martes, 24 de abril de 2012

Extrusión de lámina y película colada

Introducción
Las láminas y películas termoplásticas se producen por numerosos procesos, los más importantes son los basados en el proceso de extrusión. El término lámina u hojas se refiere a los materiales con un espesor entre 0.5 mm hasta cerca de 12.5 mm y se usan para productos tales como cristales planos de ventana y material para termoformado. El término película se refiere a espesores por debajo de 0.5 mm. Se usan películas delgadas para material de empaque; las aplicaciones de películas más gruesas incluyen cubiertas y revestimientos, por ejemplo cubiertas para piscinas y revestimientos para canales de irrigación.
El proceso de extrusión por dado plano ofrece algunas variantes con respecto a la extrusión de película soplada, siendo el método para obtener lámina para aplicaciones como termoformado (blister pack, skin pank, artículos desechables) y láminas de varios espesores para diversos usos.
Mediante el proceso de extrusión en dado plano también se consiguen obtener láminas de plástico espumado, como por ejemplo el poliestireno espumado (no confundir con poliestireno expandido)
Línea de extrusión de lámina de PET
Extrusión de lámina y película en dado plano
Las láminas y las películas se producen en varios espesores mediante extrusión convencional, usando un dado cuya abertura tiene la forma de una rendija delgada. La rendija puede tener hasta 3 m de largo con un ancho cercano a 0.04 mm.
Esquema del dado plano
El dado incluye un conducto distribuidor que extiende la fusión de polímero lateralmente, antes de que fluya a través de la rendija (orificio delgado). Una dificultad del método de extrusión es la uniformidad del espesor a lo ancho del material. Esto se debe al cambio drástico de forma que experimenta la fusión de polímero durante su paso a través del dado y a las variaciones de la temperatura y de la presión en el dado. Generalmente, los bordes de la película deben recortarse debido a que su espesor es más grande. Para ayudar a compensar estas Variaciones los dados incluyen labios ajustables que permiten alterar el ancho de la rendija o boquilla.
Boquilla con regulador automático de espesor
Para alcanzar altas velocidades de producción es necesario incorporar al proceso de extrusión, métodos eficientes de enfriamiento y recolección de la película; esto se logra conduciendo inmediatamente la extrusión hacia un baño de temple con agua o sobre rodillos refrigerados. El método de los rodillos refrigerados parece ser el más importante comercialmente. Las bajas temperaturas de los rodillos provocan el rápido enfriamiento y solidificación en la extrusión, de hecho, el extrusor sirve como un dispositivo de alimentación de los rodillos refrigerantes, pero éstos son los que realmente forman la película El proceso es notable por sus altas velocidades de producción de hasta 5 m/s. Además pueden lograrse estrechas tolerancias en el espesor de la película.
Debido al método de enfriamiento usado en este proceso se le conoce como extrusión con rodillos refrigerantes (chill roll).
Sistemas de enfriamiento de película colada

Principales componentes de una típica línea de extrusión de lámina plana
A continuación se esquematiza una línea de extrusión de lamina típica
Esquema de línea de extrusión de lámina

Extrusora
Es la encargada de plastificar las materias primas plásticas dejándolas en el punto justo para ser transformadas. Dependiendo los materiales, las configuraciones de los mismos, la cantidad de material que deben entregar, etc. se deberán utilizar extrusoras adecuadas para tales fines.
Extrusora

Unidad de filtrado
El material plastificado pasa a través de un sistema de filtros metálicos a fin de eliminar contaminantes sólidos que pudieran contener la materia prima. El sistema de filtrado puede formar parte de la extrusora o constituir una unidad aparte colocada al final de esta.
Cambia filtro
Cabezal (dado) plano
El cabezal o dado plano es considerado la pieza más importante de la línea de extrusión de lámina plana, ya que tiene la función de tomar el flujo de materiales plastificados provenientes de la extrusora, y formar la lámina en fracciones de segundo dando las principales características al material formado tales como el ancho deseado, rango de espesores, uniformidad en el perfil del producto, homogeneidad en la distribución del material plastificado, y otras más. Lo más importante a destacar es que si el cabezal o dado no es eficiente en la formación efectiva del producto, es casi imposible luego corregir las deficiencias originadas en este cabezal.
Dado plano

Calandra
Al salir el material con las principales características, es necesario terminar de formarlo de manera definitiva para dar las características superficiales y de cuerpo finales al producto.

