INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAL EXTRACTIVAS ADITIVOS DEGRADANTES DE POLIPROPILENO Y POLIETILENO EN PAÑALES DESECHABLE TESIS Que propone para obtener el titulo de INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL PRESENTA PROFESOR ORIENTADOR: ING. RUSSELL ECHEVARRIA PADRÓN México D.F. octubre 2007

2 Al INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Por su Benigno apoyó dándome bases para continuar mejorando en la vida y ser la casa me que cobijo con su educación. A la ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL Por compartir sus: Conocimientos, Esencia, Libertad, Sabiduría, Actitud; para ser un ingeniero de excelencia. A el ING. RUSSELL ECHAVARRA PADRÓN por confiar en este proyecto. Al ING. RAFAEL TORRES LÓPEZ Por ser un profesor de excelencia y Representar: Respeto Admiración Fuerza Actitud Esperanza Lealdad. Tolerancia Oportunidad Responsabilidad Racionalidad Entusiasmo Sabiduría. Por ser un pilar que sostiene la vida del estudiante con la vida laboral. A mis MAESTROS, por su paciencia para enseñarme y compartir sus conocimientos, con gratitud y respeto. BRITO BRITO OFELIA

3 A DIOS Por todas las cosa que me ha dado. A CELSA Y BENIGNO por ser padres ejemplares y haber sembrado la semilla del estudio y del éxito. A CLAUDIO, PABLO, IBO FELIPE, RICARDO; Por que cada uno de ellos me enseño con el ejemplo, y ser más que hermanos, amigos. A JUDITH, ELVIRA, ANTONIA; Por alentarme a continuar con este sueño, apoyándome incondicionalmente, porque este sueño es de todas mis hermanas. A JESSICA FERNANDA Y EDUARDO SALVADOR MATA BRITO, Por ser la inspiración, la fuerza y la razón por la cual vale la pena continuar mejorando. A EDUARDO SALVADOR MATA CASTREJÓN, Por ser una pareja comprensiva, paciente, y no dejarme caer en los momentos difíciles, por compartir una vida juntos, ser el amor de mi vida y apoyarme en la cristalización de este éxito. A la familia MATA CASTREJÓN por dejarme ser parte su familia, y tratarme como una hija más. GRACIAS A TODOS Gracias a la Vida por permitirme enfrentarme a ella.

4 ADITIVOS DEGRADANTES DE POLIPROPILENO Y POLIETILENO EN PAÑALES DESECHABLE INDICE RESUMEN i INTRODUCCIÓN iii CAPITULO I GENERALIDADES 5 I.1-Antecedentes históricos de la fabricación del pañal desechable 6 I.2.-Componentes de un pañal desechable 10 I.3.-Materia prima 13 I.4.-Descripción del proceso de fabricación de los pañales desechables. 34 I.5.-Impacto ecológico generado por los pañales desechables 39 CAPITULO II DEGRADACIÓN DE LOS POLÍMEROS 49 II.1.- Función de los aditivos 50 II.2.- Degradación de polímeros 53

5 CAPITULO III ADITIVOS DEGRADANTES 69 III.1.- Selección de los materiales a tratar 62 III.2.- Aditivos degradantes del polietileno (PE) y polipropileno (PP). 74 CAPITULO IV BIODEGRADACIÓN MICROBIANA DE LOS POLÍMEROS 84 IV.1.- Etapas de biodegradación 85 IV.2.- Ensayos basados en la medida de biomasa acumulada. 92 IV.3.- Seguimiento del consumo de polímero o de oxígeno durante la biodegradación 93 IV.4.- Seguimiento de productos de la reacción de biodegradación 94 IV.5.- Seguimientos de propiedades del polímero con la Biodegradación 95 CONCLUSIONES 97 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. 98

