“Investigación en los mecanismos de mejora de la adhesión superficial de polietileno mediante técnicas de alto rendimiento medioambiental basadas en plasma atmosfé”
RESUMEN

Actualmente el polietileno es uno de los termoplásticos de mayor consumo en el mundo, con una demanda anual estimada de 60 millones de toneladas. La alta demanda del polietileno ha estado directamente relacionada con su versatilidad, sus buenas propiedades físicas y la competitividad económica de sus procesos de producción, ya que, además, se considera el polímero más barato. Varios puntos fuertes lo confirman como material idóneo para muchas aplicaciones: baja densidad, buena resistencia química y mecánica, falta de olor, no toxicidad, poca permeabilidad para el vapor de agua y buenas propiedades eléctricas. Debido a este equilibrio entre propiedades químicas, físicas y económicas, el polietileno lo podemos encontrar en multitud de sectores industriales tanto de elevado como de bajo contenido tecnológico. 

No obstante, presenta ciertas limitaciones en su aplicabilidad debido a sus propias características intrínsecas. Una de las principales limitaciones del polietileno, es en sectores industriales demandantes de materiales de alta calidad y prestaciones, y de mayor contenido tecnológico, como el sector de la automoción, construcción, industria alimentaria, interiorismo o aplicaciones deportivas, que requieren de una mejora en las propiedades adhesivas, no sólo del polietileno sino de todo el conjunto de los materiales poliméricos en sí, que debido a su naturaleza química no posean buenas propiedades adhesivas. Debido a esta demanda en los sectores industriales se requiere una búsqueda en la mejora de las propiedades de humectabilidad del polietileno.

En el presente trabajo se ha empleado un proceso con plasma atmosférico para mejorar la humectabilidad y las propiedades adhesivas de las láminas de polietileno. La mejora en las propiedades adhesivas se ha estudiado a través de los cambios de energía superficial a través de la determinación del ángulo de contacto para diferentes  condiciones de tratamiento en función de la velocidad de paso y de la distancia existente entre la tobera de plasma y el sustrato de polietileno. Para ello se estudian los mecanismos de actuación del plasma atmosférico, analizando tanto los cambios químicos como físicos. Por otra parte, se realiza un estudio sobre la fuerza máxima de pelado en "T" y de cizalla, para uniones polietileno/polietileno con un adhesivo y tratadas con plasma atmosférico en diferentes condiciones. Por último para establecer la durabilidad del proceso y contestar a una necesidad industrial real se estudia el efecto del tiempo de almacenamiento mediante un análisis de la recuperación hidrofóbica del sustrato.

Los resultados muestran que el tratamiento con plasma a bajas velocidades de paso y baja distancia tobera/sustrato mejora sustancialmente la humectabilidad de las láminas de polietileno. El mecanismo principal de actuación del plasma es la activación superficial por inserción de especies polares, como demuestra el estudio mediante XPS. Estas especies son altamente reactivas, lo que repercute en la pérdida de humectabilidad observada en el estudio de envejecimiento. Además también existen cambios físicos como demuestra el aumento de la rugosidad y la pérdida de masa, que contribuyen de forma positiva a la mejora de las propiedades adhesivas. De forma general, se puede concluir que el tratamiento con plasma es un método muy interesante desde el punto de vista económico y medioambiental, ya que es un proceso de fácil implantación en un proceso productivo y que no genera residuos.