Para ello la calandra tiene un papel importante. La calandra es un conjunto de varios rodillos atemperados. Dependiendo del tipo de proceso y material estos rodillos pueden formar figuras en su disposición, por ejemplo pueden estar dispuestos en forma vertical, horizontal, inclinada, formando una L, etc.
Ejemplos de configuración de calandra
La lámina plana pasa en los espacios entre los rodillos y apoyándose sobre las superficies de éstos para lograr una formación final de las superficies al mismo tiempo que dicho producto termina de enfriarse para también obtener las características dimensionales finales.
Rodillos o calandra
Rodillos estabilizadores del material
Luego de la calandra la lámina ya formada es llevada a una especie de jaula donde por un lapso corto de tiempo (mientras sigue circulando hacia el final del proceso) termina de estabilizarse tanto molecular como superficialmente.

Tren de tiro
Un sistema de rodillos motorizados llamado tren de tiro arrastra el material producido en forma sincronizada a medida que va saliendo de la calandra para ser llevado a las etapas finales del proceso.

Control y corte de bordes

Habitualmente se utilizan cuchillas para cortar los bordes de la lámina formada ya que éstos salen desparejos al momento de la formación de la lámina el material estaba en estado de plastificación o “derretido” con lo cual es normal que los bordes no sean parejos del todo. A la vez, es necesario darle el ancho final al material. Las cuchillas accionan sobre ambos bordes de la lámina (izquierdo y derecho). Es muy usual que estos bordes cortados sean llevados por un sistema mecánico o neumático hasta un molino al pie de máquina para ser recuperado en un lazo cerrado (closed loop).

Embobinador / Guillotina
Dependiendo del espesor del material, el último paso de este proceso puede ser:
- Embobinado: el material se embobina en rollos, utilizando para ello una máquina que se denomina embobinadora.
Embobinadora
- Guillotinado (corte): el material es cortado mediante una guillotina de movimiento, que se posiciona en el lugar de corte avanzando al compás de la lámina y realizando el corte acompañando a la lámina a su salida. Luego se realiza el apilado (manual o mediante robots) de los productos finales, utilizando a veces separadores para proteger las superficies si es necesario.

Película de polipropileno biorentada (BOPP)
Normalmente el polipropileno biorientado, es producido en extrusoras de dado plano, en donde se puede lograr la biorientación, que es un estiramiento de la película durante el proceso en ambas direcciones (transversal y longitudinal).
La biorientación es la que en cierta medida le da las propiedades al material.
Esquema de una línea de PP biorientado
ESTIRADO LONGITUDIONAL
MDO: Estirado Orientado en Dirección Máquina, consta de rodillo de precalentamiento, rodillo de estirado y templado. El estirado se consigue por el paso de la película por esta serie de rodillos girando a diferentes velocidades.
Rodillos de estirado longitudinal
ESTIRADO TRANSVERSAL
TDO: Estirado de Orientación en Dirección Transversal, consta de zona paralela de precalentamiento, zona divergente de estirado, zona convergente de fijación, zona neutra y zona de enfriamiento.
Estirado transversal
En las líneas de extrusión de BOPP, la película conformada luego de ser estirada longitudinalmente, es sujetada por clips o mordazas de presión desde los bordes y forzada a un estiramiento transversal, a medida que avanza, con aporte de calor.
Horno de estirado transversal
Esquema del interior del horno de estirado transversal
Para que el polipropileno sea apto para impresión, necesita tener durante su proceso un tratamiento corona, que es la preparación de la superficie a un “dinaje” superior a la tensión superficial de la tinta, para que dicha tinta pueda ser adherida al polipropileno, así como también los adhesivos utilizados durante los procesos de laminación. Una película de BOPP sin tratamiento, no es apto para impresión ni laminación, por lo tanto debe asegurarse que su superficie tenga un tratamiento superior a las 38 dinas para considerarse apto para dichos procesos.
Este tratamiento debe darse durante el proceso de fabricación para que sea 100% efectivo, pero tiene una vida inestable, por lo que puede perderse a los 6 meses, es recomendable utilizar BOPP con un tiempo en almacén no mayor a 6 meses, de lo contrario se debe verificar su tratamiento corona antes de ser utilizado. Por lo general, suele aplicársele un tratamiento corona también antes de la impresión.