6 Resumen En el presente trabajo se estudian los diferentes tipos de materiales utilizados en la fabricación del pañal desechable, así como las diferentes alternativas en aditivos que pudieran ayudar a resolver el problema ocasionado por los materiales utilizados en la fabricación de los mismos; que son el polietileno y el polipropileno; ambos polímeros son utilizados principalmente en la elaboración de la cubierta del pañal, además de otras áreas como: barrera antiescurrimiento, cintas laterales, cinta frontal etc., representando así las funciones mas sobresalientes en la elaboración de este tipo de productos. El tiempo de degradación de los polímeros es amplio por lo cual la acumulación de este tipo de materiales en los vertederos se a convertido en un problema. Se desarrollan cuatro capítulos, en los cuales se referencian los temas de interés para llegar al objetivo, y definir las posibles alternativas en la degradación de los pañales desechables por medio del estudio teórico de degradantes poliméricos. En el capítulo I, se explica brevemente la elaboración de las materias primas, así como el éxito y su expansión en el mercado. En el capítulo II, se describe la fundamentación teórica en las que se destacan: la función de los aditivos, la degradación de los polímeros, y el impacto ecológico generado. En el capítulo III, se hace mención a los aditivos utilizados en la degradación del material así como, los aditivos seleccionados que cumplen con los requerimientos específicos del estudio. i

7 En el capítulo IV, comprende la degradación de los polímeros y los ensayos de biodegradación microbiana de materiales plásticos, con especial atención en las películas. Como primera conclusión tenemos que el aditivos Envirocare R, fabricado por Ciba Especialidades Químicas Ltda, seria el adecuado, debido a las características particulares de degradación de los polímeros deseados. ii

8 Introducción La acumulación de residuos sólidos es un problema que tiene la sociedad, en razón a la disminución de espacios libres para vertederos y fuertes presiones ecológicas. Dentro de estos desechos los plásticos tienen una importancia relevante como consecuencia de su baja densidad que los hace especialmente visibles. Las posibles vías de reutilización de los plásticos son variadas y de muy diferente naturaleza, abarcando desde su reciclado directo, incineración, con o sin recuperación energética hasta su trasformación en productos mas nobles, el denominado reciclado químico, tales como gas de síntesis, fracciones petrolíferas o, incluso, los propios monómeros de partida. La selección del procedimiento más adecuado para el reciclado de un determinado material no puede ser generalista, debido a que se deben contemplar aspectos diferentes como: su composición, legislación medioambiental, densidad de población, precio de materiales vírgenes, etc. En el caso de los pañales desechables, fueron creados para el benefició particular de la población infantil, aproximadamente en la década de los cuarenta. El primer pañal desechable para bebe, fue lanzado al mercado en Suecia, impulsado principalmente por la escasez de algodón que ocasiono la guerra, casi al mismo tiempo en Estados Unidos, la Sra. Marion Donovan, invento los Boaters (barcos), cubiertas exteriores que servían para proteger el pañal de la salida de líquidos. Utilizando el material de las cortinas de baño. Y para 1947, George M. Schroder, cuando trabajaba para Textiles Research Institute of the University of Chattanooga, fue contratado por la compañía Henry Frede Co. Para crear el primer pañal desechable en usar tela no tejidas. Los materiales utilizados en la fabricación de los pañales desechables ha cambiando con el tiempo, y iii

9 actualmente los, materiales mas utilizados, son polietileno, polipropileno, poliuretano, pulpa de celulosa entre otros. En el caso de los pañales desechables se tiene un problema realmente importante ya que durante su creación no fue considerada la degradación de los materiales utilizados. Por medio del presente trabajo se pretende conocer a fondo los diferentes tipos de materiales utilizados en la fabricación de los pañales desechables, así como las tecnologías que pudieran utilizarse para su degradación. Para llegar a concluir que es lo mejor a utilizar y proponer una solución más viable, que las que actualmente se están manejando, como son; las de la incineración, o simplemente depositarlos en los vertederos iv

