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Octubre de 2018 Página 2 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.

Se puede determinar el nivel de Dinas/cm de un sustrato determinado a partir de marcadores calibrados con soluciones con tensión superficial controlada, normalmente elaborados con una mezcla controlada de Formamida y CellosolveJ. Esta metodología resulta aceptable para materiales no absorbentes, como es el caso de las películas plásticas.

En la siguiente relación se muestra la tensión superficial recomendada para que adhieran en forma adecuada los siguientes elementos:

 

Tinta base agua: 50 a 56 Dinas

Tinta UV: 48 a 56 Dinas

Recubrimientos: 46 a 52 Dinas

Adhesivo UV: 44 a 50 Dinas

Adhesivo base agua: 48 a 56 Dinas

 

El principio de este análisis es sencillo ya que imaginemos que se tiene una película plástica que presenta una tensión superficial de 38 Dinas/cm, por lo que todos los marcadores que contengan una tensión superficial menor o igual a 38 Dinas/cm dejarán una marca continua, estable y regular.

Por el contrario, si se tiene una película plástica con 38 Dinas/cm, todos los marcadores mayores a 38 Dinas/cm presentarán una impresión de marcador grumosa, no estable y no continua, en muchos casos la impresión se desvanece en unos cuantos segundos.

Por lo que para este método es necesario marcar la película con cada uno de los marcadores numerados, encontrando que la película tiene una tensión superficial del marcador a partir del cual la impresión ya no se realiza en forma regular y continua, como se muestra en la siguiente fotografía, donde se analiza una película plástica.

Como se puede observar la marca dejada por los marcadores 32, 34, 36 y 38 es una marca regular y continua, mientras que a partir del marcador 40 hasta el 56 la marca cada vez se aprecia más tenue y cada vez más irregular, de esta prueba se desprende que la película analizada tiene una tensión superficial de 38 Dinas/cm.

Una desventaja en el uso de estos marcadores son los elementos utilizados en su fabricación; Formamida y Cellosolve J

Ya que el primero de ellos, la Formamida, es un compuesto que se encuentra dentro de la lista de compuestos peligrosos ya que puede afectar al ser humano al inhalarla y puede absorberse a través de la piel, causando daños que van desde irritar la piel, ojos, nariz y garganta, hasta causar daños reproductivos, razón por la cual no es recomendable su manipulación por mujeres embarazadas. Por otra parte este compuesto puede reducir la fertilidad tanto femenina como masculina.

Referencia de Normas Internacionales: ASTM D2578 –04 Standard Test Method for Wetting Tension of Polyethylene and Polypropylene Films

Método 2. Determinación de Tensión Superficial en flexibles por método de ángulo en gota de agua, Goniómetro. IMPEE PL085

En la actualidad se ha venido cuestionando el uso de los marcadores del método anterior debido a su toxicidad, por lo que hemos trabajado en el desarrollo de la tecnología para la determinación de la tensión superficial a partir de equipos precisos, económicos y sin riesgo a la salud de los usuarios.

Ejemplo de un polímero analizado mediante el método descrito.

Este segundo procedimiento evalúa una gota de agua colocada sobre una superficie de un material polimérico, a partir de sus ángulos de contacto y de su secante de contacto con la superficie, elementos que se relacionan directamente con la tensión superficial del material analizado, por lo que a partir de este análisis se determina la tensión superficial de este material analizado.

La técnica de este método consiste en colocar una gota de agua destilada sobre la superficie del material analizado, la gota tenderá a un comportamiento perfectamente medible, pudiendo medir el ángulo de contacto de la gota de agua sobre la superficie del material analizado así como midiendo la posición de la línea secante de la gota, ambos elementos denotan la tensión superficial del material analizado a partir de estas mediciones. El equipo utilizado para tal fin se conoce como goniómetro.

El tratamiento superficial que se traduce en una tensión superficial del material tradicionalmente se mide en Dinas/cm o mN/m.

Como se aprecia el equipo cuenta con un microscopio el cual toma una fotografía de la gota de agua sobre el material analizado, esta imagen a su vez es analizada en una computadora donde podemos revisar con gran detalle el ángulo de la gota sobre la superficie de la película.

 

Guía para evaluar el tratamiento superficial del material.

De acuerdo a la experiencia los ángulos del gráfico de arriba pueden ser una guía para evaluar el nivel de tratamiento superficial del material: Y más específicamente cada ángulo corresponde a la siguiente tensión superficial en Dinas/cm2 , ver la siguiente tabla:

 

Correspondencia de los ángulos con la tensión superficial.

Recordemos que para una película de polietileno o de polipropileno lo recomendable es tener un tratamiento corona con una tensión superficial final de 38 a 40 Dinas/cm, lo que en la tabla está considerado como tratamiento adecuado.

El análisis se recomienda se realice sobre la superficie externa e interna del material a analizar, porque si bien la impresión puede ser aplicada por ambas caras, y además porque un tratamiento corona excesivo tendrá implicaciones negativas en el sellado térmico del material.


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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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