Características de la película BOPP:
Control de la contracción
Mejor propiedad barrera
Mejor sellado
Mejores propiedades mecánicas
Línea de extrusión para PP biorentado

Coextrusión
A medida que las tecnologías fueron evolucionando y los mercados demandando mejores materiales, se encontró a la coextrusión como una forma de “unir” diferentes tipos de materiales plásticos (cada uno con características diferentes) de manera tal de poder sumar dichas características para darle al producto final cualidades antes jamás alcanzadas.
Una de las aplicaciones más requeridas es la de producción de materiales de alta barrera para la conservación de productos alimenticios que necesiten de un largo período de vencimiento en las góndolas de los supermercados (shelf life).
Otra de las aplicaciones más requerida es la de fabricación de productos con la capa central de materiales recuperados.
Básicamente el proceso consiste en extrudar (o plastificar) diferentes materiales, cada uno de ellos en una extrusora diferente ya que debe estar preparada para cada uno de estos materiales. Cada extrusor entregará la proporción deseada de cada material plastificado.

Feedblock
La unión de los materiales (coextrusión) se realiza en un elemento especial llamado distribuidor de flujos o feedblock el cual contiene las entradas de cada extrusora, y a su salida la conexión al cabezal para fabricar la lámina.

En este caso, cada extrusora será conectada a una entrada del feedblock el cual tiene la función de formar la configuración final de las capas. Esta configuración será entregada al cabezal el cual la toma en su entrada y (manteniendo la estructura de capas y porcentajes) la distribuirá en todo su ancho para obtener a la salida una lámina del ancho deseado y con la configuración de capas tal como la entregó el feedblock. Algunos feedblock cuentan con un sistema intercambiable de distribución (cassette) de los distintos materiales plastificados con el fin de poder modificar la configuración de las capas de la lámina o película.

Las configuraciones (estructuras) de materiales
En realidad no debería haber demasiado límite en la cantidad de capas y diversidad de materiales a utilizarse en una coextrusión. Claro está que, cuantas más capas y más tipos de materiales, el proceso puede resultar más complicado y a la vez hay que tener mucho cuidado en el cálculo comercial (costos del producto final).
Hoy en día es común la coextrusión en 3 y 5 capas, llegando en varios casos a 7 capas y en menos casos a 9 o más capas.
Película de 5 capas
La configuración más sencilla puede ser la de fabricación de un material de 3 capas donde las capas externas son iguales, y la del centro de otro material. Para ello con solamente dos extrusoras es suficiente, como por ejemplo:
- Estructura:
Capa externa superior (material A): 30%
Capa central (material B): 40%
Capa externa inferior (material A): 30%.
- Extrusoras:
Para el material A: debe entregar el 60% del total
Para el material B: debe entregar el 40% del total

La línea de producción contará con estas dos extrusoras y un feedblock con dos entradas. El resto de la línea será estándar y acorde al producto final, sin mayores variantes. Los materiales A y B deberán ser compatibles puesto que de lo contrario se necesitarían capas intermedias de un material que haga las veces de adhesivo, necesitando dos capas más y una tercera extrusora para este adhesivo.
La coextrusión de más capas es una forma de obtener materiales diferentes con mejores características, pudiendo utilizar más de un material barrera, y a la vez pudiendo limitar la cantidad de materiales utilizados (que son más caros que los comunes) logrando costos que con menos capas no se podría.