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11 I.1.-Antecedentes históricos de la fabricación del pañal desechable El típico pañal usado en los años cuarenta era una tela rectangular gruesa hecha de algodón, la cual era doblada sin embargo, esto era inaceptable para los bebés de la revolución industrial y la nueva sociedad basada en el sueño americano. ( Richer Carlos 2006 ) Durante la Segunda Guerra Mundial en los países desarrollados, el requerimiento de las mujeres para actividades relacionadas con el trabajo de municiónes y artículos de guerra, ocasionó la necesidad de los servicios de lavado de pañales, de forma que las mamás pudieran recibir pañales frescos después de un intenso día fabricando aviones y tanques. Al mismo tiempo en Estados Unidos, un ama de casa de Westport llamada Marion Donovan (Fig. I.1), inventó las cubiertas exteriores que servían para proteger el pañal de la salida de los líquidos. Utilizando el material de las cortinas de baño, formó un recipiente en cuyo interior se podía colocar un pañal convencional de tela. Marion recibió cuatro patentes como resultado de sus diseños, entre otros, el uso de clips de plástico y metal, como reemplazo de los tradicionales y peligrosos seguros del pañal. En 1947, George M. Schroder, cuando trabajaba para la Textil Research Institute of the University of Chattanooga, fue contratado por la compañía Henry Frede & Co. para crear el primer pañal desechable en usar telas no tejidas. Fig. I.1 Diseño inicial El núcleo absorbente era hecho de algunas capas de papel tissue (de 15 a 25 capas), en el exterior se utilizaba una película plástica y las cintas no eran suministradas con el producto. La capacidad total de absorbencia de estos pañales 6

12 era estimada alrededor de 100 ml., así que éste proporcionaba un servicio muy limitado (sólo para usarse una vez). Su costo lo hacía poco conveniente para la población, ya que no tenía los medios para adquirirlo, además su distribución estaba limitada a pocos países. Se sabe que el pañal tenía fugas frecuentes que no llegaban a satisfacer adecuadamente las necesidades del consumidor, no existen datos confiables respecto al desempeño que tenían estos productos. Durante esta década, las toallas sanitarias femeninas, a diferencia del pañal desechable, tuvieron un incremento muy importante en el mercado. Fue hasta finales de esta década cuando Vic Mills, quien trabajara para Procter & Gamble, diera la pauta para lo que se llamaría Pampers, al mejorar el diseño a los pañales que usaba su nieto y formular su nuevo diseño, al menos conceptualmente, en El pañal Pampers de Procter and Gamble, fue introducido al mercado americano en la primavera de 1961 y fue un éxito moderado; su principal punto débil, fue la desventaja de que no tenía cintas adhesivas propias, esto provocaba una incomodidad para los consumidores, ya que requerían tener cintas a la mano cuando se cambiaba el pañal. En lugar de papel tisue, fue introducida una capa de fibras de celulosa, una década después de que las primeras toallas sanitarias la utilizaran. Con el uso de fibras de celulosa en lugar de papel, se mejoró el desempeño del pañal. ( González Báez 2006 ) Con la entrada al mercado de Kimberly Clark y Johnsosn & Johnson, en los setenta la competencia por el mercado mundial de pañales con Procter impulsó al mercado y bajaron los precios al consumidor. Al inicio de la década, Jonson & Johnson introdujo las primeras unidades con cintas adhesivas laterales de papel ya incorporadas. La demanda mundial excedió la capacidad de producción por muchos años. La penetración del mercado tuvo un incremento exponencial en los Estados Unidos, Europa y Japón. 7

