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Octubre de 2018 Página 1 de 3

Métodos para determinar la tensión superficial de una película plástica

Por el Ing. José Antonio Rodríguez Tarango - Director General del IMPEE

El método por goniómetro para calcular la tensión superficial en flexibles es preciso, confiable y seguro porque el único elemento utilizado es agua destilada.

Es común el caso en el cual una bolsa o película de plástico impresa se despinta durante su manipulación, o casos donde podemos ver claramente que la tinta se desprende y se queda en nuestras manos. Esta situación se presenta por una sencilla razón, la película plástica no ha sido capaz de retener la tinta, y esto a su vez se debe a que la película plástica no tiene la suficiente tensión superficial. Existen otras situaciones que también son afectadas por la falta de una tensión superficial adecuada, tal es el caso de la colocación de recubrimientos sobre una película plástica, o el de aplicación de adhesivos para laminación de estructuras flexibles. En ambos casos, si no se tiene la tensión superficial correcta, se presentará desprendimiento de tintas, o deslaminación de estructuras.

Y las preguntas clave acá serían: ¿cómo se obtiene la tensión superficial correcta? y ¿cómo se determina esta tensión superficial?

La mayoría de los plásticos tiene una superficie inerte y no porosa, con un nivel de energía superficial bajo, lo cual tiene como consecuencia poca adherencia de las tintas de impresión, substratos, recubrimientos y adhesivos, los polímeros de menor tensión superficial son los polietilenos y el polipropileno por ello son los que, con mayor frecuencia, reciben tratamiento superficial para mejorar su adhesividad.

Primeramente habrá que precisar que la tensión superficial de una película o estructura flexible se mide en Dinas/cm o N/m,  (1 Dina = 0.00001 Newtons).

El cómo se obtiene la tensión superficial correcta tiene que ver primeramente con la naturaleza del material polimérico, ya que este al ser elaborado presenta una tensión propia del material, por lo que podemos para empezar clasificar los materiales en polares y no polares, los cuales presentan una tensión superficial muy diferente.

Los polímeros polares —el Poliéster (PET), Nylon, EVOH, EVA, entre otros— y los cuales poseen características de polaridad con un tensión superficial alta (lo que los hace excelentes materiales para imprimir sin ningún tratamiento extra, por ejemplo el PET, el EVA y el EVOH), generalmente tienen un tensión superficial de 48 Dinas/cm, mientras que en el Nylon es de 50 Dinas/cm.

Por otra parte, tenemos los no polares, que corresponden principalmente a las poliolefinas, y entre los que se encuentran los polietilenos (alta, baja y media densidad), y el polipropileno, materiales sumamente utilizados en la fabricación de envolturas, bolsas y películas termo-encogibles. En general, los materiales no polares presentan muy baja tensión superficial en su elaboración, una poliolefina recién elaborada presenta una tensión menor a 34 Dinas/cms, por lo que presenta una dificultad para su impresión y/o recubrimiento.

El tratamiento corona

Cuando una película plástica no polar es extruida y formada, generalmente es tratada superficialmente con el llamado tratamiento corona. Este tratamiento consiste en un bombardeo eléctrico el cual rompe enlaces químicos en la superficie de la película, oxidándola y volviéndola hábil para retener químicamente las tintas. Una película no polar que ha sido tratada generalmente sale de la máquina con una tensión superficial de 40 a 41 Dinas/cm, que cae regularmente a 39 Dinas/cm a los pocos minutos.  Entonces, para lograr una impresión adecuada y no desprendible, la película debe presentar al menos 37 Dinas/cm de tensión superficial, ya que a partir de 36 Dinas/cm esta presentará problemas de impresión, por lo que se recomienda que la película presente al menos 37 Dinas/cm para imprimir correctamente.

Si no se controla esta variable se pueden presentar problemas de anclaje pobre de tintas, recubrimientos y laminaciones, generando que los materiales se despinten, pierdan sus recubrimientos o que se deslaminen las estructuras flexibles elaboradas por adhesivos.

Un aspecto importante es que muchos de estos materiales son utilizados para la elaboración de bolsas o sobres que serán sellados térmicamente con mordazas de sello. Es importante saber que el tratamiento corona físicamente está degradando la naturaleza del polímero, dificultando la realización del sello. Por esta razón, normalmente se le agrega al polímero un porcentaje de otro material de tipo polar, como es el caso del EVA o los metalocenos, con el fin de permitir, aún en presencia del tratamiento, un sello adecuado.

Por lo anterior resulta fundamental el control de la tensión superficial en una película plástica que se vaya a imprimir o a sellar, o ambas situaciones, para lo cual existen dos metodologías para determinar la tensión superficial de la película.  Como veremos a continuación.

Método 1: Determinación de tensión superficial en estructuras flexibles por medio de marcadores IMPEE PL083.

El nivel de tratamiento corona efectuado a una película plástica puede determinarse a partir de marcadores con solución calibrada en una tensión superficial que fluctúa, generalmente, entre 30 a 70 Dinas/cm (mN/m), y la forma de determinar la tensión superficial de una película plástica se basa en la tensión de la película sin tratamiento corona de acuerdo a la siguiente tabla:

Valores de la tensión de una película plástica sin tratamiento corona.


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BERTIN OSVALDO
15 de noviembre de 2018 a las 08:40

Excelente articulo, por su contenido técnico muy completo y explicación muy clara.


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