Materiales “barrera”
Un material es llamado “barrera” cuando no permite el paso de cierto producto en el aire o químico en el ambiente que lo rodea, a través de su superficie o su cuerpo. En el mundo de los plásticos hay una enorme variedad de materiales, la mayoría de ellos con características barrera a ciertos elementos, aunque no todos son eficientes a toda la cantidad y variedad de estos elementos.
Por ejemplo, se pueden encontrar materiales con: Alta barrera al oxígeno (pero menos barrera a la humedad), Alta barrera a la humedad (pero menos barrera al oxígeno) o Alta barrera a los olores (pero menos barrera a la humedad), Etc.
También en los últimos años se han desarrollado materiales con mucha más eficiencia de barrera en forma general, aunque también tienen sus inconvenientes ya que habitualmente: El costo es mucho mayor que los polímeros comunes, No son compatibles para ser unidos en forma directa con polímeros comunes (necesitan un adhesivo especial), Los parámetros de producción son muy diferentes a los polímeros comunes (hacen falta equipos o modificaciones especiales en las líneas de producción), etc.
La coextrusión es un sistema en el cual uno o varios materiales barrera pueden ser combinados en un único material final con la suma de las características de cada material integrante. Por tanto es posible tener diferentes “capas” de material barrera tratando de utilizar la menor cantidad de ellos por su costo más alto que los materiales comunes, y cumpliendo con los requisitos barrera del producto. Un ejemplo de ello puede ser:
Capa
 %
Tipo de material
A
42%
Capa externa, fácilmente sellable e imprimible
B
2%
Adhesivo
C
5%
Alta barrera al oxígeno
D
2%
Adhesivo
E
5%
Alta barrera a la humedad
B
2%
Adhesivo
A
42%
Capa externa, fácilmente sellable e imprimible
Total
100% 
Film de 7 capas de 5 materiales diferentes

Producto final: alta barrera al oxígeno y a la humedad, con las dos capas externas con fácil soldabilidad e impresión (por ejemplo para ser transformados en envases de productos alimenticios tipo standy pouch, doy pack, flow pack o envases flexibles parables, de buena presentación en góndolas de supermercados).

Fabricación de productos con la capa central de materiales recuperados
Otra de las formas de bajar costos de producción es utilizando materiales recuperados en la capa central de una coextrusión. La capa central puede convertirse en la capa que forme la mayoría del espesor del material (si el producto final lo permite) entonces el costo final del material podría ser sustancialmente más bajo.
Una capa de material recuperado dentro de una coextrusión debe cumplir con ciertos requisitos como ser el proceso de recuperación debe ser eficiente, debe conocerse los orígenes de los materiales recuperados como así también deben estar debidamente clasificados, en muchos países la legislación de alimentos no permite que los materiales recuperados puedan ser las capas externas de un material para evitar contactos con productos alimenticios, etc.

Aplicaciones de productos fabricados con láminas y películas 
Las láminas y películas obtenidas por extrusiín en dado plano tienen una gran cantidad de aplicaciones. A continuación se nombran algunas de ellas:
Films plásticos en general, Film Stretch para uso en embalajes, Cortinas para baño, Materiales con barrera para packaging de productos alimenticios, Láminas para termoformado de productos descartables (vasos, bandejas, potes de yogurt, hueveras, etc.), superficies de termoformado (interiores de heladeras y freezers, maletas, bañeras y jacuzzi), Apósitos y elementos de cobertura para usos médicos, Plásticos para recubrimiento sobre otros sustratos (coating sobre papel, aluminio, plásticos y otros materiales), Cintas magnéticas, Packaging para electrónica, Láminas para recubrimiento en plasmas y LCD, Coberturas exteriores de construcciones, Láminas de recubrimiento para parabrisas, Blisters para medicamentos y productos en general, Paneles para publicidad, Plástico corrugado alveolar, Láminas para productos de librería (tapas de carpetas, folios), Tarjetas plásticas para identificación, Paneles de exhibiciones, etc.
Ejemplo de aplicaciones de películas y láminas obtenidas por extrusión en dado plano



Fuentes:
http://www.megaplastic.com
Tecnología de los polímeros. Beltrán – Marcilla
Seminario tecnológico sobre la extrusión de film. ICE
http://www.trelsa.com
http://www.hzproduct.com
http://www.biax.com

jueves, 19 de abril de 2012

Extrusión de película soplada

Introducción
El proceso de extrusión de película soplada o película tubular es el método más común para la fabricación de películas o films, y en general se utiliza para fabricar bolsas de plásticos termoplásticos. Más de la mitad de las películas producidas hoy en día se hacen de polietileno, en su mayoría de baja densidad. El polipropileno es otro de los materiales ampliamente utilizados. El término película se refiere a espesores por debajo de 0,5 mm. Se usan películas delgadas para material de empaque (envolturas, bolsas para abarrotes y bolsas de basura); las aplicaciones de películas más gruesas incluyen cubiertas y revestimientos, por ejemplo cubiertas para piscinas y revestimientos para canales de irrigación. Mediante el proceso de extrusión de película soplada en general se obtienen espesores de película de ~10 a 250 micrones. Junto con la extrusión de película colada, la extrusión de película soplada son los métodos más habituales de fabricación de películas. Una ventaja de la extrusión de película soplada sobre la extrusión de película plana tradicional (colada) es que en este último no es posible obtener bordes de calidad directamente.
Línea de extrusión de película soplada