13 Los cambios más importantes fueron: mejoría en el doblez, usando el concepto de doblado en Z ó también llamado prepoblado. El uso de los adhesivos de fusión en caliente en lugar de los adhesivos en frío, permitió reducir los tiempos de secado, resultando en una línea de pañales más rápida y continua. Se añadieron más opciones con respecto al tamaño y capacidad total de absorbencia para el mercado apareció el de uso nocturno. Pero no fue hasta 1980, que se empezaron a utilizar materiales elastoméricos mejorando el ajuste del pañal. Los elásticos fueron usados en las piernas y también en la cintura. La forma del también cambió para un mejor ajuste, de una vieja forma rectangular a una forma de reloj de arena más moderna. ( Richer Carlos 2006 ). El Súper absorbente fue introducido primero al pañal, siguiéndole en su uso a la toalla sanitaria, que lo había empezado a usar un año antes. Con el polímero súper absorbente, una nueva generación de pañales de alto desempeño fue posible. No solamente eran más delgados sino que también se mejoró su retención, lo cual ayudó a reducir los escurrimientos y los problemas de rozaduras. Pañales del segmento alto, con menos del 2% de escurrimiento llegaron a ser una realidad finalmente. El peso promedio de una pieza mediana era del 50% con respecto a los pesos usados en la década anterior, al tiempo que se mejoraba el desempeño. Esto fue justo lo que se necesitaba para demostrar las buenas intenciones de la industria en cuanto a su interés en la ecología, además, curiosamente, también lo fue en sentido económico, debido a la reducción del costo de empaque. Cada gramo de polímero súper absorbente es capaz de reducir en cuatro gramos el contenido de celulosa. En Japón, el concepto de respirabilidad fue lanzado exitosamente al mercado, encabezando de alguna manera las mejoras en el diseño del pañal desechable, independientemente de que en la realidad este concepto fuera de poco valor (un 8

14 pañal con 200 ml. de orina pierde menos del 1% de su peso después de 24 horas). El pañal entrenador también fue lanzado en Japón por primera vez y con éste se extendía su uso para bebés más grandes o niños de 3 a 4 años de edad En los años 90 s, muchas nuevas características se agregaron al pañal desechable: Telas no tejidas fueron utilizadas, con lo que se aumentó la resistencia. El plástico con acabado tipo tela reemplazó la película de polietileno en el sector alto del mercado. En muchos casos, este acabado dio la falsa creencia de que eran respirables, cuando en realidad dentro de la cubierta exterior de tela existía aún la misma película plástica tradicional. El súper absorbente usado fue mejorado significativamente, esto permitió reducir los problemas asociados al bloqueo de la gelatina, fenómeno con el cual se describía la imposibilidad de mover líquidos una vez que se saturaba el súper absorbente dejando partes del pañal totalmente secas ( González Báez 2006 ). Las barreras de la pierna fueron fabricadas de tela no tejida, ayudando a reducir aún más los escurrimientos en las piernas de los bebés, gracias a una mayor resistencia al paso de líquidos. Las cintas mecánicas fueron lanzadas al mercado, en forma de Velcro R u otros tipos de gancho y rizo. Las cintas elásticas mecánicas también se desarrollaron para mejorar su ajuste. Nuevos detalles como: protectores contra gérmenes, acondicionadores de la piel, indicadores de humedad, cintas frontales que brillan en la oscuridad, etc. son utilizados ante una necesidad cada vez mayor de distinguirse en un mercado mas maduro. 9

15 Al final de la década, la forma del núcleo absorbente está cambiando de una típica T a una rectangular, similar a la forma utilizada en décadas anteriores. I.2.-Componentes de un pañal desechable Es un producto absorbente y desechable que se fábrica con celulosa fluff es una hoja de fibras de menor densidad que la celulosa normal y que por sus características permite ser desfibrada en seco, en equipos llamados molinos de martillos ( Empresas CMPC 2006 ). La piel del bebé contacta una malla fina que permite el paso de los líquidos corporales (orina, evacuaciones) hacia la parte interna. Estos líquidos se unen con sustancias súper-absorbentes contenidas en su interior. Dicha unión produce una reacción que resulta en la formación de un gel, macro-molécula que no logra traspasar la fina malla, evitando así la humedad en la piel del niño y los derrames alrededor del pañal. El pañal desechable consta de los siguientes elementos: Hoja de polietileno impermeable que retiene los líquidos. Núcleo absorbente constituido por celulosa desfibrada y polímero súper absorbente (gel), y que está contenido por dos hojas de papel tissue. Cubierta porosa constituida por una hoja de papel sintético, o tela no tejida, que permite la infiltración de los líquidos hacia el núcleo absorbente. Elementos de fijación: cintas adhesivas y banda frontal. (Ver Fig. I.2) La mayoría de los pañales desechables utilizan los siguientes componentes ( González Báez mayo 2006 ). 10

