan los Copolímeros de Impacto:
Empaques sin requisitos de transparencia, con excelente resistencia al impacto,
recomendado para toda clase de volúmenes (hasta 20 lt), es especial para artículos
inyectados tales como cuñetes para pinturas, bases para sillas de oficina, baterías, baldes,
tapas (compression molding), tubería, películas retortables, entre otras.
11. Qué es el melt flow (MF):
Es una forma indirecta para medir el peso molecular, mide el peso en gramos de resina que
pasa por un orificio normalizado bajo un peso y temperatura determinada durante 10
minutos. Para el polipropileno el peso es de 2.16 kg y la temperatura de 230ºC. Los valores
bajos de melt flow indican altos pesos moleculares y resinas más viscosas. Se conoce como
MFR y es usada por convención para el polipropileno.
12. Qué es la contracción en un polímero:
La contracción al moldeo es el porcentaje de encogimiento que se espera de una pieza
plástica, una vez ésta se ha solidificado en el molde y enfriado a temperatura ambiente.
Para un material dado, el encogimiento puede variar dependiendo del diseño del molde, las
características de la resina, el espesor de la pared de la pieza, la dirección del flujo y las
condiciones de moldeo. En general los polímeros amorfos presentan menor contracción
que los semicristalinos. La mayoría del encogimiento (70-90%) ocurre en el molde, pero
esta puede continuar por 24-48 horas después de moldeada. El polipropileno tiene un rango
de encogimiento entre 1,5 y 2.5%.
13. Qué melt flow o índice de fluidez debo emplear para mi proceso:
Los polímeros son calentados o fundidos por efecto de dos medios, uno por las resistencias
que se encuentran a lo largo del cañón de la extrusora o de la inyectora y otro por medio del
esfuerzo de cizalladura que se genera entre el tornillo, el polímero y las paredes del cañón.
El esfuerzo de cizalladura o rata de corte es el medio principal para que el polímero funda.
Cada proceso debido a sus características de funcionamiento posee un rango de esfuerzo de
cizalladura y que por consideraciones reológicas esta asociado a un valor de viscosidad a
través de la ecuación que rige a este tipo de fluidos pseudo-plásticos como los polímeros
(ecuación de ley de potencias "Power law fluid" η= mγn-1) Carreau o Carreau Yatzuda. En
la siguiente tabla se encuentran los rangos de esfuerzo de cizalladura para cada proceso.