Descripción del proceso
Esquema de extrusión de película soplada
En las líneas de película soplada la extrusora está equipada con una boquilla anular, dirigida habitualmente hacia arriba. Por el interior de la boquilla se inyecta aire que queda confinado en el interior del material que sale por la boquilla y que es contenido, como si de una gran burbuja se tratara, por un par de rodillos situados en la parte superior (rodillos de colapsado). A la salida del cabezal el material se enfría bruscamente mediante una corriente forzada de aire que pasa a través de una cámara anular (anillo de enfriamiento) y se dirige concéntrica y uniformemente sobre la burbuja.
Anillo de enfriamiento
Si el flujo del aire no está bien regulado o no es concéntrico con la burbuja, se produce una diversidad de espesores que dan lugar a la formación de ondulaciones. El cociente entre el diámetro de la burbuja y el diámetro de la boquilla se llama proporción de explosión o relación de soplado y suele estar en el intervalo de 2,0 a 2,5.
La película enfriada pasa a través de las placas guías (canasto) y se aplasta entre dos rodillos de tiro y colapsado, pasando por otros rodillos que sirven de guía, antes de pasar a los tambores de almacenamiento (rodillos de enrollado), donde se recoge la bobina.
Bobinadora
En el rodillo de bobinado se disponen una serie de rodillos que evitan la formación de pliegues los cuales se denominan rodillos guías.
Entre los rodillos de arrastre y los de enrollado se disponen generalmente los sistemas de tratamiento y eliminación de cargas estáticas formado por cepillos conductores de electricidad con puesta a tierra que rozan la superficie de la película, ya colapsada, a fin de eliminar corriente estática.
Cepillo antiestático de fibra de carbono
La mayoría de los sistemas comerciales están provistos de instalaciones de almacenamiento gemelo, de modo que un tambor lleno pueda ser retirado sin parar el proceso productivo.
Bobinadora de doble estación
La calandra de tiraje (rodillos de tiro y colapsado) está compuesta por dos cilindros revestidos de caucho duro, u otro material que no se adhiera al film, que deben producir una presión de cierre uniforme, tirando del film con una velocidad de arrastre que, en definitiva, va a determinar el espesor del film.
Rodillos de tiro

Características del proceso
En algunos casos, mediante el soplado, el material se expande hasta tres veces su diámetro original, y a la vez es estirado por los rodillos que se encuentran en la parte superior, de modo que se orienta biaxialmente. El material sale de la boquilla en estado fundido, pero conforme asciende se enfría, gracias a la corriente de aire que circula por el exterior de la burbuja, de modo que solidifica, "congelando" la orientación en las dos direcciones, axial y longitudinal. El punto de solidificación se suele apreciar fácilmente debido a la pérdida de transparencia del material al pasar del estado amorfo al cristalino o semicristalino. A este proceso se le conoce como "estabilización de la burbuja". La orientación biaxial confiere muy buenas propiedades mecánicas a la película.
Si se mira detenidamente el proceso resulta extraño, en principio, que mientras que el material permanece en estado fundido la burbuja no se rompa (se trata de un material fundido, fluyendo en una capa muy delgada, y sobre el que se aplican grandes esfuerzos). La respuesta está en el tipo de esfuerzos al que el fundido es sometido. Los esfuerzos que actúan sobre el material son perpendiculares (de tracción) al material. Ante un esfuerzo de este tipo los polímeros desarrollan una viscosidad que suele ser 3 veces superior a su valor cuando el esfuerzo es aplicado tangencialmente y que se conoce como viscosidad extensional. La viscosidad extensional además se mantiene constante para la mayoría de los polímeros al aumentar el esfuerzo de tracción aplicado. A este comportamiento se le conoce como Troutoniano. En algunos casos como ocurre con el polietileno que generalmente se emplea en estos procesos, la viscosidad aumenta al aumentar el esfuerzo de tracción aplicado, con lo que si en alguna zona la capa de material es más fina, el esfuerzo (fuerza/sección) será mayor, por lo que la viscosidad del material en esa zona aumentará, contribuyendo a la estabilización de la burbuja.