16 Lámina de Polietileno: Es usada en la parte exterior y ayuda a evitar que los líquidos escurran hacia afuera. También puede presentar la apariencia de un acabado tipo tela, al agregársele, por medio de laminación, una capa de tela no tejida. Fig. I.2 Diseño de un pañal desechable El papel tissue es usado para el sistema de transporte; además, ayuda a mover los líquidos en su interior. Adhesivos termo fusibles: Son utilizados para pegar los diferentes componentes, tales como el pad (cuerpo absorbente) y los elásticos. Son fabricados a partir de una mezcla de hules y resinas. Tela no-tejida hidrofóbica: Es utilizada en la construcción de las barreras antiescurrimientos y no permite el paso del agua. Es fabricada de polipropileno mediante un proceso conocido como Spunbond-Meltblown- Spunbond. Tiene la apariencia de una tela. 11

17 Tela no tejida hidrofílica: Es la cubierta interior que está en contacto con la piel del bebé, permitiendo el paso de los líquidos hacia el interior del pañal. La diferencia entre esta tela y la anteriormente descrita, es el uso de un surfactante que se impregna durante el proceso; este aditivo baja la tensión superficial, permitiendo la entrada de los líquidos. Elásticos: Utilizados para mejorar el ajuste al cuerpo del menor, típicamente fabricado de cauchos naturales o sintéticos. Se utilizan en la cintura del bebé, el área de las piernas y en las barreras antiescurrimientos. Cintas laterales: Son utilizadas para colocar el pañal y ajustarlo al bebé. Las cintas son fabricadas a partir de polipropileno y adhesivos termo fusibles. También se pueden fabricar con acabado tipo tela, al laminar una capa de no tejidos. Cinta frontal: Es utilizada para permitir múltiples reaplicaciones de las cintas laterales, sin que exista la posibilidad de que se desgarre la película plástica. Es fabricada a partir del polipropileno en un proceso llamado BOPP y es colocada en el pañal mediante adhesivos termo fusibles. También puede usarse cinta fabricada en base a pequeños anillos que permite un cierre mecánico similar al Velcro M.R. Celulosa: Usada en la construcción del cuerpo absorbente. Le da integridad y capacidad de absorción. Se fabrica a partir de la pulpa de pino insigne y es material biodegradable. Los líquidos son absorbidos debido al fenómeno de capilaridad que existe entre las fibras, los espacios vacíos y el ángulo de tensión superficial con respecto al agua. Polímero súper absorbente: Se utiliza típicamente en forma granular (Fig. I.2.1) parecida a la arena de mar mezclada con la celulosa, y al entrar en contacto con los líquidos forma un gel que los retiene en el núcleo del pañal desechable. Estos polímeros permiten que los pañales sean más delgados sin sacrificar su absorbencia. 12

18 Fig. I.2.1 Polímero súper absorbente I.3.-Materia prima La materia prima para la elaboración es variada, considerándose los materiales utilizados y la forma de fabricación de los mismos. Polietileno: [ -CH 2 -CH 2 - ] n F.I.3.1. Parte basica de la estructura de la estructura del polietileno El polietileno (Herman F Mark) es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Convirtiéndose así en al plástico más popular del mundo. Material versátil, tiene una estructura muy simple, la más simple de todos los polímeros comerciales. El polietileno es un polímero vinílico, hecho a partir del monómero etileno. Una molécula del polietileno no es nada más que una cadena larga de átomos de carbono, con dos átomos de hidrógeno unidos a cada átomo de 13

