Polietileno de alta densidad

clase de polietileno

El polietileno de alta densidad (HDPE, PEHD o PEAD) es un polímero termoplástico producido a partir del monómero etileno. A veces se le llama "alcateno" o "polietileno" cuando se usa para tuberías de HDPE.[1][2]​ Con una alta relación resistencia-densidad, el HDPE se utiliza en la producción de botellas de plástico, tuberías resistentes a la corrosión, geomembranas y madera plástica. El HDPE se recicla comúnmente y tiene el número "2" como código de identificación de la resina. A diferencia del LDPE, que es más flexible por la presencia de ramificaciones de hasta cuatro carbonos, el HDPE es más rígido por no tener cadenas laterales.[3]

HDPE tiene código de identificación de resina SPI 2

En 2007, el mercado mundial de HDPE alcanzó un volumen de más de 30 millones de toneladas.[4]

Propiedades

editar
Propiedades termofísicas del polietileno de alta densidad (HDPE)[5]
Densidad 940 kg/m 3
Punto de fusión 130.8 °C
Temperatura de cristalización 111.9 °C
Calor latente de fusión 178,6 kJ/kg.
Conductividad térmica 0,44 W/m. °C a °C.
Capacidad calorífica específica 1330 a 2400 J/kg-K
Calor específico (sólido) 1,9 kJ/kg °C
Cristalinidad 60%

El HDPE es conocido por su alta relación resistencia-densidad. La densidad del HDPE oscila entre 930 y 970 kg/m3.[6]​ El método estándar para probar la densidad plástica es la ISO 1183 parte 2 (columnas de gradiente), alternativamente la ISO 1183 parte 1 (analizador de densidad MVS2PRO).[7]​ Aunque la densidad del HDPE es solo marginalmente más alta que la del polietileno de baja densidad, el HDPE tiene poca ramificación, lo que le otorga fuerzas intermoleculares y resistencia a la tracción más fuertes (38 MPa frente a 21 MPa) que el LDPE.[8]​ La diferencia de fuerza supera la diferencia de densidad, dando al HDPE una fuerza específica más alta.[9]​ También es más duro y opaco y puede soportar temperaturas algo más altas (120 °C/248 °F por períodos cortos).

Es resistente a muchos solventes, por lo que no se puede pegar mediante químicos, las uniones de las tuberías deben realizarse mediante soldadura por termofusión.[10]

Las propiedades físicas del HDPE pueden variar según el proceso de moldeo que se utilice, un factor determinante son los métodos de prueba estandarizados internacionales empleados para identificar estas propiedades para un proceso específico. Por ejemplo, en el moldeo rotacional, para identificar la resistencia al agrietamiento por estrés ambiental de una muestra, se utiliza la prueba de carga de tracción constante con muescas (NCTL, del inglés notched constant tensile load test).[11]

Debido a estas propiedades, las tuberías construidas con HDPE son ideales para agua potable[12]​ y aguas residuales.[13]

Aplicaciones

editar

El HDPE tiene una amplia variedad de aplicaciones compartidas con otros polímeros, la elección de utilizar HDPE suele ser económica:

 
Hoja de HDPE que ha sido soldada por extrusión

El HDPE también se usa para revestimientos de celdas en los vertederos sanitarios del subtítulo D de los Estados Unidos, en los que grandes láminas de HDPE se sueldan por extrusión o por cuña para formar una barrera homogénea resistente a productos químicos, con la intención de evitar la contaminación del suelo y las aguas subterráneas por líquidos lixiviados de los desechos sólidos.

El comercio de pirotecnia prefiere el HDPE para morteros sobre los tubos de acero o PVC, ya que es más duradero y seguro: el HDPE tiende a rasgarse o rasgarse en caso de mal funcionamiento en lugar de romperse y convertirse en metralla como los otros materiales.

Las botellas de leche, jarras y otros productos huecos fabricados mediante moldeo por soplado son el área de aplicación más importante para el HDPE.

En varias naciones emergentes altamente pobladas, la expansión de la infraestructura incluye el despliegue de tuberías y aislamiento de cables hechos de HDPE.[4]​ El material se ha beneficiado de las discusiones sobre los posibles problemas ambientales y de salud causados por el bisfenol A (BPA) asociado al PVC y al policarbonato, así como sus ventajas sobre el vidrio, el metal y el cartón.