Película soplada de polipropileno
Existe un contraste interesante en la producción de la película de polipropileno. El polipropileno adelgaza por tracción cuando esta fundido y además su rapidez de cristalización, durante el enfriamiento, es muy lenta; esto le impide intervenir en el proceso de soplado de película común que se explicó anteriormente. Se adopta, por tanto, una técnica diferente en la cual el material obtenido por extrusión se enfría bruscamente mientras esta en el estado fundido con agua muy fría para obtener un tubo amorfo gomoso. Luego se recalienta hasta la temperatura a la cual se obtiene una máxima cristalización y luego se sopla.
Enfriamiento con agua
Cabe señalar, que el procedimiento del polipropileno funciona verticalmente hacia abajo. Al soplar dentro del tubo recalentado se evitan los problemas que acompañan a una fusión adelgazante por tracción y una cristalización lenta que daría lugar a una burbuja inestable. Este procedimiento del polipropileno es especialmente interesante porque simboliza el fundamento de estirar y soplar botellas, el cual adquirió importancia para envasar bebidas carbonatadas.
Esquema de línea de extrusión para película biorientada de PP
La película soplada de polipropileno tiene un uso importante para empaquetar. Es la película "crujiente" que no se deja torcer cuando se desea desechar, se utiliza mucho en paquetes de papas fritas y en el exterior de paquetes de té y tabaco. La película para tabaco tiene que ser especialmente impermeable a los gases con el fin de retener niveles de humedad y aroma en el contenido. Para mejorar sus propiedades en este aspecto, se reviste con cloruro de polivinilideno a partir de una dispersión acuosa y se seca luego.
Línea de extrusión de película soplada de PP
Coextrusión
Los requerimientos de muchos productos, particularmente en aplicaciones para envases, son tales que no se puede utilizar un único plástico, si no que tienen que ser combinados dos o más materiales. Esto ocurre cuando el producto obtenido debe presentar buenas propiedades barrera (permeación a gases), resistencia química, una determinada apariencia, etc. Existe un grupo de técnicas de combinación de diferentes materiales; las más frecuentes son coextrusión, recubrimiento y laminado. La coextrusión consiste en combinar dos o más plásticos haciéndolos pasar por una boquilla de extrusión. Cada material se procesa en una extrusora diferente, compartiendo todas las extrusoras la misma boquilla.
Coextrusión de película soplada (5 capas)

El estado del arte en la coextrusión de película soplada nos permite obtener film de tres, cinco, siete y hasta nueve capas.
Cabezal de extrusión de película soplada para film de 9 capas
Las ventajas de la coextrusión radican en la obtención de películas con mayor flexibilidad, reducción de costos de formulación, reducción de espesores, incremento de propiedades mecánicas, incremento del efecto barrera y mejoras en la procesabilidad del empaque como por ejemplo el termosellado. Pero principalmente permite obtener películas con capas de polímeros que difícilmente se podrían obtener solas mediante este método de conformación, como por ejemplo las poliamidas.

Ejemplo de composición de un film de 5 capas

Ejemplo de composición de un film de 7 capas
Campo de aplicación
Los films mono capa tienen una función genérica, utilizados para bolsas de uso general, mientras que los films multicapa son utilizados principalmente para empaquetado de alimentos.
Ejemplos de aplicaciones de films monocapa y multicapa




Fuentes:
Tecnología de los polímeros. Beltrán – Marcilla
Revista tecnología del plástico
http://en.wikipedia.org
http://www.interempresas.net
Seminario tecnológico sobre la extrusión de film. ICE
http://www.directindustry.es

lunes, 16 de abril de 2012

Policloruro de vinilideno (PVDC)