19 carbono. Eso es lo que se muestra en la figura superior (Fig.I.3.1.) pero puede representarse más fácilmente como en la figura siguiente, (Fig. I.3.2) sólo con la cadena de átomos de carbono, de miles de átomos de longitud: Fig. I.3.2 Estructura del polietileno lineal En ocasiones algunos de los carbonos ( McMurry, John ), en lugar de tener hidrógenos unidos a ellos, tienen asociadas largas cadenas de polietileno. Esto se llama (Fig.I.3.3) polietileno ramificado, o de baja densidad, o LDPE. Molécula de polietileno lineal HDPE Molécula de polietileno ramificado LDPE Fig.I.3.3 Moléculas de ambos polímeros Cuando no hay ramificación (Fig. I.3.2), se llama polietileno lineal, o HDPE. El polietileno ramificado se hace por medio de una polimerización vinílica vía radicales libres a 2000 atms. El polietileno lineal se sintetiza por medio de un procedimiento llamado polimerización Ziegler-Natta. Polietileno de peso molecular 14

20 ultra-alto se fabrica empleando la polimerización catalizada por metalocenos ver tabla I.3.1. Tabla I.3.1. Tipos de polietileno Tipos de polietileno Acrónimo 1.- El polietileno en sus variantes PE a).- Baja densidad, el mas común b) Lineal de baja densidad de excelente resistencia mecánica. LDPE LLDPE c) Alta densidad muy usado en la fabricación de cuerpos huecos. HDPE Lámina de polietileno: Para la fabricación ( Mark, H. F. ) De películas se utiliza el extrusor, maquina que procesa todo tipo de termoplásticos. La materia prima granulada se introduce en tolva a un cañón ó barril donde un husillo la transporta a lo largo de ese cañón que esta calentando. De esta manera el material va fundiendo ocupando menos espacio hasta que en el extremo sale el material fundido, en donde se encuentra, el dado tubular que consta principalmente de un cuerpo interior, y de uno exterior que dejan entre ambos, por diferencia de diámetros un conducto anular por donde sale el polietileno fundido, en forma de un tubo que se infla con aire que se inyecta desde el exterior. Este material fundido se enfría con aire que se reparte uniformemente alrededor por medio de un anillo distribuidor. La burbuja así formada es tirada por unos rodillos en la parte superior de una estructura previo aplastamiento mediante unas placas o cortinas en ángulo. 15

21 La superficie del polietileno no admite adhesivos ni tintas por ser inerte químicamente, es necesario romper algunas ligaduras de las moléculas superficiales para activarla, esto se logra con una descarga eléctrica de alto voltaje (tratamiento corona) o sometiéndola a la acción de la zona oxidante de una flama. Los equipos que sirven para esto se instalan en las líneas de extrusión. El tratamiento corana ataca la película de polietileno formando poros los cuales funcionan como punto de anclaje decoraciones que deba llevar la película de polietileno. El procedimiento de la flama se había dejado de usar hace mas de 30 años, se recomienda en casos en que se requieren ciertas características especiales, por ejemplo cuando el producto se va a usar para cintas adhesivas. La película tratada se puede imprimir con cualquiera de dos procedimientos: flexografía o rotograbado. Polipropileno: CH 2 CH 2 CH 3 n Fig Parte de la estructura del polipropileno El polipropileno (Fig.I.3.4) es uno de esos polímeros versátiles ( Mark, H. F ). Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer cosas como envases para alimentos capaces de ser lavados en un lavaplatos. Esto es factible porque no funde por debajo de 160 o C. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, así como telas no tejida hidrofóbica. Es sencillo hacer polipropileno de colores, el polipropileno, no absorbe el agua. 16