Procesamiento

editar

Se trata de un plástico barato que puede moldearse, extruirse o soplarse:[3]

  • Extrusión: películas, cables, hilos, tuberías
  • Moldeo por inyección: elementos en tres dimensiones con formas complejas
  • Inyección y soplado: botellas
  • Extrusión y soplado: bolsas o tubos de calibre delgado
  • Roto moldeo: formas de grandes dimensiones

Producción

editar

El proceso de HDPE consiste en[20]​:

  • Polimerización: los monómeros de etileno se polimerizan en disolvente junto con catalizador, hidrógeno y un comonómero. El calor de polimerización se enfría a través de un intercambiador de calor de circulación externa. El polietileno de alta densidad, a diferencia del polipropileno, no puede soportar las condiciones de autoclave normalmente requeridas. La falta de ramificación se asegura mediante una elección adecuada del catalizador (por ejemplo, catalizadores Ziegler-Natta) y las condiciones de reacción.[3]
  • Separación y secado: la suspensión pasa a una centrífuga donde se separa el polvo húmedo. El solvente separado se regresa al reactor, mientras que los polvos húmedos se transfieren a un secador donde los solventes se evaporan con nitrógeno y vapor vivo. Los solventes son recuperados mediante un depurador
  • Extrusión: los polvos ya secos se transfieren a un extrusor donde se funden y granulan.
  • Almacenamiento y Envasado: los gránulos son transferidos al silo de pellets son enfriados por aire y homogeneizados.

Véase también

editar

Referencias

editar
  1. Ltd, BRANZ (17 de marzo de 2023). Suitable pipes that must not contaminate water (en en-NZ). Consultado el 17 de marzo de 2023. 
  2. «Polietileno de alta y baja densidad - Usos y aplicaciones». REPSOL. Consultado el 17 de marzo de 2023. 
  3. a b c «Clase de estructura náutica, HDPE». 
  4. a b «Market Study: Polyethylene HDPE». Ceresana Research. 
  5. Araújo, J. R.; Waldman, W. R.; De Paoli, M. A. (1 de octubre de 2008). «Thermal properties of high density polyethylene composites with natural fibres: Coupling agent effect». Polymer Degradation and Stability (en inglés) 93 (10): 1770-1775. ISSN 0141-3910. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2008.07.021. 
  6. Typical Properties of Polyethylene (PE). Ides.com. Retrieved on 2011-12-30.
  7. «PLASTIC DENSITY IN 2 MINUTES». www.plastic-density.com. Consultado el 18 de junio de 2021. 
  8. Askeland, Donald R. (2016). The science and engineering of materials. Wendelin J. Wright (7 edición). Boston, MA. p. 594. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750. 
  9. Compare Materials: HDPE and LDPE. Makeitfrom.com. Retrieved on 2011-12-30.
  10. Vargas, Claudia (12 de septiembre de 2022). «¿Cuáles son las características del polietileno de alta densidad?». Blog especializado en la gestión sostenible del agua. Consultado el 18 de marzo de 2023. 
  11. www.rotomolding.org. Retrieved 2016-4-20.
  12. a b c «Acu-Water | HDPE Blueline Water Pipe». Acu-Tech Piping Systems. 
  13. a b «Acu-Sewer Pressure Pipe for Sewer Mains». Acu-Tech Piping Systems. 
  14. «Puck Board (HDPE Sheets)». Professional Plastics. Consultado el 24 de diciembre de 2018. 
  15. AstroRad. European Space Agency. 25 January 2019.
  16. Gaza, Razvan (14 de julio de 2018). «International Science Aboard Orion EM-1: The Matroshka AstroRad Radiation Experiment (MARE) Payload». nasa.gov. Consultado el 27 de agosto de 2019. 
  17. «Acu-Gas Yellow High Pressure HDPE Pipe». Acu-Tech Piping Systems. 
  18. Dermnet.org.nz Archivado el 12 de abril de 2013 en Wayback Machine.. Dermnet.org.nz (2011-07-01). Retrieved on 2011-12-30.
  19. «Acu-Comms White Communications Conduit». Acu-Tech Piping Systems. 
  20. «Manufacturing process of LDPE-LLPDE-HDPE». VALCO GROUP (en inglés estadounidense). Consultado el 18 de marzo de 2023.