Introducción

El policloruro de vinilideno, cloruro de polivinilideno o PVDC (polyvinylidene chloride) es un polímero sintético producido por la polimerización del cloruro de vinilideno. Nombre por IUPAC, poli-1,1-dicloroeteno. Se utiliza principalmente en películas plásticas claras, flexibles e impermeables para envolver alimentos. En general se lo utiliza en forma de copolímero de cloruro de vinilideno, principalmente con cloruro de vinilo, pero también con acrilatos o nitrilos.
Ralph Wiley, trabajador de laboratorio en Dow Chemical, descubrió accidentalmente cloruro de polivinilideno en 1933. Al limpiar la cristalería de laboratorio, se encontró con un vial que no podía dejar limpio. Investigadores Dow hicieron de este material una película de color verde oscuro, primero llamado Eonite y luego Saran.
Ralph Wiley pasó a convertirse en uno de los investigadores de Dow Chemical e inventar y desarrollar muchos plásticos, productos químicos y máquinas de producción.
El Saran fue desarrollado inicialmente en un spray. Los militares rociaron Saran en los aviones de combate para protegerlos de la corrosión producto del rocío del agua de mar y los fabricantes de autos la utilizaron para la tapicería. Después de 2° Guerra Mundial, fue aprobado para el envasado de alimentos. Dow más tarde ideó una fórmula de cloruro de polivinilideno libre de olores desagradables y el color verde.
El uso más conocido de cloruro de polivinilideno se produjo en 1953, cuando Saran Wrap, una envoltura de plástico pegajosa para alimentos se introdujo en el mercado. Saran Wrap es ahora una marca de SC Johnson & Son.
Rollo de saran wrap

En 2004, sin embargo, la fórmula se cambió a polietileno de baja densidad debido a las preocupaciones ambientales acerca de su contenido de cloro.

Síntesis y estructura química.
El monómero, cloruro de vinilideno (CH2=CCl2), un líquido claro, incoloro y tóxico, se obtiene a partir del tricloroetano (CH3-CCl3) a través de la deshidrocloración (extracción de cloruro de hidrógeno HCl) de ese compuesto por tratamiento alcalino.
Obtención del monómero
El policloruro de vinilideno se obtiene por polimerización por radicales libres.
Polimerización del PVDC
Para su transformación en PVDC, el líquido se suspende en agua en forma de gotas finas o tratadas con surfactantes (jabón) y dispersos en el agua como una emulsión de partículas pequeñas. Bajo la acción de radicales libres iniciadores, los monómeros de cloruro de vinilideno se unen entre sí para formar el polímero. El polímero se obtiene de la fase acuosa en forma de polvo seco o perlas, las cuales se pueden fundir para la extrusión en film plástico.

Estructura química del PVDC en 3D

Propiedades y características
La característica excepcional del PVDC es su baja permeabilidad al vapor de agua y gases, por lo que es ideal para el envasado de alimentos. Copolímeros de cloruro de vinilideno y otros monómeros también se comercializan. El más conocido es Saran, un copolímero de cloruro de vinilideno constituido por alrededor de 87 por ciento y 13 por ciento de cloruro de vinilo.
Copolimerización del cloruro de vinileno y el cloruro de vinilo
El Saran fue introducido al mercado por Dow Chemical Company en 1939 y sigue siendo ampliamente utilizado como una envoltura transparente de alimentos.

Tabla de propiedades típicas
Propiedades físicas
Unidad
Valor
Absorción de agua - en 24 horas
%
0,1
Densidad
g . cm-3
1,63
Resistencia a la radiación
-
Aceptable
Resistencia a los Ultra-violetas
-
Mala
Índice de oxígeno límite
%
60
Propiedades mecánicas
Unidad
Valor
Coeficiente de fricción
-
0,24
Dureza - Rockwell
-
R98-106
Módulo de tracción
GPa
0,3-0,55
Resistencia a la tracción
MPa
25-110
Resistencia al impacto Izod
J . m-1
16-53
Propiedades Térmicas
Unidad
Valor
Coeficiente de expansión térmica
x10-6 K-1
190
Conductividad térmica a 23°C
W m-1 K-1
0,13
Temperatura máxima de uso
°C
80-100
Propiedades Eléctricas
Unidad
Valor
Constante dieléctrica @1MHz
-
3,0-6,0
Resistividad de volumen
Ohm.cm
1012-1016
Resistividad superficial
Ohm/sq
1012-1013

Tabla de resistencia química
Sustancia
Resistencia
Ácidos - concentrados
Buena-Aceptable
Ácidos - diluidos
Buena
Álcalis
Buena
Alcoholes
Buena
Cetonas
Aceptable
Grasas y aceites
Buena
Hidrocarburos aromáticos
Aceptable