22 Estructuralmente es un polímero vinílico, similar al polietileno, sólo que uno de los carbonos de la unidad monomérica tiene unido un grupo metilo. El polipropileno se puede hacer a partir del monómero propileno (Fig.I.3.5), por polimerización Ziegler-Natta y por polimerización catalizada por metalocenos. H H C C H CH 3 Polimerizacion por Ziegrar-Natta catalisis por metalocenos H H C C H CH 3 n n Fig. I.3.5. Del monómero al polímero La polimerización catalizada por metalocenos puede hacer que el polipropileno logre diversas tacticidades. El polipropileno que se utiliza, es en su mayor parte isotáctico (Fig. I.3.6). Esto significa que todos los grupos metilos de la cadena están del mismo lado, de esta forma: Fig. I.3.6 Polipropileno isotáctico Pero a veces se utiliza el polipropileno atáctico (Fig. I.3.7) significando que los grupos metilos están distribuidos al azar a ambos lados de la cadena. Sin embargo, usando catalizadores especiales tipo metaloceno, podemos hacer copolímeros en bloque, que contengan bloques de polipropileno isotáctico y bloques de polipropileno atáctico en la misma cadena polimérica, como se muestra en la figura (Fig. I.3.8). 17

23 Fig. I.3.7 Polipropileno atáctico Este polímero es parecido al caucho y es un buen elastómero. Esto es porque los bloques isotácticos forman cristales. Pero dado que los bloques isotácticos están unidos a los bloques atácticos, Bloque isotáctico Bloque atáctico Fig. I.3.8 Bloque de polipropileno atáctico e isotáctico Cada pequeño agrupamiento de polipropileno cristalino isotáctico quedaría fuertemente enlazado por hebras del dúctil y gomoso polipropileno atáctico (Fig. I.3.9). Fig. I.3.9 Estructura del copolimero El polipropileno atáctico sería parecido a la goma sin ayuda de los bloques isotácticos, pero no sería muy fuerte. Los bloques isotácticos rígidos mantienen unido al material atáctico gomoso, dándole más resistencia. La mayoría de los 18

24 tipos de caucho deben ser entrecruzados para darles la fuerza, pero eso no ocurre con los elastómeros del polipropileno. El polipropileno elastomérico, como es llamado este copolimero, es una clase de elastómero termoplástico. Telas no tejidas SMS (Spunbond-meltblown-spunbond), es el resultado de la unión de 3 capas de no tejido 100% polipropileno: 2 láminas externas de spunbond y una interna de meltblown, que le confiere características únicas. ( Texar S.A 2004 ) característica técnicas SMS ver tabla I.3.2 Tabla I.3.2 Características técnicas: Gramaje 50 g/m 2 60 g/m 2 70 g/m 2 Usos Paquete de esterilización, tela para pañales, pantalones, batas, etc. Resistencia a MD 10.0 (kgf/5 cm) MD 13.0 (kgf/5 cm) MD 16.0 (kgf/5 cm) la tracción CD 6.2 (kgf/5 cm) MD 7.5 (kgf/5 cm) MD 9.0 (kgf/5 cm) Alargamiento Resistencia al MD 27% MD 27% MD 27% CD 35% CD 35% CD 35% MD 3.0 (kgf/ 5 cm) MD 3.4 (kgf/ 5 cm) MD 3.8 (kgf/ 5 cm) Rasgo CD 4.20 (kgf/ 5 cm) CD 4.5 (kgf/ 5 cm) CD 5.2 (kgf/ 5 cm) No tejido Es un no tejido fabricado (Fig. I.3.10) por filamentos continuos que poseen una muy buena resistencia mecánica, y son desarrollados con tecnología de avanzada. 19

25 Este no tejido posee propiedades de fabricación hidrofílicas e hidrofóbicas por lo que es tanto permeable como impermeable al agua ( Texar S.A ). El peso de este no tejido es una característica que define su utilidad y su aplicación. Cuenta además con una amplia gama de colores para adecuar su uso a cada necesidad: No tejido No tejido Color No tejido estampado Fig. I.3.10 No tejido Fig. I No tejido tipo tela Aplicación: Se encuentra en los siguientes productos. Pañales Toallitas húmedas y de higiene femenina Colchones No tejido tipo tela Es un no tejido compuesto de micro fibras, 100% polipropileno (Fig. I.3.11). Esta característica constituye el factor más importante, para la construcción de elementos de uso quirúrgico. Este medio filtrante es permeable al aire y garantiza 20

