“Investigació en els mecanismes de millora de l´adhesió superficial de polietilé mitjançant tècniques d´alt rendiment mediambiental basades en plasma atmosfè”

RESUM

Actualment el polietilè és un del termoplàstics de major consum mundial, amb una demanda anual de 60 milions de tones. L´alta demanda del polietilè ha estat directament relacionada amb la seua versatilitat, les seues bones propietats físiques i la competitivitat econòmica dels seus processos de producció, ja que, a més, es considera el polímer més barat. Diversos punts forts el confirmen com material idoni per a moltes aplicacions: baixa densitat, bona resistència química i mecànica, falta d´olor, no toxicitat, poca permeabilitat al vapor d´aigua, i bones propietats elèctriques. Degut a aquest equilibri entre propietats químiques, físiques i econòmiques, el polietilè el podem trobar a multitud de sectors industrials tant d´elevat com de baix contingut tecnològic. 

No obstant, presenta certes limitacions en la seua aplicabilitat degut a les pròpies característiques intrínseques. Una de les principals limitacions del polietilè, és en sectors industrials demandants de materials d´alta qualitat i prestacions, i de major contingut tecnològic, com el sector de l´automoció, construcció, indústria alimentària, interiorisme o aplicacions esportives, que requereixen d´una millora en les propietats adhesives, no només del polietilè, sinó de tot el conjunt de materials polimèrics en si, que a causa, de la seua naturalesa química no posseeixen bones propietats adhesives. A causa d´aquesta demanda en els sectors industrials es requereix una cerca en la millora de la humectabilitat del polietilè. 

En el present treball s´ha emprat un procés amb plasma atmosfèric per millorar la humectabilitat i les propietats adhesives de les làmines de polietilè. La millora en les propietats adhesives s'ha estudiat a través dels canvis d'energia superficial a través de la determinació de l'angle de contacte per a diferents condicions de tractament en funció de la velocitat de pas i de la distància existent entre la tovera de plasma i el substrat de polietilè. Per a això s'estudien els mecanismes d'actuació del plasma atmosfèric, analitzant tant els canvis químics com físics. D'altra banda, es realitza un estudi sobre la força màxima de pelat en "T" i de cisalla, per a unions polietilè/polietilè més un adhesiu i tractades amb plasma atmosfèric en diferents condicions. Finalment per establir la durabilitat del procés i contestar a una necessitat industrial real s'estudia l'efecte del temps d'emmagatzematge mitjançant una anàlisi de la recuperació hidrofòbica del substrat mitjançant el càlcul de l'energia superficial i assajos de cisalla.

Els resultats mostren que el tractament amb plasma a baixes velocitats de pas i baixa distancia tovera/substrat millora substancialment la humectabilitat de les làmines de polietilè. El mecanisme principal d'actuació del plasma és l'activació superficial per inserció d'espècies polars, com demostra l'estudi mitjançant XPS. Aquestes espècies són altament reactives, la qual cosa repercuteix en la pèrdua de humectabilitat observada en l'estudi d'envelliment. A més també existeixen canvis físics com demostra l'augment de la rugositat i la pèrdua de massa, que contribueixen de forma positiva a la millora de les propietats adhesives. De forma general, es pot concloure que el tractament amb plasma és un mètode molt interessant des del punt de vista econòmic i mediambiental, ja que és un procés de fàcil implantació en un procés productiu i que no genera cap tipus de residu.