Tabla de propiedades para película de policloruro de vinilideno
Propiedades
Unidad
Valor
Alargamiento a la rotura
%
30-80
Factor de disipación @1MHz
-
0,05-0,08
Permeabilidad al Agua @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
7
Permeabilidad al Agua @38C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
25
Permeabilidad al CO2 @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
0,02
Permeabilidad al N2 @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
0,001
Permeabilidad al O2 @25C
x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1
0,004
Resistencia dieléctrica a 25µm de grosor
kV mm-1
160-280
Temperatura de sellado en caliente
°C
120-150

Aunque es extremadamente útil como un agente de envasado de alimentos, la gran desventaja del Saran es que sufrirá una deshidrocloración inducida térmicamente a temperaturas muy cercanas a las temperaturas de procesamiento. Esta degradación se propaga fácilmente, dejando secuencias polieno el tiempo suficiente para absorber la luz visible, y cambiar el color del material de incoloro a un indeseable color marrón transparente (inaceptable para una de las principales aplicaciones de Saran, el envasado de alimentos). Por lo tanto, hay una cantidad significativa de pérdida de producto en el proceso de fabricación, lo que aumenta costos de producción y de consumo.

Marcas comerciales (productores)
Saran TC y Saran LS (Asahi-Kasei), Saran Wrap y Saranex (Dow Chemical), Ixan y Diofan (SolVin)

Usos
Fibras
Si bien se puede utilizar el polímero policloruro de vinilideno para elaborar fibras, por lo general se utiliza un copolímero del cloruro de vinilideno, conocido como fibra Saran. La fibra Saran viene en monofilamento, multifilamento retorcido y como fibra cortada.
La fibra Saran se fabrica mediante hilatura por fusión de copolímeros de cloruro de vinilideno con, por ejemplo, cloruro de vinilo. La fibra Saran es teñida antes de la hilatura (fiberspinning), si se desea color.
La fibra Saran es una fibra fuerte y constituye una barrera notable contra el agua, el oxígeno y los aromas, tiene una resistencia química superior a los álcalis y ácidos, no es soluble en aceite y solventes orgánicos, tiene humedad muy baja y es resistente a hongos, bacterias e insectos. La fibra Saran tiene una alta recuperación elástica y resistente a las arrugas y los pliegues. Debido a que es pigmento teñido antes del hilado, tiene excelente firmeza del color. El Saran también es retardente a la llama y autoextinguible, y puede ablandarse o carbonizarse con llama, y se descompone con el calor moderado.
Tela de fibra Saran
El cloruro de vinilideno puede entrar en la composición, como comonómero, de otras fibras, como las fibras acrílicas modificadas (modacrílicas)
Embalaje
El cloruro de polivinilideno se aplica como recubrimiento a base de agua de otras películas de plástico, como la de polipropileno biaxialmente orientada (BOPP) y de poliéster (PET) entre otros. Este recubrimiento (coteado) aumenta las propiedades de barrera de la película, la reducción de la permeabilidad de la película para el oxígeno y los sabores y por lo tanto extender la vida útil de los alimentos dentro del paquete.
Aplicaciones del PVDC en películas para empaque de alimentos

Película BOPP recubierta de PVDC

Blíster de película trilaminada de PVC recubierta con PVDC (Perlaux Starflex)
Hogar
Trapos de limpieza, filtros, media sombra, cinta, cortinas de baño, muebles de jardín.

Industria
Césped artificial, pantallas (media sombra), indumentaria para laboratorio, pinturas de base acuosa resistente a la corrosión, material para tratamiento de aguas residuales, materiales subterráneos.
Saran para invernaderos (media sombra)

Mameluco Tychem SL constituido por Tyvek laminado con un film de Saranex

Pinturas de dispersión acuosa de Diofan resistente a la corrosión

Varios
Pelo de muñeca, animales de peluche, tejidos, mallas de pesca, pirotecnia (donador de cloro), plantillas para los zapatos,
Pelo de muñeca de Saran



Fuentes:
http://en.wikipedia.org
http://www.arqhys.com
http://www.ides.com
http://www.dipity.com
http://www.britannica.com
http://www.goodfellow.com
http://www.about.com
http://www.dow.com
http://www.bac-dall.com.ar
http://www.ixan-diofan.com
http://www.diofan.com