26 una filtración de bacterias en un 95%, dando seguridad e higiene en todo momento ( Texar S.2004 ). Características Posee micro fibras 100% polipropileno. Contiene hidrofobicidad total. Puede ser utilizado en distintos procesos de producción garantizando la filtración de bacterias. La densidad para su aplicación es de 20 g/ml Aplicaciones Ropa para uso quirúrgico. Filtro para barbijos. Embalajes para esterilización. Fabricación de la película Fig.I.3.12 Corte de extrusor monohusillo típico 21

27 Con el término películas usualmente se designa a material plástico de forma laminar con calibres o espesores muy delgados, en el rango de 0.10 a 10 (0.001m/s). Existen varias técnicas para la fabricación de películas de plástico, la mayoría de ellas basadas en la extrusión de una resina a través de una abertura con forma predefinida, y entre éstas, la técnica más sencilla y la más común es la de moldeo por soplado. El proceso de película soplada utiliza un extrusor equipado con un cabezal de salida circular por el que es extrudida una resina plástica para formar una especie de tubo que después constituirá el producto final. Un extrusor típico consta de un mecanismo de transmisión y potencia, de un cilindro, de un tornillo, de una malla filtrante (opcional) y de los apropiados controles de presión, temperatura y velocidad. En el proceso se usan resinas de alto peso molecular debido a que mantienen la forma extrudida durante el enfriamiento pero antes de utilizarlas deben prepararse mediante el mezclado de diversos aditivos que le dan las características que desea impartirse al producto final o que ayudan a su procesamiento adecuado. ( Empaques plásticos 2004 ). Los principios de operación de un extrusor forman la base para varios importantes procesos de fabricación de artículos de plástico. Un extrusor (Fig.II.3.12) funde, comprime, mezcla y bombea el material plástico a la sección de formado. La sección de formado es usualmente un cabezal con una boquilla de salida que da al material fundido la forma que se desea obtener mediante un proceso continuo, como son: hojas, tubos, perfiles. En las subsecuentes etapas se utiliza esta forma inicial como base para dar al producto su forma final. Un corte típico de un extrusor mono husillo ( Empaques plásticos 2004 ). Un segundo motor ya sea de velocidad variable o fija, hace dar vueltas a un tornillo dentro de un cilindro calentado eléctricamente por medio de resistencias. 22

28 El material plástico es alimentado por gravedad en una tolva a través de una abertura en el cilindro. Conforme el plástico se va fundiendo, el canal del tornillo se va estrechando, lo que incrementa la presión interna forzando al material a salir por la boquilla. Una vez que el material fundido tiene la forma básica deseada se pasa a la sección de formado final. En el proceso de película soplada (Fig.I.3.13), conforme la resina es extruída a través del orificio circular, es introducido aire por el cabezal para inflar el material plástico y formar algo similar a una gran burbuja. La formación de la burbuja estira y adelgaza el material fundido hasta alcanzar la medida y el espesor deseados. Conforme el plástico se enfría, se endurece y después de un enfriado suficiente, la burbuja es colapsada entre dos rodillos y embobinada en forma de rollo. Esta forma de producto es normalmente conocida como película tubular. Pasos subsecuentes pueden cortar el rollo a lo largo para dar lugar a películas planas con mayor utilidad práctica en la fabricación de bolsas o empaques diversos, o a lo ancho para formar hojas sueltas. Todo el proceso se realiza de manera continua. Existen diversas variaciones en los diseños de las máquinas (Fig.I.3.13) para dar mayor producción, con mayor o menor grado de eficacia o automatización, pero todas se basan en el mismo principio. Las otras operaciones auxiliares en el proceso de fabricación de películas son: La preparación inicial del material, en la cual se mezclan las proporciones adecuadas de compuestos, aditivos, material recuperado o pigmentos que requieren cada tipo diferente de resina o producto. La molienda y clasificación de todas las rebabas y desechos de material plástico, que permitan optimizar su manejo para su posterior reutilización ( Empaques plásticos 2004 ). 23